Sức mạnh của hai bit trên mỗi từ có thuận tiện không? Nếu có, tại sao vậy?

Tôi tìm thấy một số nguồn cho rằng sức mạnh của hai bit trong một từ nhị phân (chẳng hạn như 8 bit trên mỗi byte) là "điều tốt" hoặc "thuận tiện". Tôi tìm thấy không có nguồn chỉ ra tại sao.

Từ lịch sử tại sao byte là tám bit? chúng tôi đọc trong câu trả lời đã được phê duyệt:

Máy tính nhị phân thúc đẩy các nhà thiết kế tạo ra sức mạnh kích thước của hai.

Được rôi nhưng tại sao? Trong cùng một câu hỏi nhưng trong lĩnh vực bình luận cho câu hỏi tôi tìm thấy:

Là câu cuối cùng trong trò hề? Một byte 12 bit sẽ bất tiện vì nó không phải là sức mạnh của 2. - robjb

Một lần nữa, khoảng trống của lý do ...

tính toán địa chỉ là một công việc đơn giản hơn rất nhiều với lũy thừa 2 và được tính khi bạn tạo ra logic từ các bóng bán dẫn thô trong các lon nhỏ - Mike

Vì byte là đơn vị địa chỉ nhỏ nhất, điều này không có nhiều ý nghĩa. Rất nhiều upvote trên bình luận mặc dù. Có lẽ tôi đã bỏ lỡ điều gì đó.

Từ Wikipedia :

Tiêu chuẩn thực tế gồm tám bit là sức mạnh thuận tiện của hai cho phép các giá trị 0 đến 255 cho một byte

Và điều này sẽ thuận tiện vì ...?

Để làm rõ, đây là về số lượng bit trên mỗi byte (ví dụ 8 hoặc 6, v.v.), không phải số lượng giá trị trên mỗi byte (ví dụ: 2 ⁸ hoặc 2 ⁶ , v.v.). Vì sự nhầm lẫn tôi cũng chỉ ra đây không phải là về kích thước Word.

Tôi không quá quan tâm đến lý do lịch sử. Những người đã được giải thích tốt ở nơi khác (xem liên kết).

Câu hỏi liên quan trên SO: /programming/1606827/why-is-number-of-bits-always-a-power-of-two

Tôi không nghĩ các byte 8 bit đã thành công vì chúng có độ rộng bằng hai. Nếu bạn không muốn giải quyết các bit riêng lẻ - và đó là một tính năng phổ biến hiện tại cũng không phải trong quá khứ - có sức mạnh hai thì không có tầm quan trọng thực tế thực sự (chỉ là - bây giờ còn hơn cả quá khứ khi bỏ qua một số thành phần riêng biệt rất quan trọng - một phản xạ cho các kỹ sư phần cứng và phần mềm và ở lại vùng đất quen thuộc rất quan trọng cho các mục đích khác), và tôi không nhớ đã thấy đề cập đến trong lịch sử đọc máy tính của mình (1). Một trường hợp cần thiết thấp hơn, điều đó có nghĩa là một cái gì đó nhiều hơn các bộ ký tự 6 bit chiếm ưu thế. ASCII là 7 bit, nhưng ASCII sau đó hoàn toàn là để trao đổi giữa các bên (và do đó được dịch sang mã nội bộ để xử lý), và do đó

Subcommmitee nhận ra rằng nhà sản xuất máy tính khó có thể thiết kế các máy tính sử dụng mã 7 bit bên trong. Họ có nhiều khả năng sử dụng mã 4 bit, 6 bit và 8 bit. Hiện tại không có nhu cầu rộng rãi để trao đổi hơn 128 ký tự riêng biệt và khác biệt giữa các máy tính và giữa các máy tính với thiết bị đầu vào / đầu ra liên quan. [băng giấy, có kích thước khung hình tự nhiên là 8 bit nhưng cần tính chẵn lẻ nên tải trọng của khung là 7 bit cũng được trích dẫn để ủng hộ char 7 bit cho ASCII, sức mạnh của hai không được trích dẫn trong số các ưu điểm của 8 bit (2)

và đối với phần cứng 8 bit byte giành được vì nó cho phép đóng gói 2 chữ số thập phân trong một byte tại một thời điểm khi 75% dữ liệu là số và được biểu thị bằng BCD (3).

(1) ví dụ Blaauw và Brooks, Kiến trúc máy tính ; MacKenzie, Bộ ký tự được mã hóa, Lịch sử và Phát triển có cả một cuộc thảo luận về chủ đề đó.

(3) Tài liệu của X3.2 - Tiểu ban chịu trách nhiệm về ASCII - được trích dẫn bởi MacKenzie.

(3) MacKenzie, một lần nữa.

Khác với tai nạn lịch sử, không có lý do cụ thể tại sao chúng ta nên sử dụng 8/16/32/64 bit. Tôi cho rằng 12/24/48/96 bit sẽ thực sự hữu ích hơn.

Để xử lý văn bản, Unicode sử dụng UTF-24 giả định sẽ rẻ hơn UTF32; UTF-12 giả định sẽ lưu trữ tất cả các ký tự UTF-8 byte đơn và kép trong 12 bit, và tất cả các ký tự UTF-8 byte ba và bốn byte trong 24 bit (phạm vi sẽ giảm xuống còn 2 ^ 20 ký tự, nhưng vẫn còn bốn lần nhiều hơn là được sử dụng rộng rãi); mã sẽ đơn giản hơn vì chỉ có hai biến thể.

Đối với điểm nổi, 48 bit thường là đủ. 96 bit tốt hơn đáng kể so với mở rộng 80 bit. 24 bit rất hữu ích cho đồ họa; hữu ích hơn nhiều so với 16 bit được hỗ trợ bởi một số card đồ họa. Con trỏ 48 bit có thể xử lý 256 terabyte.

Về nhược điểm duy nhất là mảng bit, trong đó phép chia cho 12 là cần tính các vị trí byte. Nếu điều đó cảm thấy là quan trọng, tôi chắc chắn việc chia cho 12 có thể được triển khai khá hiệu quả trong phần cứng.

Điều này thuận tiện do các kiến ​​trúc phần cứng phổ biến sử dụng bội số của 8, ví dụ kiến ​​trúc 32 bit và 64 bit. Điều này có nghĩa là hiệu quả cao hơn khi sử dụng lưu trữ và truyền dữ liệu 8 bit.

"Tuy nhiên, các cân nhắc về kinh tế trong thiết kế thúc đẩy mạnh mẽ cho một kích thước, hoặc rất ít kích thước liên quan đến bội số hoặc phân số (tiểu phần) đến kích thước chính. Kích thước ưa thích đó trở thành kích thước từ của kiến ​​trúc."

Word (kiến trúc máy tính)

Xem thêm: Lịch sử tại sao byte là tám bit?

Theo bài viết trên Wikipedia cho từ này, điều này làm cho các tính toán liên quan đến giải quyết bộ nhớ dễ dàng hơn đáng kể:

Lượng bộ nhớ khác nhau được sử dụng để lưu trữ các giá trị dữ liệu với mức độ chính xác khác nhau. Các kích thước thường được sử dụng thường là sức mạnh của hai bội số của đơn vị độ phân giải địa chỉ (byte hoặc từ). Chuyển đổi chỉ mục của một mục trong một mảng thành địa chỉ của mục sau đó chỉ yêu cầu một thao tác thay vì nhân. Trong một số trường hợp mối quan hệ này cũng có thể tránh việc sử dụng các hoạt động phân chia. Kết quả là, hầu hết các thiết kế máy tính hiện đại đều có kích thước từ (và các kích thước toán hạng khác) có sức mạnh gấp hai lần kích thước của một byte.

Nó liên quan chặt chẽ đến không gian địa chỉ. Bằng cách thêm một chút nữa vào bus địa chỉ của bạn, bạn có thể giải quyết gấp đôi số lượng vị trí bộ nhớ. Vì vậy, khi bạn thêm dòng bổ sung đó, bạn cũng có thể sử dụng nó cho toàn bộ phần mở rộng của nó.

Điều này dẫn đến một sự tiến triển tự nhiên của 1, 2, 4, 8, 16, 32 et cetera.

Ở cấp độ kỹ thuật sản xuất, nó cũng dễ dàng lặp lại mô hình in thạch bản tương tự. Đó là, để nhân đôi nó. Nếu bạn bắt đầu với một chốt và sau đó nhân đôi mô hình, bạn sẽ vượt qua 8, không phải 6, 10 hoặc 12.

Không phải luôn luôn là chiều rộng từ một sức mạnh của hai. Gần đây tôi đã thực hiện một số mã hóa trong DSP SHArC có độ rộng từ 32 bit cho các số nhưng không phải cho các opcode (rộng 48 bit).

Có lẽ lý do tại sao độ rộng từ là sức mạnh của hai là vì một số hướng dẫn kiểm tra (hoặc đặt hoặc xóa hoặc chuyển đổi) một bit hoặc dịch chuyển (hoặc xoay) sang trái hoặc phải bởi một số bit được chỉ định. Có một trường bit trong opcode để chỉ định vị trí của bit đơn hoặc số bit cần dịch chuyển. Nếu độ rộng từ là lũy thừa của hai, trường bit này yêu cầu các bit log ₂ (word_creen) để bao quát toàn bộ từ. Đó là, một từ rộng 32 bit cần một trường 5 bit trong opcode cho các hoạt động này. Nếu từ này rộng 33 bit, nó sẽ cần 6 nếu không nó không thể bao quát toàn bộ từ, nhưng đó cũng là trường hợp nếu từ đó rộng 64 bit.

Các bit trong opcode cực kỳ có giá trị, vì vậy chúng thường không muốn lãng phí chúng. Sau đó, nó có ý nghĩa để làm cho từ có sức mạnh 2 rộng.

Lý do byte rộng 8 bit là vì nó có công suất nhỏ nhất trong hai có thể chứa ký tự ASCII (là 7 bit).