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- 計算機術語
- 一個自然數數位的個數
字長
計算機術語
在計算機領域,對於某種特定的計算機設計而言,字(word)是用於表示其自然的數據單位的術語,是用來表示一次性處理事務的固定長度。一個字的位數,即字長,是計算機系統結構中的一個重要特性。字長在計算機結構和操作的多個方面均有體現。計算機中大多數寄存器的大小是一個字長。計算機處理的典型數值也可能是以字長為單位。CPU和內存之間的數據傳送單位也通常是一個字長。還有內存中用於指明一個存儲位置的地址也經常是以字長為單位的。現代計算機的字長通常為16、32、64位。其他曾經使用過的字長有:8、9、12、18、24、36、39、40、48、60位;slab是早期的另一個字長實例。
計算機採用二進位編碼方式表示數、字元、指令和其它控制信息。計算機在存儲、傳送或操作時,作為一個單元的一組二進位碼稱為字,一個字中的二進位位地位數稱為字長。
通常稱處理字長為8位數據的CPU叫8位CPU,32位CPU就是在同一時間內處理字長為32位的二進位數據。二進位的每一個0或1是組成二進位的最小單位,稱為位(bit)。常用的字長為8位、16位、32位和64位。字長為8位的編碼稱為位元組,是計算機中的基本編碼單位。
字長與計算機的功能和用途有很大的關係,是計算機的一個重要技術指標。字長直接反映了一台計算機的計算精度,在其他指標相同時,字長越大計算機處理數據的速度就越快。早期的微機字長一般是8位和16位,386以及更高的處理器大多是32位。市面上的計算機的處理器大部分已達到64位。字長由微處理器對外數據通路的數據匯流排條數決定。
字長是CPU的主要技術指標之一,指的是CPU一次能并行處理的二進位位數,字長總是8的整數倍,通常PC機的字長為16位(早期),32位,64位。
PC機可以通過編程的方法來處理任意大小的數字,但數字越大,PC機就要花越長的時間來計算。PC機在一次操作中能處理的最大數字是由PC機的字長確定的。
我們先來看一下人腦是如何進行計算的,例如5×6則立即可以得到答案是30,但對於55×66,就不可能立即得到正確的答案,這就是說55或66已走出了人腦的“字長”,這是為了得出結果,就必須把複雜的問題(如55×66)分解成易於處理的問題(如55×66可分解為50×60,50×6,5×60,5×6),然後再綜合起來,得出結果。
字長
誠然,現在CPU大多是64位的,但大多都以32位字長運行,都沒能展示它的字長的優越性,因為它必須與64位軟體(如64位的操作系統等)相輔才成,也就是說,字長受軟體系統的制約,例如,在32位軟體系統中64位字長的CPU只能當32位用。
字
在計算機中,一串數碼作為一個整體來處理或運算的,稱為一個計算機字,簡稱字。字通常分為若干個位元組(每個位元組一般是8位)。在存儲器中,通常每個單元存儲一個字,因此每個字都是可以定址的。字的長度用位數來表示。
在計算機的運算器、控制器中,通常都是以字為單位進行傳送的。字出現在不同的地址其含義是不相同。例如,送往控制器去的字是指令,而送往運算器去的字就是一個數。
字長
字長是指cpu的每個字所包含的位數。根據計算機的不同,字長有固定的和可變的兩種。固定字長,即字長度不論什麼情況都是固定不變的;可變字長,則在一定範圍內,其長度是可變的。
計算的字長是指它一次可處理的二進位數字的數目。計算機處理數據的速率,自然和它一次能加工的位數以及進行運算的快慢有關。如果一台計算機的字長是另一台計算機的兩倍,即使兩台計算機的速度相同,在相同的時間內,前者能做的工作是後者的兩倍。一般地,大型計算機的字長為32―64位,小型計算機為16―32位,而微型計算機為4一16位。字長是衡量計算機性能的一個重要因素。
位元組
位元組是指一小組相鄰的二進位數碼。通常是8位作為一個位元組。它是構成信息的一個小單位,並作為一個整體來參加操作,比字小,是構成字的單位。在微型計算機中,通常用多少位元組來表示存儲器的存儲容量。
雙倍字長是指計算機內部參與運算的數的位數。它決定著計算機內部寄存器、ALU和數據匯流排的位數,直接影響著機器的硬體規模和造價。雙倍字長直接反映了一台計算機的計算精度,為適應不同的要求及協調運算精度和硬體造價間的關係,大多數計算機均支持變字長運算,即機內可實現半字長、全字長(或單字長)和雙倍字長運算。
微型機的字長通常為4位、8位、16位和32位,64位字長的高性能微型計算機也已推出。
雙倍字長對計算機計算精度的影響:
4位字長:2^4=16;16位字長:2^16=65536=64K
32位字長:2^32=4,294,967,296=4G;64位字長:2^64≈1.8445×1019
數據匯流排DB用於傳送數據信息。數據匯流排是雙向三態形式的匯流排,即他既可以把CPU的數據傳送到存儲器或I/O介面等其它部件,也可以將其它部件的數據傳送到CPU。數據匯流排的位數是微型計算機的一個重要指標,通常與微處理的字長相一致。例如Intel8086微處理器字長16位,其數據匯流排寬度也是16位。需要指出的是,數據的含義是廣義的,它可以是真正的數據,也可以指令代碼或狀態信息,有時甚至是一個控制信息,因此,在實際工作中,數據匯流排上傳送的並不一定僅僅是真正意義上的數據。
地址匯流排AB是專門用來傳送地址的,由於地址只能從CPU傳向外部存儲器或I/O埠,所以地址匯流排總是單向三態的,這與數據匯流排不同。地址匯流排的位數決定了CPU可直接定址的內存空間大小,比如8位微機的地址匯流排為16位,則其最大可定址空間為2^16=64KB,16位微型機的地址匯流排為20位,其可定址空間為2^20=1MB。一般來說,若地址匯流排為n位,則可定址空間為2^(n-10)千位元組。
控制匯流排CB用來傳送控制信號和時序信號。控制信號中,有的是微處理器送往存儲器和I/O介面電路的,如讀/寫信號,片選信號、中斷響應信號等;也有是其它部件反饋給CPU的,比如:中斷申請信號、複位信號、匯流排請求信號、限備就緒信號等。因此,控制匯流排的傳送方向由具體控制信號而定,一般是雙向的,控制匯流排的位數要根據系統的實際控制需要而定。實際上控制匯流排的具體情況主要取決於CPU。