字的大小和寻址答案

【问题标题】：Size of a Word and addressing字的大小和寻址
【发布时间】：2013-03-22 01:30:00
【问题描述】：

我正在刷新自己的记忆信息，但我对单词的大小感到困惑。在我的理解中，Word 不是一个通用定义的大小，而是由特定系统定义的大小（以字节数计）。

根据维基百科：

因此，具有 32 位内存地址的处理器可以直接访问 4 GiB 的字节可寻址内存。

这是否意味着 32 位处理器可以处理 4,294,967,295 个字？ 32 位 Windows 的 RAM 限制为 4GB，但阅读单词的含义让我感到疑惑。 Windows 中的每个字是否等于 1 个字节？一个字的大小是否只是更大的字节数，而 32 位处理器能够处理 8GB、10GB、12GB 甚至更多的内存？

【问题讨论】：

再次阅读您引用的内容。它说4GiB of **byte-addressable** memory，意思就是：字节。不是单词，也不是 DWORDS，而是 byte。
如果我没记错的话，字长是由CPU决定的，而处理器的字长是由其外部数据总线的宽度决定的（虽然它可以更窄。）
@KenWhite 因此我很困惑。这就是我发帖的原因。为什么它是字节而不是单词。我想这就是你对我投反对票的原因？
@Justin：我没有对你投反对票。如果我有，我会在我的最后评论中这么说。但是，您感到困惑的原因尚不清楚。您的问题是“这是否意味着...$,294,967,295 个单词？”，这是我评论的。您对我的评论中的问题是“为什么它是字节而不是单词？”这是完全不同的东西。您提出的问题的答案是“不，它不表示单词。它表示字节，就像您的报价所说的那样。”。

标签： memory architecture operating-system word ram

【解决方案1】：

这是否意味着 32 位处理器可以处理 4,294,967,295 个字？

这取决于 CPU 以及您如何看待它。

有些 CPU 无法处理小于一个字的任何内容。 16 位德州仪器数字信号处理器就是一个很好的例子。它们的 C/C++ char (AKA byte)、short 和 int 类型的大小都相同，均为 16 位。这是可以用唯一地址（指针）寻址的最小内存单元，同时也是机器字。由于这些处理器上的数据地址/指针是 16 位的，因此它们最多可以寻址数据存储器中的 2¹⁶ 个 16 位字。

现在，如果您回到 32 位操作模式的 x86 CPU，情况会有所不同。内存的最小可寻址单元是 8 位字节，最大的是 32 位字（机器字）。地址和指针也是 32 位的（如果我们忽略分段和页面转换）。这让我们有 2³² 个唯一的内存地址。而且，使用它们，您最多可以访问 2³² 8 位字节的内存。但是，您可以使用 2³² 个唯一地址来寻址多少个 32 位字？答案取决于您是否想要不重叠或重叠的单词。你看，x86 CPU 可以访问任何地址的 32 位内存单元，而不仅仅是 4 字节的倍数。

在 x86 上您不仅限于此：

  0 1 2 3 4 5 6 7  <- address
  \word/  \word/

这些都是 x86 上 32 位字访问的有效地址：

  0 1 2 3 4 5 6 7  <- address
  \word/  | | | |
    \word/  / | |
      \word/  / |
        \word/  /
          \word/
            ...

那么，在 x86 上，您可以使用 2³² 个唯一地址来寻址多少个 32 位字？如果您说的是所有唯一可寻址和重叠的，那就是其中的 2³²。如果，OTOH，您正在谈论所有唯一可寻址且不重叠的，那就是其中的 2³⁰。

OTOH，如果您的 32 位 CPU 使用非 32 位地址，则总数会有所不同。

【讨论】：

您好，很抱歉调用此线程。请问您阅读单个字符需要多少左逻辑swift，因为 1 shift 移动 2 个位置，2 shift 移动 4 和 3 shift 移动 8？你能做0逻辑移位吗？谢谢
@Korpel 我不确定你在说什么。
优秀的答案！谢谢你。我发现第二个 ascii 绘图相当混乱，但文字流畅清晰:)
只是给其他冲浪者的一个指针，这个话题有一个很好的视频解释here。

【解决方案2】：

您混淆了字长和字节长，因为字长由处理器决定，而字节长是通用的。

如果不使用 PAE（物理地址扩展），32 位处理器只能处理 4GB 的 RAM，因为只有 2 ^ 32 = 4,294,967,296 个不同的数字可以用 32 位表示。这是硬件限制。

利用 PAE 的 32 位系统可以通过将进程映射到页表来寻址超过 4GB。这将授予 每个进程 访问 4GB 内存的权限。通过支持 PAE，32 位版本的 Windows Server 2003 Datacenter 在基于 x86 的计算机上支持高达 64 GB 的 RAM。

Edit

字长表示 CPU 一次可以处理的位数。所以 32 位 = 4 个字节。但是，字长和地址长经常互换使用，这会导致混淆，因为它们确实不同。 Pentium Pro 是具有 36 位宽地址总线的 32 位 CPU，允许 64GB 的可访问内存（通过 PAE）。

【讨论】：

这是否意味着每个地址都有 1 个字节？我不明白为什么一个地址可能是一个块，比如 6 个字节。那么你可以拥有 4,294,967,296 * 6 的可映射 RAM。
@Justin 还要详细说明一下，能够完成您评论中的问题的 CPU 特别需要 48 位地址总线。我相信这是当前 64 位处理器使用的。
@Justin 很抱歉从 2013 年开始提出这个问题。无论如何要回答你的问题虽然每个地址都有 8 位空间 = 1 字节以便保存数据，但取决于您要保存的内容。如果要保存一个字符，则需要 1 个字节，但如果要存储 Int，则需要 32 位 = 4 个字节，因此 4 个地址是“空格”。 32 位处理器每次读取 4 个字节，因此是 32 位