各种硬件对应”位数“，各种字长，编址方式的区分。

Posted 2023-03-29 源梦想

这里写目录标题

• 1.编址方式
• • ①存储元，存储单元，存储体/存储矩阵，存储器/存储系统。
  • ②按字编址和按字节编址
• 2.各种易混淆的"长度概念"
• • ①字，字长/机器字长，指令字长，存储字长。
• 3.常见硬件对应位数及原因。

1.编址方式

①存储元，存储单元，存储体/存储矩阵，存储器/存储系统。

①存储元：能够完成一个二进制读写的叫做存储元。
②存储单元：每行/列(具体这行/列有多少个存储元要看编制方式)存储元叫做一个存储单元，也叫存储字/存储字长。
③存储体/存储矩阵：所有的存储单元组成的叫做存储体或存储矩阵。
④存储器：由存储体、地址译码器和控制电路组成。
⑤存储系统：存储系统是指计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件及管理信息调度的设备（硬件）和算法（软件）所组成的系统。

存储系统>存储器>存储体>存储单元>存储元

②按字编址和按字节编址

其实就是每行划分的存储元的个数不同。
1.按字节编址：1B=8bit，需要用8个存储元件/存储元构成。即一个存储单元8位。
2.按字编址：假设告知一个字16位。则位为16bit，需要用16个存储元件/存储元构成一个存储单元。

假设主存大小1KB：
按字节编址：1KB=2¹³bit。共有2¹³/8=2¹⁰个存储单元。（8个存储元为一个存储单元）则寻址范围为：0-2¹⁰-1。即0000000000-1111111111。其中每一个地址(共2¹⁰个地址)，代表一个存储单元，代表8bit，代表1B。这就是按字节编址。
按字编址：假设一个字16位。共有2¹³bit(存储元件)。共有2¹³/16=2⁹个存储单元（16个存储元位一个存储单元）则寻址范围为：0-2⁹-1。即000000000-111111111。其中每一个地址（共2⁹个地址），代表一个存储单元，代表16bit，代表2B，代表一个字。这就是按字编址。

2.各种易混淆的"长度概念"

①字，字长/机器字长，指令字长，存储字长。

1.字长：也称机器字长，通常指CPU内部用于整数运算的数据通路的宽度，因此机器字长等于CPU内部用于整数运算的运算器位数和通用寄存器宽度。
2.字：用来表示被处理信息的单位，用来“度量”数据类型的宽度。就好比，用G度量文件大小一样，是一个度量单位。
3.指令字长：一条指令中包含的二进制代码的位数。
4.存储字长：一个存储单元存储的二进制代码长度，即包含多少个存储元，多少个存储元件。

3.常见硬件对应位数及原因。

硬件名称	位数
MAR(地址寄存器)	对应存储单元个数
MDR(数据寄存器)	存储字长
ALU(运算逻辑元件)	机器字长
通用寄存器组	机器字长
IR(指令寄存器)	指令字长
PC(程序计数器)	对应存储单元个数，MAR位数

①通用寄存器位数组
ALU操作数的来源通常是通用寄存器，因此
通用寄存器位数=输入ALU的操作数的位数=机器字长。

②IR指令寄存器位数
IR用于保存当前正在执行或解码的指令。在简单的处理器中，每条要执行的指令都被加载到IR中，其位数取决于指令字长。

③PC程序计数器位数
用于存放下一条要执行的指令在主存中的地址。位数取决于可寻址内存，例如，PC宽度为32位 能够寻址2^32个存储单元。所以PC的位数n反映了主存的容量。

④MAR地址寄存器位数
MAR里保存着需要访问的数据的内存位置。位数同PC，由存储单元的个数决定。

⑤MDR数据寄存器位数
MDR充当处理器和内存单元之间的缓冲区，存放指令或地址（间接寻址）。一个要存储的字必须传送到MDR ，从那里转到特定的内存位置。MDR的位数由存储字长决定。

求寻址范围

某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是 64 K

按字编址的寻址范围是：0~64KB。

计算步骤：256KB字节=256*1024*8位，

按计算机按32位字长单字编址。则单字的位数为32位，范围为（256*1024*8位）/32位=64KB

此外若计算机按32位字长半字编址。则半字的位数为16位，范围为（2561024*8位）/16位=128KB

存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储字位数的乘积表示。

1B = 8bit（位）

所以寻址范围=256KB / 4B = 64K