Что такое 16, 32 и 64-битные архитектуры?

Question

Что делать 16-битные, 32-битные и 64-битные архитектуры в случае микропроцессоров и / или операционных систем?

В случае микропроцессоров, значит ли это максимальный размер General Purpose Registerили размер Integer или количество Address-lineS или номер Data Bus lineS или что?

Что мы имеем в виду, говоря: «DOS is a 16-bit OS", "Windows in a 32-bit OS", так далее...?

Answer 1

Разница сводится к битовой ширине набора инструкций, передаваемой в регистр общего назначения для работы. 16 бит могут работать на 2 байтах, 64 на 8 байтах обучения за раз. Вы часто можете увеличить пропускную способность процессора, выполнив более плотные инструкции на тактовой цикл.

Answer 2

Мой оригинальный ответ ниже, если вы хотите понять комментарии.

Новый ответ

Как вы говорите, существуют различные меры. К счастью для многих процессоров многие меры одинаковы, поэтому нет путаницы. Давайте посмотрим на некоторые данные (извините за загрузку изображений, я не мог видеть хороший способ сделать таблицу в Markdown).

Как видите, многие столбцы являются хорошими кандидатами. Однако я бы утвердовал, что размер регистров общего назначения (зеленый) является наиболее распространенным ответом.

Когда процессор очень варьируется размером для разных регистров, он часто будет описан более подробно, например, Motorola 68K. описывается как 16/32-битный чип.

Другие утверждали, что это ширина шины инструкции (желтая), которая также соответствует таблице. Однако в современном мире трубопроводов я буду утверждать, что это гораздо менее соответствующая мера для большинства приложений, чем размер регистров общего назначения.

---

Оригинальный ответ

Разные люди могут означать разные вещи, потому что, как вы говорите, есть несколько мер. Так, например, кто-то говорит о адресации памяти, может означать, что что-то отличное от кого-то говорить о целочисленной арифметике. Однако я постараюсь определить, что я думаю, это общее понимание.

Мой взять - это то, что для процессора это означает «размер типичного регистра, используемого для стандартных операций» или «размер шины данных» (два обычно эквивалентны).

Я оправдываю это со следующей логикой. То Z80. Имеет 8-битный аккумулятор и 8-битные базы данных, при этом 16-битные реестры адресации памяти (IX, IY, SP, PC) и шина адреса 16-битной памяти. И Z80 называется 8-битный микропроцессор. Это означает, что люди обычно должны означать основные целочисленные арифметические размеры или размер баз данных, а не размер адресации памяти.

Это не размер инструкций, поскольку Z80 (опять же) имел 1,2 и 3 инструкции байта, хотя, конечно, многобайтовые были прочитаны в нескольких чтениях. В другом направлении, 8086 это 16-битный микропроцессор и может прочитать 8 или 16 бит. Поэтому мне пришлось бы не согласиться с ответами, которые говорят, что это размер инструкций.

Для операционных систем я бы определил его как «код скомпилирован для работы на процессоре этого размера», поэтому 32-битная ОС имеет код скомпилирован для запуска на 32-разрядном процессоре (согласно определению выше).

Answer 3

Сколько кусков CPU «is», означает то, что он это инструкция. На 32-разрядном процессоре длина слова такого обучения составляет 32 бит, что означает, что это ширина, что CPU может обрабатывать в качестве инструкции или данные, часто приводящие к линии шины с этой шириной. По аналогичной причине регистры имеют размер длины слова ЦП, но у вас часто есть более крупные регистры для различных целей.

Принять PDP-8. компьютер в качестве примера. Это был 12-битный компьютер. Каждая инструкция была длиной 12 бит. Чтобы обработать данные одинаковой ширины, аккумулятор был также 12 бит. Но что делает 12-битный компьютер 12-битной машиной, была ее длина слова обучения. У него были двенадцать коммутаторов на передней панели, с которой она может быть запрограммирована, инструкция по инструкции.

Это хороший пример, чтобы вырваться из битового фокуса 8/16/32.

Количество битов также обычно размер адресной шины. Поэтому обычно сообщает максимальную адресуемую память.

Там есть хорошее объяснение этого в Википедия:

В компьютерной архитектуре, 32-разрядных целых числах, адреса памяти или другие единицы данных - это те, которые являются большими 32 битами (4 октетами). Кроме того, 32-разрядные процессоры и архитектуры CPU и ALU являются теми, которые основаны на регистрах, адресных шинах или шинах данных этого размера. 32-битный также является термином, приведенным к генерации компьютеров, в которых 32-битные процессоры были нормой.

Теперь поговорим о ОС.

С OS-ES это намного менее связано с фактическими «BITTY-NES» процессора, оно обычно отражает, как собраны OPCODES (для которого слово длина процессора) и о том, как реестры (вы не можете загрузить 32-битное значение в 16-битном регистре) и как память артируется. Подумайте об этом как о завершенной, составленной программе. Он хранится как двоичные инструкции и, следовательно, вписывается в длину слов CPU. Task-Wise, он должен быть в состоянии решить всю память, в противном случае она не может сделать правильное управление памятью.

Но что придет к этому, состоит ли программа 32 или 64 бита (os, по сути, является программой здесь) ИТ, как хранятся ее двоичные инструкции и как адресованы регистры и память. В целом это относится ко всем видам программ, а не только ОС. Вот почему у вас есть программы, составленные для 32 бита или 64 бита.

Answer 4

Определения являются маркетинговыми Условиями больше, чем точные технические условия.

В нечетком техническом термине они более связаны с архитектурно видимой шириной, чем любой реальный регистр реализации или ширина шины. Например, 68008 был классифицирован как 32-разрядной процессор, но имел 16-битные регистры в кремнии и только 8-битную шину данных и 20-странные биты адреса.

Answer 5

http://en.wikipedia.org/wiki/64-bit_64-bit_data_models. Модели данных означают укус для языка.

Фраза «ОС - это X-BIT» обычно означает, что ОС была написана для режима X-BIT CPU, то есть 64-битная Windows использует длинный режим на X86-64, где регистры 64 бита и адресное пространство - 64 бита Большие и существуют другие различные различия от 32-битковых режимов, где обычно регистрируются 32-битные и адресные пространство - это 32 бита. На X86 большое значение между 32 и 64 модами бит - наличие сегментации в 32-битах для исторической совместимости.

Обычно ОС написана с учетом куты CPU, X86-64 - это заметной пример десятилетий обратной совместимости - вы можете иметь все от 16-битных программ реального режима через 32-битные программы защищенного режима до 64-битов Режим программы.

Кроме того, есть разные способы виртуализации, поэтому ваша программа может работать так, как будто в режиме 32-битса, но на самом деле она выполняется с помощью ядра не X86.

Answer 6

Когда мы говорим о 2-^ n битных архитектурах в области компьютерных наук, то мы в основном говорим о регистрах памяти, размерных шин или размером шин данных. Базовая концепция сроком 2 ^ n битной архитектуры состоит в том, чтобы обозначить, что здесь можно использовать 2 ^ n бит данных для адреса / транспортировки данных размера 2 ^ n по процессам.

Answer 7

Насколько я знаю, технически, это ширина целочисленных путей. Я слышал о 16-битных чипах, которые имеют 32-битную адресацию. Однако на самом деле это адресная ширина. SizeOf (void *) составляет 16бит на 16-битном чипе, 32бит на 32бит и 64бит на 64бит.

Это приводит к проблемам, поскольку C и C ++ разрешают преобразования между пустоты * и интегральными типами, и безопасно, если интегральный тип достаточно большой (такой же размер, как указатель). Это приводит к всем видам небезопасных материалов с точки зрения

void* p = something;
int i = (int)p;

Который будет ужасно схватить и сжигать на 64-битном кодексе (работает на 32 битах), потому что void * теперь вдвое больше, чем int.

На большинстве языков вы должны усердно работать, чтобы заботиться о ширине системы, над которой вы работаете.