字可寻址和字节可寻址的区别答案

【问题标题】：Difference between word addressable and byte addressable字可寻址和字节可寻址的区别
【发布时间】：2011-02-13 01:04:58
【问题描述】：

有人可以解释Word 和Byte 可寻址之间的区别吗？它与内存大小等有什么关系？

【问题讨论】：

请参阅byte- vs. word-addressing schemes: > 基于字节和字的寻址方案的演示。

标签： memory operating-system cpu-architecture

【解决方案1】：

byte 是 memory unit 用于存储
一个memory chip充满了这样的字节。

Memory units 是可寻址。这是我们使用内存的唯一方法。

实际上，内存只是byte addressable。意思是：

二进制地址始终只指向a single 字节。
word 只是 a group of bytes – 2、4、8，具体取决于 数据总线 size of强> CPU。

要全面了解memory operation，您必须熟悉CPU的各种寄存器和内存端口RAM 的。我假设您知道它们的含义：

MAR（内存地址寄存器）
MDR（内存数据寄存器）
PC（程序计数器寄存器）
MBR(内存缓冲寄存器)

RAM有two种内存端口：

32-bits 用于数据/地址
8-bit 表示 操作码。

假设 CPU 想要从地址读取 a word（比如 4 bytes） xyz 以后。 CPU会将地址放在MAR上，发送内存读取信号到内存控制器芯片。在收到地址和读取信号后，内存控制器会将数据总线连接到32-bit port 和 4 bytes 从 address 开始 xyz 将流出 port 到 MDR。

如果CPU想要获取下一个指令，它会将地址放入PC寄存器并向内存控制器发送一个获取信号。在接收到地址并获取信号后，内存控制器会将数据总线连接到8 -bit port 和 a single byte long opcode 位于 address 收到将流出 RAM 进入 CPU 的 MDR。

这就是我们说某个寄存器是内存可寻址或字节可寻址的意思。现在，当您在 MAR 上将 decimal 2 说成 binary 以读取 word 2，而不是 (byte 没有2)？

Word no 2 表示 bytes 4, 5, 6, 7 对于 32-bit 机器。在真实物理内存中只能字节寻址。所以有一个技巧来处理字寻址。

当 MAR 放置在 地址总线 上时，其 32 位不会映射到 32 地址行（ 0-31 分别）。相反，MAR bit 0 连接到 地址总线 line 2，MAR bit 1 连接到地址总线强>line 3等等。 MAR 的上层 2 bits 被丢弃，因为它们仅在 2^32 以上的字地址 中需要，这些对于我们的 32 bit 机器均不合法。
使用这个映射，当 MAR 是 1，address 4 放在 bus 上，当 MAR 是 2，@987654368 @ 放在 bus 上等等。

一开始有点难以理解。我是从Andrew Tanenbaums的结构化computer organisation那里学到的。

【讨论】：

据我了解您的回答，CPU 中应该有某种电路来决定内存操作是针对字节还是字，尤其是当数据返回 MDR 时，例如，只读取 32 位数据总线的第一个字节。但我怀疑这是一个正确的假设？

【解决方案2】：

这张图片应该很容易理解： http://i.stack.imgur.com/rpB7N.png

简单地说，

• 在字节寻址方案中，第一个字从地址 0 开始，并且第二个字从地址 4 开始。

• 在字寻址方案中，第一个字的所有字节都位于在地址 0 中，第二个字的所有字节都在地址 1 中。

当我们考虑一次处理一个字节的数据的应用程序时，字节寻址能力的优势就很明显了。在字节可寻址系统中访问单个字节只需要发出单个地址。在 16 位字可寻址系统中，首先必须计算包含该字节的字的地址，取出该字，然后从两字节字中提取该字节。尽管字节提取的过程很好理解，但它们的效率低于直接访问字节。因此，许多现代机器都是字节可寻址的。

【讨论】：

【解决方案3】：

可寻址性是具有自己地址的内存单元的大小。它也是您可以在不影响其邻居的情况下修改的最小内存块。

例如：一个机器，其中字节是正常的 8 位，字大小 = 4 字节。如果它是可字寻址的机器，则不存在int 的第二个字节的地址之类的东西。处理字符串（例如 char str[] 之类的数组）变得不方便，因为您仍然将字符存储在一起。仅修改str[1] 意味着加载包含它的单词，执行一些移位/和/或操作以应用更改，然后执行单词存储。

请注意，这与不允许未对齐字加载/存储（字地址的低 2 位必须为 0）的机器不同。此类机器通常具有字节加载/存储指令。我们谈论的是没有那个的机器。

CPU 地址实际上可能仍包含低位，但要求它们始终为零（或忽略它们）。但是，在检查它们是否为零之后，可以将其丢弃，因此内存系统的其余部分只能看到字地址，其中两个相邻字的地址相差 1（而不是 4）。但是，在一个寄存器只能保存 64k 个不同地址的 16 位 CPU 上，您不太可能这样做。每个单独的 CPU 地址将引用不同的 2 字节内存，而不是丢弃低位。 2B 字可寻址内存可以让您寻址 128kiB 的内存，而不仅仅是 64kiB 的字节可寻址内存。

有趣的事实：ARM 过去使用地址的低 2 位作为未对齐字加载的随机控制。（但它总是有字节加载/存储指令。）

另见：

请注意，位寻址内存可能存在，但不存在。 8 位字节现在几乎是通用标准。（古代计算机有时有更大的字节，见wikipedia's Byte article的历史部分。）

【讨论】：

请注意，char str[] 示例假设 CHAR_BIT == 8，即使在可字寻址的机器上也是如此。但是实际的 C 实现很可能会定义 CHAR_BIT == 32。（如果 C11 支持线程，则它会要求：编写一个 char 数组元素不得执行包含单词的非原子 RMW，因为这可能会引入源中不存在数据竞争。）我的理解是，一些现代 DSP 仍然是字可寻址的。（但我 5 年前不知道。）