我不太了解 RAM 和 HDD 架构，或者电子设备如何处理大块内存，但这总是引发我的好奇心： 为什么我们选择在计算机值中的最小元素停止在 8 位？
我的问题可能看起来很愚蠢，因为答案很明显，但我不太确定......
是不是因为 2^3 允许它在寻址内存时完美匹配？ 电子设备是否专门设计用于存储 8 位块？如果是，为什么不使用更宽泛的词？ 是因为它除以 32、64 和 128，所以处理器字可以被赋予其中几个字？ 这么小的空间有 256 值是不是很方便？
你怎么看？
我的问题有点过于形而上学，但我想确保这只是历史原因，而不是技术或数学原因。
对于轶事，我也在考虑 ASCII 标准，其中大多数第一个字符对于 UTF-8 之类的东西是无用的，我也在尝试考虑一些更小更快的字符编码......
【问题讨论】：
标签： math memory history processor ram
从历史上看，字节的大小并不总是 8 位（就此而言，计算机也不必是二进制的，但非二进制计算在实践中的作用要少得多）。正是由于这个原因，IETF 和 ISO 标准经常使用术语 octet - 他们不使用 byte 因为他们不想假设它意味着 8 位它没有。
确实，当 byte 被创造时，它被定义为 1-6 位单位。历史上使用的字节大小包括 7、9、36 和具有可变大小字节的机器。
8 是商业成功的混合体，它对于考虑它的人来说是一个足够方便的数字（这会相互影响），毫无疑问还有其他我完全不知道的原因。
您提到的 ASCII 标准假定为 7 位字节，并且基于早期的 6 位通信标准。
编辑：可能值得添加，因为有些人坚持认为那些说字节总是八位字节的人，将字节与单词混淆。
octet 是一个 8 位单位的名称（来自拉丁语中的八位）。如果您使用的是字节为 8 位的计算机（或更高抽象级别的编程语言），那么这很容易做到，否则您需要一些转换代码（或硬件覆盖）。 octet 的概念更多地出现在网络标准中而不是本地计算中，因为在架构中立的情况下，它允许创建可用于在具有不同字节大小的机器之间进行通信的标准，因此它的在 IETF 和 ISO 标准中使用（顺便说一下，ISO/IEC 10646 使用 octet，而 Unicode 标准使用 byte 本质上是 - 对后半部分有一些小的额外限制 -相同的标准，尽管 Unicode 标准确实详细说明了它们的含义是 octet by byte 即使字节在不同的机器上可能有不同的大小）。 octet 概念的存在正是因为 8 位字节很常见（因此选择使用它们作为此类标准的基础）但不是通用的（因此需要另一个词以避免歧义）。
从历史上看，一个字节是用来存储一个字符的大小，这反过来又建立在实践、标准和事实上的标准之上，这些实践、标准和事实上的标准早于计算机用于电传和其他通信方法的日期，也许从 1870 年的 Baudot 开始（我不知道之前有什么，但愿意更正）。
这反映在 C 和 C++ 中，用于存储字节的单元称为 char，其大小由标准 limits.h 标头中的 CHAR_BIT 定义。不同的机器会使用 5,6,7,8,9 或更多位来定义一个字符。当然，现在我们将字符定义为 21 位，并使用不同的编码将它们存储在 8 位、16 位或 32 位单元中（以及其他大小的非 Unicode 授权方式，如 UTF-7），但从历史上看，这是原来如此。
在旨在跨机器更一致的语言中，而不是反映机器架构，byte 倾向于在语言中固定，现在这通常意味着它在语言中定义为 8 位。考虑到它们创建的历史时间点，并且大多数机器现在都有 8 位字节，这种区别在很大程度上是没有意义的，尽管在不同大小的机器上为这些语言实现编译器、运行时等并非不可能字节，只是没那么容易。
单词是给定计算机的“自然”大小。这不太明确定义，因为它会影响一些重叠的关注点，这些关注点通常会重合，但可能不会。机器上的大多数寄存器都是这个大小，但有些可能不是。最大的地址大小通常是一个字，尽管情况可能并非如此（Z80 有一个 8 位字节和一个 1 字节字，但允许寄存器加倍以提供一些 16 位支持，包括 16 位寻址）。
我们在这里再次看到 C 和 C++ 之间的区别，其中 int 是根据字长定义的，而 long 的定义是为了利用具有“长字”概念的处理器，但应该存在这样的概念在特定情况下可能与int 相同。最小值和最大值再次位于limits.h 标头中。 （事实上，随着时间的推移，int 可能被定义为小于自然字长，作为与其他地方常见的一致性的组合，减少整数数组的内存使用，可能还有其他问题我不知道）。
Java 和 .NET 语言采用将 int 和 long 定义为在所有架构中固定的方法，并将处理差异作为运行时（尤其是 JITter）要处理的问题。值得注意的是，即使在 .NET 中，指针的大小（在不安全的代码中）也会根据体系结构而有所不同，成为底层字长，而不是语言强加的字长。
因此，八位字节、字节和字都是彼此非常独立的，尽管八位字节 == 字节和字的关系是一个整数字节（以及一个完整的二进制整数，如 2、4、8 等）。 ) 在今天很常见。
【讨论】：
Charles Petzold 写了一本有趣的书，名为Code，它正好涵盖了这个问题。请参阅第 15 章，字节和十六进制。
那一章的引述：
八位值是输入到 加法器、锁存器和数据选择器， 以及这些单元的输出。 八位值也定义为 开关和灯泡显示， 这些电路中的数据路径是 因此被称为 8 位宽。但 为什么是 8 位？为什么不是 6 或 7 或 9 或 10 点？
...真的没有理由 它必须以这种方式建造。八 比特当时似乎只是一个 方便的量，好吃的一口 位，如果你愿意的话。
...有一段时间，一个字节意味着简单 特定的位数 数据路径。但是到了 1960 年代中期。在 与发展的联系 IBM 的 System/360（他们的大型综合体 商用计算机），这个词来了 表示一组 8 位。
... IBM 青睐的原因之一 8 位字节便于存储 BCD 格式的数字。 但是正如我们将在后面的章节中看到的那样，一个字节很巧合 存储文本的理想选择，因为大多数 世界各地的书面语言 （表意文字除外 用于中文、日文和韩文） 可以用少于 256 个来表示 字符。
【讨论】：
这里重要的数字是二进制0 或1。您的所有其他问题都与此有关。
Claude Shannon 和 George Boole 在我们现在所说的信息论和布尔算术方面做了基础工作。简而言之，这是数字开关的基础，只有0 OFF和1 ON能够表示更复杂的信息，例如数字、逻辑和jpg照片。二进制是我们目前所知道的计算机的基础，但其他数基计算机或模拟计算机是完全可能的。
在人类的十进制算术中，十的幂是有意义的。 10、100、1000、10,000 每个似乎都很重要且有用。一旦你有了一台基于二进制的计算机，2 的幂同样变得很重要。 2^8 = 256 对于字母、标点符号和控制字符就足够了。 （更重要的是，2^7 足以容纳字母、标点和控制字符，2^8 足够容纳那些 ASCII 字符和check bit。）
【讨论】：
ASCII 编码需要 7 位，EBCDIC 需要 8 位。扩展的 ASCII 代码（如 ANSI 字符集）使用第 8 位来扩展字符集，包括图形、重音字符和其他符号。一些架构使用专有编码；一个很好的例子是 DEC PDP-10，它有一个 36 位机器字。这种架构上的一些操作系统使用打包编码，将 6 个字符存储在一个机器字中，用于文件名等各种目的。
到 1970 年代，D.G. Nova 和 DEC PDP-11 是 16 位架构和具有 32 位机器字的 IBM 大型机，默认情况下将行业推向 8 位字符。 1970 年代后期的 8 位微处理器就是在这种环境下开发的，这已成为事实上的标准，特别是当 UART、ROM 芯片和 FDC 芯片等现成的外围设备被构建为 8 位设备时。
到 1970 年代后期，业界将 8 位作为事实上的标准，而诸如带有 12 位机器字的 PDP-8 之类的体系结构变得有些边缘化（尽管 PDP-8 ISA 及其衍生产品仍然出现在嵌入式系统产品）。随后是 16 位和 32 位微处理器设计，例如 Intel 80x86 和 MC68K 系列。
【讨论】：
计算机是建立在数字电子产品之上的，而数字电子产品则与状态协同工作。一个片段可以有 2 种状态，1 或 0（如果电压高于某个电平，则为 1，否则为 0）。为了表示这种行为，引入了二进制系统（虽然没有引入，但被广泛接受）。
所以我们来到这里。位是二进制系统中最小的片段。它只能取2种状态，1或0，它代表了整个系统的原子片段。
为了让我们的生活更轻松，引入了字节（8 位）。打个比方，我们不以克表示重量，但这是重量的基本度量，但我们使用千克，因为它更易于使用和理解使用。一公斤是 1000 克，可以表示为 10 的 3 次方。所以当我们回到二进制系统并使用相同的幂时，我们得到 8（2 的 3 次方是 8）。这样做是因为在日常计算中仅使用位过于复杂。
坚持下去，所以在未来，当我们意识到 8 字节再次太小并且使用变得复杂时，我们在幂上加了 +1（4 的幂的 2 是 16），然后又是 2^ 5 是 32，以此类推，256 只是 2 的 8 次方。
所以你的答案是，由于计算机的体系结构，我们遵循二进制系统，并且我们在表示的幂的值上上升，得到一些我们每天可以简单处理的值，这就是你得到的从一个位到一个字节（8位）等等！
(2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 等等) (2^x, x=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 等）
【讨论】：
并非所有字节都是 8 位。有些是 7，有些是 9，有些是其他值。 8 很重要的原因是，在大多数现代计算机中，它是一个字节中的标准位数。正如 Nikola 所提到的，位是实际的最小单位（单个二进制值，真或假）。
正如 Will 提到的，这篇文章 http://en.wikipedia.org/wiki/Byte 更详细地描述了字节及其可变大小的历史。
为什么 8、256 和其他数字很重要的一般原因是它们是 2 的幂，并且计算机使用基于 2（二进制）的开关系统运行。
【讨论】：
我想是历史原因。 8 是 2 的幂，2^2 是 4，而 2^4 = 16 对于大多数用途来说太少了，而 16（下一个 2 的幂）位硬件的出现要晚得多。
但我怀疑，主要原因是他们有 8 位微处理器，然后是 16 位微处理器，它们的字可以很好地表示为 2 个八位字节，依此类推。你知道，历史遗留问题和向后兼容性等。
反对“缩小”的另一个同样实用的理由：如果我们使用 4 位作为一个词，与 8 位相比，我们基本上只能获得一半的吞吐量。除了溢出速度快很多。
你总是可以挤压例如一个八位组中 0..15 范围内的 2 个数字……您只需手动提取它们。但是，除非您有数以亿计的数据集并排保存在内存中，否则这不值得。
【讨论】：
我认为主要原因与 IBM PC 的原始设计有关。 Intel 8080 CPU 是 the first precursor to the 8086，后来是 used in the IBM PC。它有 8 位寄存器。因此，围绕 8 位隐喻开发了整个应用程序生态系统。为了保持向后兼容性，Intel 将所有后续架构设计为保留 8 位寄存器。因此，8086 和之后的所有 x86 CPU 都保留了它们的 8 位寄存器以实现向后兼容性，尽管它们多年来添加了新的 16 位和 32 位寄存器。
我能想到的另一个原因是 8 位非常适合适合基本的拉丁字符集。您无法将其放入 4 位，但您可以放入 8 位。因此，您将获得整个 256 值 ASCII 字符集。它也是 2 的最小幂，您有足够的位可以容纳字符集。当然，现在大多数字符集实际上都是 16 位宽（即 Unicode）。
【讨论】：
我们通常以 10 为底数，一个数字可以有十个不同的值之一。计算机技术基于可以打开或关闭的开关（微观）。如果其中一个代表一个数字，则该数字可以是 1 或 0。这是基数 2。
从那里可以看出，计算机使用的数字是由一系列 2 值数字组成的。
在设计处理器时，他们必须选择处理器将被优化以使用的尺寸。对于 CPU，这被认为是一个“词”。早期的 CPU 基于 4 位字长，不久之后 8 位（1 字节）。今天，CPU 主要设计为在 32 位和 64 位字上运行。但实际上，两个状态“切换”是为什么所有计算机数字都倾向于是 2 的幂。
【讨论】：
由于计算机使用二进制数，所以所有 2 的幂都很重要。
8 位数字能够表示 256 (2^8) 个不同的值，足以用于英语的所有字符和相当多的额外字符。这使得数字 8 和 256 非常重要。
许多 CPU（过去和现在仍然如此）以 8 位处理数据这一事实有很大帮助。
您可能听说过的其他重要的二的幂是 1024 (2^10=1k) 和 65536 (2^16=65k)。
【讨论】：