运算器功能_存储器的字数和位数

  在学计组的过程，我们总是会碰到这样的说法，xx位计算机，以字编址，某16位机器，xx位处理器。这种说法越见越多，最后很容易混稀概念，所以我们最好将这些概念全部写出来，理解其中的关系。

1.计算机位数(机器字长)=字长=寄存器或运算器位数=CPU位数。

计算机位数：计算机一次能处理的二进制数长度，即机器字长。

机器字长：“某16位或32位机器”，16，32指字长，也称机器字长。

字长：通常指CPU内部用于整数运算的数据通路的宽度，因此字长等于CPU内部用于整数运算的运算器位数和通用寄存器宽度，它反映了计算机处理信息的能力。

寄存器或运算器位数：所能存二进制数位数。

CPU位数：一个时钟周期内处理器同时寄存和处理的二进制位数，由于CPU能直接访问寄存器，因此寄存器位数与CPU位数一致。

2.字，指令字长，存储字长

字：表示被处理信息的单位，用来度量数据类型的宽度。因此字的位数并不是确定值，如x86机器将字定义为16位(汇编语言课程中)，也就是两个字节，在32位arm机器中，字定义为32位(嵌入式课程中)。

指令字长：字节的整数倍，指一个指令字中包含的二进制代码位数。

存储字长：字节的整数倍，一个存储单元存储的二进制代码的长度。

指令字长一般取存储字长的整数倍，若指令字长等于存储字长的2倍，则需要2个访存周期来取出一条指令；若指令字长等于存储字长，则取指周期等于机器周期。

3.操作系统位数

操作系统位数：操作系统可寻址位数(小于等于CPU位数)。

这里提两个有意思的知识点，一是32位处理器只能装32位操作系统而不能装64位操作系统，64位处理器能装32或64位操作系统，原因就在于寻址范围，32位处理器的地址总线宽度为32或36位，因此它能表示的地址范围为2^32(即4G)或2^36，因此与64位操作系统冲突。二是有种说法为32位的操作系统最大只支持4GB的内存，这个从一我们也能知道原因，其实就是地址范围的限制，32位操作系统寻址范围为2^32，又因其为字节编址，因此最大只支持4GB内存。需要说明的是，一个计算机能支持多大内存并不只操作系统一个因素，跟CPU地址总线宽度也有关系，比如说64位处理器地址总线一般为36或40位，也即寻址范围为64G或1T，那么其所支持的内存最大为64GB或1TB(也有说64位处理器地址总线也为64位，总之原理是一样的)，还要考虑操作系统能不能支持更大内存。总之，64位处理器与64位操作系统从理论上来说最大支持2^64，但实际情况还要看处理器与操作系统的具体设计。

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