Word (počítačová architektura)

V počítačové architektuře je slovo základní jednotka manipulovaná mikroprocesorem . Mluvíme také o strojovém slovu nebo slově . Velikost slova je vyjádřena v bitech . Pro „širokou veřejnost“ hardwarových architektur, je uveden v bytech , a je často používán ke klasifikaci mikroprocesory ( 32 bitů , 64 bitů , atd ). Pokud jsou všechny ostatní věci stejné, mikroprocesor je rychlejší, čím delší jsou jeho slova, protože data, která zpracovává v každém cyklu, jsou důležitější. Na mikroprocesorech, které dokáží zpracovat různé velikosti dat, je velikost slov zvolena libovolně, aby byla zajištěna konvence pojmenování (zejména slova, jejichž mnemotechnická pomůcka neobsahuje výslovnou indikaci velikosti). Obvykle vezmeme velikost hlavních datových registrů nebo velikost datové sběrnice .

Tyto počítače hlavního proudu moderní procesory moderní obvykle používají data z 8, 16, 32 nebo 64 bitů, ačkoliv jiné rozměry jsou možné. Tyto velikosti byly historicky opraveny fyzickou architekturou, která se vyvíjela v průběhu věků. S interoperabilitou je nomenklatura nejčastěji používaná prodejci jazyků pro vývoj softwaru standardizována takto:

8bitová data: „ byte “, někdy nesprávně „ byte “;
16bitová datová položka: „ slovo “ nebo „slovo“, někdy „ seizet “ nebo dokonce „dublet“;
32bitová data: „ dword “ nebo „dvojité slovo“, někdy (zřídka) „ třicet deuzet “;
64bitová data: „ qword “ nebo „čtyřnásobné slovo“.

Tento koncept je částečně teoretizován pojmem slovo v matematice .

Na druhé straně na úrovni hardwarové architektury je „slovem“ v podstatě velikost paměťové sběrnice, to znamená velikost jednotkové datové položky schopné procházet mezi oblastmi paměťové paměti a registry centrálního procesoru. (viz. níže). Tato velikost není standardizovaná, ale obvykle jde o celý nebo zlomkový násobek slova „software“, tj. Násobek 16.

použití

V závislosti na studované architektuře lze jednotková data redukovaná na slovo použít pro:

Skutečné číslo pevného bodu

Skutečné číslo s pevným bodem se používá k uložení čísla s pevným bodem ; konvenčně celé číslo , číselná hodnota dostupná v jedné nebo více kapacitách, ale jednou z těchto velikostí bude téměř vždy slovo.

Ostatní velikosti, pokud existují, jsou zlomky nebo násobky slova a referenčního celého čísla z důvodu optimalizace paměti: pokud jsou k dispozici v rámci procesoru, více hodnot bude v registru upraveném na velikost jednoho nebo více slova.

Číslo s plovoucí desetinnou čárkou

Číslo s plovoucí desetinnou čárkou obsahuje skutečné číslo s plovoucí desetinnou čárkou , číselnou hodnotu běžně o velikosti slova nebo násobku slova.

Adresa

Adresa obsahuje ukazatel na umístění v paměti, a proto musí mít velikost potřebnou k adresování libovolného umístění v paměti, aniž by byla příliš velká. Velikost je často slovní, což umožňuje adresovat kapacitu paměti, ale může to být také zlomek velikosti slova.

Registrovat

Registr procesoru je navržen tak, aby měl velikost přizpůsobenou velikosti dat, které bude obsahovat, například, je celé číslo , s plovoucí desetinnou čárkou nebo ukazatel . Mnoho architektur používá „víceúčelové registry“, které mohou obsahovat mnoho typů dat; potom musí být dimenzovány tak, aby vyhovovaly největšímu datovému typu. Historicky se jedná o velikost slova studované architektury, i když pro konkrétní potřeby byly postupně přidávány nové registry, aby bylo možné zpracovat nové typy dat.

Proměnné procesoru pro přenos paměti

Když procesor přenáší mezi pamětí a svými vlastními registry, množství dat, které mají být přeneseny, je obvykle jedno slovo. V jednoduchých paměťových architekturách se slovo přenáší do paměti prostřednictvím paměťové sběrnice , která je obvykle jedno slovo nebo polovina slova široká. V architekturách, které podporují mezipaměť , jsou přenosy ve velikosti slova mezi procesorem a první úrovní mezipaměti; na jiných úrovních hierarchie paměti se používají větší převody (velikost násobku slova).

Jednotka adresování

Pro danou architekturu označují po sobě jdoucí adresy postupné paměťové jednotky; tato jednotka je adresovací jednotka. U většiny počítačů je to velikost znaku, tj. Bajtu nebo slova. Některé architektury mají bitovou velikost adresovací jednotky . Pokud je touto jednotkou slovo, pak lze adresovat větší množství paměti pomocí adresy libovolné velikosti s protějškem zvýšené složitosti pro jednobajtové adresování. Jako důsledek platí, že pokud je adresovací jednotkou bajt, lze „znaky“ adresovat přímo (například během paměťových vstupů / výstupů).

Instrukce

Výuka strojového jazyka má obvykle velikost slova, jako je tomu v architekturách RISC , nebo velikost jednoho z jeho násobků. Toto je přirozená volba, protože pokyny a data sdílejí stejnou paměť v systému. V architektuře Harvardu nesouvisí velikosti slov instrukcí a dat, protože data jsou uložena v různých pamětí; například procesor v telefonním přepínači 1ESS má 37bitové instrukční sady a umístění paměti na základě 23bitových slov.

Vývoj velikosti slova v průběhu let

klíč: b: bits, d: decimal "digit", w : velikost slova (slova) v architektuře, n : velikost proměnných
Rok	Počítačová architektura	Velikost slova w	Velikost celého čísla	Velikost plovoucího bodu	Pokyny k velikosti	Rozlišení adresy jednotky	Velikost nádrže
1837	Babbage Analytical Machine	50 d	w	-	Pro různé účely bylo použito pět různých karet, přesná velikost karet není známa	w	-
1941	Zuse Z3	22 b	-	w	8 b	w	-
1942	ABC	50 b	w	-	-	-	-
1944	Harvard Mark I.	23 d	w	-	24 b	-	-
1946 (1948) {1953}	ENIAC (s panelem č. 16) {s panelem č. 26}	10 d	w , 2 w ( w ) { w }	-	- (2 d , 4 d , 6 d , 8 d ) {2 d , 4 d , 6 d , 8 d }	- - { w }	-
1951	UNIVAC I	12 d	w	-	½ t	w	1 d
1952	Stroj IAS	40 b	w	-	½ t	w	5 b
1952	Rychlý univerzální digitální počítač M-2	34 b	w?	w	34 b = 4 b opcode plus 3 × 10 b adresa	10 b	-
1952	IBM 701	36 b	½ t , t	-	½ t	½ t , t	6 b
1952	UNIVAC 60	n d	1 d , ... 10 d	-	-	-	2 d , 3 d
1953	IBM 702	n d	0 d , ... 511 d	-	5 d	d	1 d
1953	UNIVAC 120	n d	1 d , ... 10 d	-	-	-	2 d , 3 d
1954 (1955)	IBM 650 (s IBM 653 )	10 d	w	- ( w )	w	w	2 d
1954	IBM 704	36 b	w	w	w	w	6 b
1954	IBM 705	n d	0 d , ... 255 d	-	5 d	d	1 d
1954	IBM NORC	16 d	w	t , 2 t	w	w	-
1956	IBM 305	n d	1 d , ... 100 d	-	10 d	d	1 d
1957	Autonetics Recomp I	40 b	w , 79 b, 8 d , 15 d	-	½ t	½ t , t	5 b
1958	UNIVAC II	12 d	w	-	½ t	w	1 d
1958	MOUDRÝ	32 b	½ t	-	w	w	6 b
1958	Autonetics Recomp II	40 b	w , 79 b, 8 d , 15 d	2 t	½ t	½ t , t	5 b
1958	Setun	6 triků (~ 9,5 b)	až 6 Tryte		až 3 Tryte		4 trit ?
1959	IBM 1401	n d	1 d , ...	-	d , 2 d , 4 d , 5 d , 7 d , 8 d	d	1 d
1959 (bude upřesněno)	IBM 1620	n d	2 d , ...	- (4 d , ... 102 d )	12 d	d	2 d
1960	LARC	12 d	t , 2 t	t , 2 t	w	w	2 d
1960	CDC 1604	48 b	w	w	½ t	w	6 b
1960	IBM 1410	n d	1 d , ...	-	d , 2 d , 6 d , 7 d , 11 d , 12 d	d	1 d
1960	IBM 7070	10 d	w	w	w	w , d	2 d
1960	PDP-1	18 b	w	-	w	w	6 b
1960	Elliott 803	39 b + 1 parita
1961	IBM 7030 (Stretch)	64 b	1 b , ... 64 b , 1 d , ... 16 d	w	½ t , t	b, ½ t , t	1 b, ... 8 b
1961	IBM 7080	n d	0 d , ... 255 d	-	5 d	d	1 d
1962	GE-6xx	36 b	t , 2 t	w , 2 w , 80 b	w	w	6 b, 9 b
1962	UNIVAC III	25 b	w , 2 w , 3 w , 4 w , 6 d , 12 d	-	w	w	6 b
1962	Naváděcí počítač Autonetics D-17B Minuteman I	27 b	11 b, 24 b	-	24 b	w	-
1962	UNIVAC 1107	36 b	⅙ w , ⅓ w , ½ w , w	w	w	w	6 b
1962	IBM 7010	n d	1 d , ...	-	d , 2 d , 6 d , 7 d , 11 d , 12 d	d	1 d
1962	IBM 7094	36 b	w	t , 2 t	w	w	6 b
1963/1966	PDP-6 / PDP-10	36 b	w	t , 2 t	w	w	6 b, 9 b (obvykle)
1963	Naváděcí počítač Gemini	39 b	26 b	-	13 b	13 b, 26 b	-
1963 (1966)	Naváděcí počítač Apollo	15 b	w	-	t , 2 t	w	-
1963	Saturn Launch Vehicle Digital Computer	26 b	w	-	13 b	w	-
1964	CDC 6600	60 b	w	w	¼ w , ½ w	w	6 b
1964	Naváděcí počítač Autonetics D-37C Minuteman II	27 b	11 b, 24 b	-	24 b	w	4 b, 5 b
1965	IBM 360	32 b	½ t , t , 1 d , ... 16 d	t , 2 t	½ w , w , 1½ w	8 b	8 b
1965	UNIVAC 1108	36 b	⅙ w , ¼ w , ⅓ w , ½ w , w , 2 w	t , 2 t	w	w	6 b, 9 b
1965	PDP-8	12 b	w	-	w	w	8 b
1970	PDP-11	16 b	w	2 t , 4 t	w , 2w , 3w	8 b	8 b
1971	Intel 4004	4 b	w , d	-	2 t , 4 t	w	-
1972	Intel 8008	8 b	w , 2 d	-	w , 2w , 3w	w	8 b
1972	Calcomp 900	9 b	w	-	t , 2 t	w	8 b
1974	Intel 8080	8 b	w , 2 w , 2 d	-	w , 2w , 3w	w	8 b
1975	ILIAC IV	64 b	w	w , ½ w	w	w	-
1975	Motorola 6800	8 b	w , 2 d	-	w , 2w , 3w	w	8 b
1975	MOS Tech. 6501 MOS Tech. 6502	8 b	w , 2 d	-	w , 2w , 3w	w	8 b
1976	Cray-1	64 b	24 čb	w	¼ w , ½ w	w	8 b
1976	Zilog Z80	8 b	w , 2 w , 2 d	-	w , 2w , 3w , 4w , 5w	w	8 b
1978 (1980)	16bitová x86 ( Intel 8086 ) (s plovoucí desetinnou čárkou: Intel 8087 )	16 b	½ t , t , 2 d	- ( 2w , 4w , 5w , 17d )	½ t , t , ... 7 t	8 b	8 b
1978	VAX	32 b	¼ w , ½ w , w , 1 d , ... 31 d , 1 b , ... 32 b	t , 2 t	¼ w , ... 14 ¼ w	8 b	8 b
1979 (1984)	Rodina Motorola 68000 (s plovoucí desetinnou čárkou)	32 b	¼ w , ½ w , w , 2 d	- ( t , 2 t , 2½ t )	½ w , w , ... 7½ w	8 b	8 b
1985	IA-32 ( Intel 80386 ) (s plovoucí desetinnou čárkou)	32 b	¼ w , ½ w , w , 2 d	- ( t , 2 t , 2½ t , 17 d )	¼ w , ½ w , w , ... 3¾ w	8 b	8 b
1985	ARMv1	32 b	¼ w , w	-	w	8 b	8 b
1985	MIPS	32 b	¼ w , ½ w , w	t , 2 t	w	8 b	8 b
1991	Cray C90	64 b	32 čb	w	¼ w , ½ w , 48b	w	8 b
1992	Alfa	64 b	8b, ¼ w , ½ w , w	t , 2 t	½ t	8 b	8 b
1992	PowerPC	32 b	¼ w , ½ w , w	t , 2 t	w	8 b	8 b
1996	ARMv4 (s palcem )	32 b	¼ w , ½ w , w	-	w (½ w , w )	8 b	8 b
2001	IA-64	64 b	8 b, ¼ w , ½ w , w	½ t , t	41 b	8 b	8 b
2001	ARMv6 (s VFP)	32 b	¼ w , ½ w , w	- ( t , 2 t )	½ t , t	8 b	8 b
2003	x86-64	64 b	8b, ¼ w , ½ w , w	½ t , t , 1 ¼ t , 17 d	8b, ¼ w , ½ w , w , ... 1 ⅞ w	8 b	8 b
2013	ARMv8-A	64 b	8b, ¼ w , ½ w , w	½ t , t	½ t	8 b	8 b
klíč: b: bits, d: decimal "digit", w : velikost slova (slova) v architektuře, n : velikost proměnných

Poznámky a odkazy

Francouzská verze normy ISO / CEI 10646
Termíny používané zejména ve francouzské verzi normy ISO / CEI 10646.
Gerrit A. Blaauw a Frederick P. Brooks, Computer Architecture: Concepts and Evolution , Addison-Wesley ,1997( ISBN 0-201-10557-8 )
Anthony Ralston a Edwin D. Reilly, Encyclopedia of Computer Science, třetí vydání , Van Nostrand Reinhold,1993, 1558 str. ( ISBN 0-442-27679-6 )
(in) Computer History: Eniac coding , ARL ( číst online )
(in) Computer History: Eniac coding , ARL ( číst online ) , kap. 8