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1.1.3 32位与64位架构

《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》第1章一文读懂CPU之三生三世,本章通过几个轻松的话题,讨论一下CPU业界的“三生三世”。本节为大家介绍32位与64位架构。

作者:胡振波来源:人民邮电出版社|2018-05-23 11:05

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1.1.3 32位与64位架构

除了CISC与RISC之分,处理器指令集架构的位数也是一个重要的概念。通俗来讲,处理器架构的位数是指通用寄存器的宽度,其决定了寻址范围的大小、数据运算能力的强弱。譬如32位架构的处理器,其通用寄存器的宽度为32位,能够寻址的范围为232,即4GB的寻址空间,运算指令可以操作的操作数为32位。

注意:处理器指令集架构的宽度和指令的编码长度无任何关系。并不是说64位架构的指令长度为64位(这是一个常见的误区)。从理论上来讲,指令本身的编码长度越短越好,因为可以节省代码的存储空间。因此即便在64位的架构中,也大量存在16位编码的指令,且基本上很少出现过64位长的指令编码。

综上所述,在不考虑任何实际成本和实现技术的前提下,理论上来讲:

通用寄存器的宽度,即指令集架构的位数越多越好,因为这样可以带来更大的寻址范围和更强的运算能力。

指令编码的长度越短越好,因为这样可以更加节省代码的存储空间。

常见的架构位数分为8位、16位、32位和64位。

早期的单片机以8位和16位为主,譬如知名的8051单片机是使用广泛的8位架构。

目前主流的嵌入式微处理器均在向32位架构转移。对此内容感兴趣的读者可以在互联网上搜索作者曾在媒体上发表的文章《进入32位时代,谁能成为下一个8051》。

目前主流的移动手持、个人计算机和服务器领域,均使用64位架构。

有关嵌入式、移动手持、个人计算机和服务器领域的详情,请参见第1.1.5节关于CPU领域之分的介绍。


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