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有些指令执行时需要再次访问内存以取得实际的操作数。在段部件和页部件之前的工作是生成有效地址，即，处理器根据指令计算有效地址。
x86处理器的寻址方式非常复杂，但并不是没有规律。x86的寻址方式可以追溯到16位处理器的时代，16位处理器从实地址模式开始，然后引入16位保护模式。在实地址模式和16位保护模式下，生成16位有效地址，而且有一套指定和计算有效地址的方法，这就是传统的16位寻址方式。
如图2-29所示，16位寻址方式是用BX或者BP加上SI或者DI，再加上一个8位或者16位的距离得到的。实际上，这三个部分并不需要全都存在。
图2-29 传统的16位寻址方式
如果省略前两个部分，则有效地址来自16位的距离，我们称之为绝对地址，比如
如果省略后两个部分，则有效地址来自BX或者BP，比如
如果省略第三个部分，则有效地址来自第一部分的BX和BP，加上第二部分的SI和DI，比如
如果指令中指定了全部的三个部分，则有效地址来自这三个部分的相加，比如
时间过得很快，转眼到了32位处理器的时代。32位处理器兼容16位处理器，所以也兼容16位处理器的寻址方式。但是，32位处理器的主要特色是引入了32位保护模式。在32位保护模式下，生成32位有效地址，而且也有一套指定和计算有效地址的方法，这就是传统的32位寻址方式。
如图2-30所示，32位寻址方式是用32位的通用寄存器，加上32位通用寄存器乘以倍率，再加上一个8位或者32位的距离，来得到32位的有效地址。实际上，这四个部分并不需要全都存在。
图2-30 32位寻址方式
如果省略前三个部分，则有效地址来自32位的距离，叫作绝对地址，比如
如果省略后三个部分，则有效地址来自8个32位通用寄存器之一，比如
如果省略倍率和距离，则有效地址来自第一部分和第二部分的相加，比如
此时，可以认为倍率是1，即，在这里是ebx乘1；
如果省略了距离，则有效地址来自前三个部分，比如
如果指令中指定了全部的四个部分，则有效地址来自第一部分加第二部分乘以倍率，再加上距离，比如
对于x64架构的处理器，由于它兼容传统模式，所以它依然支持我们前面所讲的寻址方式，前提是工作在传统模式（实地址模式、16位保护模式或者32位保护模式）下。
x64架构的处理器有自己独立的IA-32e模式，IA-32e模式有两个子模式，分别是兼容模式和64位模式。在IA-32e的兼容模式下运行传统的16位或者32位保护模式程序，并依然采用对应的16位或者32位寻址方式，生成的有效地址是16位或32位的，加0扩展到64位，这是因为IA-32e模式使用64位线性地址；在IA-32e的64位模式下，生成64位有效地址，而且有一套计算有效地址的方法，即，64位寻址方式。
如图2-31所示，64位模式的寻址方式是用64位的通用寄存器，加上64位通用寄存器乘以倍率，再加上一个8位或者32位的距离，来得到64位的有效地址。注意，第二部分不包括RSP，这和32位寻址方式类似。
图2-31 64位寻址方式
和传统的16位、32位寻址方式一样，实际上，这四个部分并不需要全都存在。如果省略前三个部分，则有效地址来自32位的距离，叫作绝对地址，比如
如果省略后三个部分，则有效地址来自64位通用寄存器之一，比如
下面这条指令指定了全部的四个部分，它是用r8加上r15乘以8，再加上66：
顾名思义，RIP相对寻址是相对于64位的指令指针RIP来寻址的，这种寻址方式只能在64位模式下使用。看过《x86汇编语言：从实模式到保护模式》一书的人都知道并能够体会程序的浮动会影响指令的执行，所以程序加载后还要进行重定位。在平坦模型下，程序不再分段，程序中的任何内容之间都有确定的相对距离。因此，64位模式引入RIP相对寻址方式，以适应这种变化。对于深受程序重定位之苦的人来说，RIP相对寻址是他们梦寐以求的寻址方式。
在分段模型下，程序的重定位很简单，因为指令中的有效地址也是段内偏移量，我们只需要将程序加载的位置确定为段地址就可以了。但是，在64位模式下是不分段的，处理器强制程序采用平坦模型，而且段的基地址都强制为0，在程序加载后，无法再用设定段地址的方式来实现程序重定位，而必须修改程序中的指令，将指令中的有效地址修改为实际的线性地址，这是一件非常麻烦的工作。
来看一个例子，如图2-32所示，这是一个汇编语言程序，在程序中声明了标号data并开辟一个双字，这个双字的初始值为0，不过初始值并不重要。
图2-32 汇编程序的例子
在程序中，指令
用来将寄存器EAX的内容保存到data这里。这条指令的前后还有其他一些指令和数据，但与我们讨论的主题无关，予以省略。
假定标号data距离程序开头的偏移量是0x3f 8，所以标号data代表的数值是0x3f 8。这条mov指令编译后，标号data将被替换为0x3f 8。
事实确实如此。在64位模式下，这条指令编译后，机器码为89 04 25 f 8 03 00 00。最后4字节是采用低端字节序存放的64位有效地址0x000003f8。
要执行编译后的程序，必须先将其加载到内存里。如图2-33所示，假定程序是从线性地址0x3000000开始加载的，那么标号data定义的双字则位于线性地址0x30003F8，上述汇编语言指令所对应的机器指令89 04 25 F8 03 00 00位于哪个线性地址并不重要，所以没有显示。
我们知道，程序在加载和执行前，需要重定位。在分段内存管理的时代，需要先确定段地址。在这里，段地址可以确定为0x3000000。那么，上述mov指令执行时，是用段地址0x3000000加上指令中的有效地址0x3F8，得到线性地址0x30003F8，并将EAX的内容写入这个地址。
但是，在64位模式下是不分段的，处理器强制程序采用平坦模型，而且段地址被视为0。既然是不分段的，我们就不能利用段地址来实现程序的浮动和重定位，而只能通过修改指令的机器码89 04 25 F8 03 00 00，将它的有效地址部分从F8 03 00 00修改为实际的有效地址F8 03 00 03。显然，在平坦模型下，程序的重定位更困难、更麻烦。
图2-33 汇编程序的数据位置
但是，请考虑一下，如果我们在指令中不使用标号data的绝对汇编地址，而是使用当前这条mov指令和标号data的相对距离，会怎样呢？
很好，因为这个相对距离在程序编译时是固定的，在程序加载后也是固定的，所以再也不用考虑程序重定位的问题，不管程序加载到什么位置，都不需要修改这条指令，处理器根据这个相对值就能找到要访问的目标位置，这就是RIP相对寻址的原理。使用RIP相对寻址方式，上述mov指令就可以写成
注意，为了在指令中使用相对距离，我们使用了关键字rel，它是相对的意思。
使用RIP相对寻址，有效地址是用RIP的当前内容加上指令中指定的距离得到的。请注意，在任何时候，RIP的内容实际上是下一条指令的地址，因为在指令执行的同时，处理器自动增加RIP的值使其指向下一条指令。
在使用RIP寻址方式的指令中，指定的距离只有32位，而且是有符号数。所以，使用RIP相对寻址方式，可以访问的地址范围是以下一条指令为中心的前后2GB。有关RIP相对寻址方式的具体使用方法，后面将结合程序代码做详细的说明和演示。
在64位模式下，如果指令的目的操作数部分是通用寄存器，而且执行的是32位的操作，那么，32位的操作结果将零扩展到整个64位的目的寄存器。例如：
这条指令很简单，是将立即数0x12345678传送到寄存器EAX。此操作结束后，寄存器EAX的值是0x12345678。但是，与此同时，RAX的高32位被清零，所以64位的RAX是0x0000000012345678。
注意，以上规则不影响8位和16位操作，8位和16位操作像往常一样保留未写入的高位部分。
在64位模式下，支持使用64位偏移量的间接绝对近转移。这里有两个例子。
在第一条指令中，标号dest指示的内存位置处保存着目标位置的64位偏移量。指令执行时，从dest处取得这个偏移量，并修改指令指针RIP即可完成转移。在第二条指令中，目标位置的偏移量来自寄存器RSI。指令执行时，用RSI的内容来改变指令指针RIP即可完成转移。
在64位模式下，支持使用32位或者64位偏移量的间接绝对远转移。这里有两个例子。
在第一条指令中，标号dest1指示的内存位置处保存着目标位置的16位选择子和64位偏移量，因为内存操作数是用qword修饰的。指令执行时，如果选择子是门描述符的选择子，则64位偏移量从门描述符中取出，并用来修改指令指针RIP。如果选择子是一般的代码段选择子，则指令指针要用从dest1处取得64位偏移量来修改，完成转移。
在第二条指令中，标号dest2指示的内存位置里保存着目标位置的16位选择子和32位偏移量，因为内存操作数是用dword修饰的。指令执行时，如果选择子是门描述符的选择子，则64位偏移量从门描述符中取出，并用来修改指令指针RIP。如果选择子是一般的代码段选择子，则从dest2处取得的32位偏移量被零扩展到64位，再用来修改指令指针RIP，完成转移。
在64位模式下，不再支持直接绝对远转移。比如下面这条指令，在64位模式下是非法的。不过我们可以用间接绝对远转移来完成相同的操作。
在64位模式下，使用64位的栈指针，不受栈段描述符B位的影响（再说栈段寄存器SS已经不用），也不受指令前缀的影响。这意味着，在64位模式下，始终使用64位的栈指针寄存器RSP。
在64位模式下，栈操作的尺寸只能是16位或者64位的，比如push rax和push ax；相反需要注意的是，32位的栈操作是非法的，比如push eax。
在64位模式下，可以用push指令压入字节、字、双字和四字长度的立即数，比如push byte 0x08，不足64的立即数会在压栈前符号扩展到64位。
在64位模式下，除了FS和GS，其他段寄存器的入栈和出栈操作都是非法的，比如push cs和push es。对于FS和GS，段寄存器的内容先零扩展到64位再压入栈中。
在64位模式下，有些指令是无效的，比如daa、das、into、lds、les、pop ds、pop es、pop ss、popa、popad、push cs、push ds、push es、push ss、pusha、pushad等。