لماذا هو عدد البتات دائما(?) الطاقة من اثنين ؟

https://stackoverflow.com/questions/1606827

05-07-2019
|

سؤال

لدينا 8 بت و 16-بت و 32-بت و 64-بت هندسة الأجهزة وأنظمة التشغيل.ولكن لا أقول 42-بت أو 69 بت منها.

لماذا ؟ هو شيء أساسي أن يجعل 2^n بت خيار أفضل ، أو هو مجرد عن التوافق مع النظم القائمة?(من الواضح انها مريحة 64 بت تسجيل يمكن أن تعقد اثنين من 32 بت مؤشرات أو 32 بت وحدة البيانات يمكن أن تعقد 4 بايت.)

المحلول

وهذا هو الغالب مسألة التقليد. بل إنه ليس صحيحا دائما. على سبيل المثال، وحدة الفاصلة العائمة في المعالجات (حتى تلك المعاصرة) لديها سجلات 80 بت. وليس هناك شيء من شأنه أن يجبرنا أن يكون بايت 8 بت بدلا من بايت 13 بت.

في بعض الأحيان وهذا له التفكير الرياضي. على سبيل المثال، إذا قررت أن يكون لها بت N بايت وتريد أن تفعل الضرب عدد صحيح تحتاج بت 2N بالضبط لتخزين النتائج. ثم تحتاج أيضا إلى إضافة / طرح / تتضاعف هذه الأعداد الصحيحة-2N اجزاء والآن تحتاج 2N-بت سجلات الأغراض العامة لتخزين إضافة / النتائج الطرح وسجلات-4N بت لتخزين نتائج الضرب.

نصائح أخرى

http://en.wikipedia.org/wiki/Word_٪28computer_architecture ٪ 29 # Word_size_choice

<اقتباس فقرة>

وتستخدم كميات مختلفة من الذاكرة لتخزين البيانات القيم مع درجات مختلفة من الدقة. أحجام شيوعا هي عادة قوة من 2 مضاعفات وحدة تحليل العنوان (بايت أو كلمة). تحويل مؤشر عنصر في مجموعة إلى عنوان البند ثم يتطلب فقط عملية التحول بدلا من الضرب. في بعض الحالات يمكن لهذا علاقة أيضا تجنب استخدام عمليات الانقسام. ونتيجة لذلك، فإن معظم التصاميم الحديثة الكمبيوتر وأحجام كلمة (والأحجام المعامل الأخرى) التي هي قوة من 2 أضعاف حجم بايت.

وجزئيا، انها مسألة معالجة. وجود بت N عنوان يسمح لك لمعالجة 2 ^ N بت من الذاكرة على الأكثر، ومصممي الأجهزة يفضلون الاستفادة القصوى من هذه القدرة. لذلك، يمكنك استخدام 3 بت لمعالجة 8 بت حافلة الخ ...

وكان PDP-10 36 بت.

والعديد من (معظم؟) في وقت مبكر وحدات المعالجة المركزية قبل المعالج لديها بعض عدد البتات للكلمة التي لا طاقة من اثنين.

وعلى وجه الخصوص، سيمور كراي وفريقه بنيت العديد من الأجهزة مؤثرة للغاية مع اثنين من عدم القدرة من أحجام كلمة والأحجام عنوان - 12 بت و 48 بت و 60 بت، الخ

وكان هناك عدد كبير من المستغرب من أجهزة الكمبيوتر القديمة الكلمات 36 بت، تماما يرجع ذلك إلى حقيقة أن البشر لديهم 10 الأصابع. ويكيبيديا "36 بت" المادة ديه مزيد من التفاصيل حول العلاقة ما بين 10 أصابع و 36 بت، وصلات لمقالات في العديد من الأحجام الأخرى الهامة تاريخيا ولكن لم يعد شعبية قليلا، ومعظمهم من لا طاقة من اثنين.

وأنا التكهن بأن

و(أ) أصبحت 8 عنونة الذاكرة قليلا شعبية لأنه كان قليلا أكثر ملاءمة لتخزين ASCII 7 بت <م> و 4 بت BCD، دون أي حرج أو التعبئة إضاعة بت متعددة لكل حرف. وليس لديه عرض الذاكرة الأخرى أي ميزة كبيرة.

و(ب) كما يشير ستيفن C. الصلب خارج، يتم ضرب هذا أفضلية طفيفة من وفورات الحجم وقوى السوق - وتستخدم المزيد من الذكريات واسعة 8 بت، وذلك وفورات الحجم جعلها أرخص قليلا، مما يؤدي إلى ذكريات أكثر 8 على نطاق قليلا المستخدمة في تصاميم جديدة، وما إلى ذلك.

و(ج) بعرض أوسع للحافلات في نظرية قامت وحدة المعالجة المركزية بشكل أسرع، ولكن وضع وحدة المعالجة المركزية كلها على شريحة واحدة جعلت من كبير أرخص وأسرع وربما قليلا من أي نظام وحدة المعالجة المركزية متعددة الأجزاء السابقة من أي عرض الحافلة. في البداية كان هناك بالكاد ما يكفي من الترانزستورات لCPU 4 قليلا، ثم وحدة المعالجة المركزية 8 بت. وفي وقت لاحق، كان هناك بالكاد ما يكفي من الترانزستورات لCPU 16 بت، إلى ضجة ضخمة و"16 بت" حملة التسويق. الحق في وقت قريب للمرء أن يتوقع وحدة المعالجة المركزية 24 بت ...

و(د) ضربت الثورة RISC. كانت أول اثنين من رقائق RISC 32 بت، لأي سبب من الأسباب، وكان قد اشترطت الناس يعتقدون أن "أكثر من بت أفضل"، لذلك قفز كل مصنع على عربة 32 بت. أيضا، IEEE 754-1985 كانت موحدة مع أرقام النقطة 32 بت و 64 بت العائمة. كان هناك نحو 24 وحدات المعالجة المركزية قليلا، ولكن معظم الناس لم يسمع منهم.

و(ه) لأسباب توافق البرامج، حافظت المصنعين الوهم من databus 32 بت حتى على معالجات مع ناقل أمامي 64 بت (مثل انتل بنتيوم وAMD K5، الخ) أو على اللوحات الأم مع 4 بت حافلة واسعة (LPC حافلة).

ونظام ذاكرتك يريد أن يكون من مضاعفات بايت، الأمر الذي يجعل ذاكرة التخزين المؤقت تريد أن تكون من مضاعفات بايت، مما يجعل النظام كله يريد أن يكون من مضاعفات بايت.

وتحدث كمصمم HW، تريد عموما لتصميم وحدة المعالجة المركزية إلى البايت الحدود من نوع ما، أي مضاعفات 8. وإلا فإنك إما أن تضيف الكثير من الدوائر محرجا لنظام 49 بت لجعلها تستفيد من وزارة الدفاع بت -8، أو ينتهي بك الأمر تجاهل البتات الإضافية، وفي هذه الحالة كان مضيعة، إلا إذا كنت في حاجة بت إضافي للتعليمات، كما هو الحال في أنظمة 16 بت أو على نطاق أوسع أبدا.

وكما أشار آخرون، في الأيام الأولى، لم تكن الأمور واضحة المعالم حتى: جاءت الكلمات في جميع أنواع الأحجام غريب الاطوار.

ولكن كان الدافع وراء حملة لتوحيد على بايت 8bit أيضا تكنولوجيا رقاقة الذاكرة. في الأيام الأولى، تم تنظيم العديد من رقائق الذاكرة و1bit لكل عنوان. شيد الذاكرة لكلمات ن بت باستخدام رقائق الذاكرة في مجموعات من ن (مع خطوط عنوان المقابلة مرتبطة ببعضها البعض، ولكل واحد رقائق بت من البيانات تساهم في حرف واحد من كلمة ن بت).

وكما حصل كثافة رقائق الذاكرة العليا، معبأة مصنعي رقائق متعددة في حزمة واحدة. لأن كانت أحجام الكلمة الأكثر شعبية في استخدام مضاعفات من 8 بت، وكانت ذاكرة 8 بت الشعبية على وجه الخصوص: هذا يعني أنه كان أيضا أرخص. كما قفزت المزيد والمزيد من أبنية على عربة بايت 8 بت، وحصلت على علاوة سعرية لرقائق الذاكرة التي لم تستخدم 8 بايت قليلا أكبر وأكبر. حساب حجج مماثلة لينتقل من 8-> 16، 16-> 32، 32-> 64.

ويمكنك الاستمرار في تصميم النظام مع 24 بت الذاكرة، ولكن تلك الذاكرة من المحتمل أن يكون أكثر تكلفة بكثير من تصميم مماثل باستخدام 32 بت الذاكرة. ما لم يكن هناك سبب وجيه حقا لعصا في 24 بت، فإن معظم المصممين يختار 32 بت في حين ان كلا أرخص وأكثر قدرة.

وفي وقت واحد، تميل كلمة الكمبيوتر أطوال أن تكون متعددة من 6 قطع، لأن أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم عادة مجموعات الأحرف 6 بت، دون دعم الأحرف الصغيرة.

وقدمت IBM كمبيوتر عالية الأداء، وتمتد، للوس ألاموس، والتي كان لها كلمة 64-بت. وكان ميزة غير العادية التي بت الفردية في ذاكرة الكمبيوتر يمكن تناولها مباشرة، مما اضطر طول كلمة لتكون قوة من اثنين. وكان أيضا مجموعة أحرف أكثر اتساعا، مما سمح الرموز الرياضية (بالإضافة إلى الحالة الأدنى) إلى أن تدرج. كانت تستخدم في لغة عالية المستوى خاصة يدعى COLASL.

وعندما جاء IBM بها مع نظام بشعبية كبيرة / 360 المركزية، على الرغم من أنه لم يكن لديك معالجة بعض الشيء، فإنه أبقى بايت ثمانية بت، أساسا للسماح التخزين الفعال للكميات عشرية معبأة في أربعة بت إلى رقم عشري. لأن هذا الجهاز كانت شعبية جدا، كان مؤثرا جدا، وصمم الكمبيوتر PDP-11 من ديسمبر بكلمة 16 بت و الأحرف 8 بت. كان PDP-11 أيضا أول الحقيقية آلة Endian طفيف، وكان أيضا بشعبية كبيرة ومؤثرة.

ولكن ليس فقط بسبب التالية الموضة. الأحرف 8 بت تسمح النص الحالة الأدنى، وكما أصبحت أجهزة الكمبيوتر أرخص، والتمكن من استخدامها بسهولة لمعالجة النصوص وقيمتها. وتماما كما تمتد حاجة أن يكون لها كلمة التي كان لها قوة اثنين من حجم في بت للسماح بت لمعالجتها، أجهزة الكمبيوتر اليوم بحاجة أن يكون لها الكلمة التي كان قوة لطفلين مضاعف 8 (الذي صادف أن يكون بسهولة اثنين إلى القوة الثالثة نفسها) للسماح الأحرف التي ينبغي معالجتها بسهولة.

إذا كنا لا تزال تستخدم 6 أحرف قليلا، فإن أجهزة الكمبيوتر تميل إلى أن تكون 24، 48، أو 96 بت الكلمات.

ذات الصلة ، ولكن ربما ليس السبب, لقد سمعت أن الاتفاقية من 8 بت في البايت لأنه كيف IBM جهزت IBM System/360 العمارة.

وثمة سبب شائع هو أنه يمكنك عددهم بت الخاص في ثنائي. ويأتي ذلك في مفيدة في عدد غير قليل من الحالات. على سبيل المثال، في bitshift أو عمليات تناوب. يمكنك تدوير قيمة 16 بت على 0-15 بت. محاولة لتدوير أكثر من 16 بت هي أيضا تافهة: هذا يعادل تناوب على 0 بت. وتناوب على 1027 بت يساوي تناوب أكثر من 3 قطع. بشكل عام، تناوب سجل للعرض W على بت N يساوي تناوب على N مودولو W، وعملية "W مودولو" تافهة عندما W هو قوة 2.

وهذا 80186، 8086، 8088 و "الوضع العادي" على 80286 وفي وقت لاحق المعالجات استخدام نظام الذاكرة معالجة مجزأة 20 بت. كان 80286 24 خطوط عنوان الأصلي ثم 386، وكان في وقت لاحق إما 32 أو 64.

وآخر مثال معاكس: سلسلة ميكروكنترولر PIC16C8X لديها مجموعة واسعة تعليمات 14 بت

ويرتبط بايت لترميز الحروف في معظمها من العالم الغربي ومن ثم 8 بت. لا علاقة لكلمة ترميز أنها تتعلق عرض عنوان بالتالي تباينت ذلك 4-80 الخ الخ

وكان بلدي مضمونة القديمة HP 32S حاسبة 12-بت.

ولأن المساحة المحجوزة لعنوان هو دائما عدد محدد من البتات. وبمجرد الانتهاء من تحديد حجم عنوان ثابت (أو مؤشر) ثم كنت تريد أن تجعل أفضل من ذلك، بحيث يكون لديك لاستخدام كل قيمها حتى أكبر عدد يمكن تخزينه. أكبر عدد يمكنك الحصول عليها من مضاعفات قليلا (0 إما 1) هو دائما قوة اثنين

قد يكون لك أن تجد شيئا هنا: Binary_numeral_system

وكانت وICL 1900 عن 24 بت (كلمة). الرهان ليس هناك الكثير من الناس يتذكرون هذه. عليك أن تفعل ؟؟

لدينا، مجرد إلقاء نظرة على ميكروكنترولر PIC.

مرخصة بموجب: CC-BY-SA مع الإسناد

لا تنتمي إلى StackOverflow