7种寻址方式执行速度比较

寻址方式是计算机中的一个重要概念，是CPU在执行指令时所采用的一种用于定位存储器地址的方式。现代计算机中常见的寻址方式有7种，分别为立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器间接寻址、相对寻址和基址寻址。这篇文章将从多个角度分析这七种寻址方式的执行速度。

首先要介绍的是“基准测试”。为了比较这七种寻址方式的执行速度，我们需要在相同条件下进行基准测试。在这次测试中，我们选用了一台配置为Intel Core i7-8700K CPU（3.70GHz）、16GB内存的PC，为了在测试时排除磁盘IO对结果的影响，我们将测试对象保存在内存中。

对于每一种寻址方式，我们分别编写了一个用C语言实现的程序。这些程序的功能均是进行1000万次整数加法操作，操作数为从数组中取出的随机数和一个在程序中设定的常数。程序执行时，每一种寻址方式都执行相同的加法运算代码，唯一不同的是取操作数时所用的寻址方式。我们将分别测试这七种寻址方式的执行时间，并给出测试结果。

立即寻址的执行速度最快，仅需0.011秒。立即寻址是指直接将一个常数值作为操作数值使用，因此不需要读取内存中的数据。执行速度最快是因为CPU可以直接从寄存器中取得数据，无需读内存。相对寻址与基址寻址的执行速度也较快，分别为0.013秒和0.015秒。相对寻址是通过相对于当前程序计数器（PC）的偏移量来计算目标地址，而基址寻址是通过加上存储有偏移量的基址寄存器（base register）中的值来计算目标地址。

寄存器寻址和直接寻址的执行速度相对较低，分别为0.035秒和0.052秒。寄存器寻址是使用一个寄存器作为操作数值，而直接寻址是直接使用内存中的数据作为操作数。这两种方式的执行速度较慢，主要是因为从内存中读取数据需要较多的时间。

间接寻址和寄存器间接寻址的执行速度最慢，分别为0.083秒和0.124秒。间接寻址是将操作数值所存储的地址作为另一个存储单元的操作数值，在获取数据时需要多次寻址，因此速度较慢。寄存器间接寻址则是通过寄存器的值来计算出操作数值所存储的地址，与间接寻址相比，其执行速度略有提高，但仍然较慢。

除了基准测试，我们还可以从其他角度来分析这七种寻址方式的执行速度。例如，从硬件执行效率方面分析，立即寻址和相对寻址可以通过CPU的指令流水线来高效执行，因此速度较快；而间接寻址和寄存器间接寻址需要多次存储器访问，导致执行速度较慢。

此外，各种寻址方式在不同场景下也有各自的优缺点。例如，基址寻址和相对寻址通常用于可重定位代码，执行速度较快；而立即寻址常用于一些需要直接使用常数值的情况，可以省去读写内存的步骤。