关于按字寻址和按字节寻址的理解

学习《计算机组成原理》,这个概念一直理解不了。现在查阅了很多资料,尤其是 传送门 的博客,让我豁然开朗,感谢!!现在总结借鉴一下。

基本单位

MB就是通常说的兆

1024 = 2^{10}

1 KB = 1024 B

1 MB = 1024 KB

1 GB = 1024 MB

 

区别M和MB:

    M为数量单位。1024 = 1K,1024 K = 1 M

    MB指容量大小。1024 B = 1 KB,1024 KB = 1 MB.

图示

 

(上图来自哈尔滨工业大学刘宏伟老师所授网课《计算机组成原理》)

理解

设有一个1MB容量的存储器,字长32位,问:按字节编址,字编址的寻址范围以及各自的寻址范围大小?

如果按字节编址,则

                     1 MB = 2^{20} B

                     1 字节 = 1 B = 8 bit

                     2^{20} B / 1 B = 2^{20}

     地址范围为 0 ~ (2^{20})-1 ,也就是说需要二十根地址线才能完成对1MB空间的编码,所以地址寄存器为20位,寻址范围大小为2^{20} = 1 M

如果按字编址,则

                      1 MB = 2^{20} B

                      1 字 = 32 bit = 4 B (字长32位,那个一个字需要4个字节的大小才可存下)

                      2^{20} B / 4 B = 2^{18}(总容量除以每个字所需空间可得寻址大小)

      地址范围为 0 ~ 2^{18}-1,也就是说我们至少要用18根地址线才能完成对1MB空间的编码。因此按字编址的寻址范围是2^{18}


如有错误或不合理的地方,敬请指正~

加油!!

<think>嗯,用户问的是“按半寻址是什么意思”。首先,我需要确定用户对计算机组成原理中的寻址方式有多少了解。可能用户是学生,正在学习这方面的内容,或者是对计算机底层感兴趣的自学者。 首先,“半寻址”这个词组,需要拆解来看。长(Word Length)通常指CPU一次能处理的二进制位数,比如32位、64位。寻址则是访问内存的方式。所以,半寻址可能指的是以半(Half-Word)为单位进行内存寻址。 接下来,要确认半的定义。通常,(Word)是CPU处理的基本单位,半就是的一半。例如,32位系统中,是32位,半就是16位。但不同架构可能有不同定义,需要明确这一点。 然后,寻址方式涉及如何计算内存地址。按半寻址可能意味着每个地址对应半大小的内存单元,而不是字节或全。比如,如果按字节寻址,每个地址指向一个字节(8位);按半字寻址,每个地址指向16位,地址增量会是2字节。 用户可能想知道这种寻址方式的优缺点应用场景。比如,某些处理器可能为了效率或兼容性,采用半字寻址。同时,需要解释这种寻址方式对编程的影响,比如地址对齐的问题,访问效率等。 可能用户遇到的实际情况是,在编程或学习中遇到了半字寻址的概念,需要理解其机制。或者是在阅读技术文档时遇到了这个术语,需要进一步解释。 还要注意用户可能的误解,比如将半寻址字节寻址混淆,或者不清楚不同寻址方式之间的区别。需要对比常见的寻址方式,比如字节寻址字寻址,来突出半字寻址的特点。 此外,需要考虑实际例子,比如某些ARM架构或嵌入式系统是否使用半字寻址,或者在某些特定指令集中如何处理半数据。这能帮助用户更好地理解概念的实际应用。 最后,确保解释清晰,结构合理,避免使用过多专业术语,或者对术语进行适当解释,帮助用户逐步构建对半寻址理解。</think>### **按半寻址的详细解释** #### **1. 基本概念** - **长(Word Length)**: CPU一次能处理的二进制位数,例如32位系统的长为32位,64位系统的长为64位。 - **半(Half-Word)**: 长的一半。例如,32位系统中,半为16位;64位系统中,半为32位。 #### **2. 按半寻址的定义** - **含义**: 内存地址的每个单位对应**半大小**的数据。例如,在32位系统中: - 按**字节寻址**:每个地址指向1字节(8位)。 - 按**半字寻址**:每个地址指向2字节(16位)。 - 按**字寻址**:每个地址指向4字节(32位)。 - **地址计算**: 若系统按半字寻址,内存地址的步进单位为半长度(例如16位)。 例如,地址`0x1000`指向第1个半,地址`0x1001`指向第2个半(实际物理地址可能相差2字节)。 #### **3. 特点与影响** - **地址对齐**: 若按半字寻址,数据需按半边界对齐(例如地址必须是偶数)。 **未对齐访问**可能导致性能下降或硬件异常(取决于CPU设计)。 - **效率与兼容性**: - **优点**:适合处理半数据(如16位整数),减少指令周期。 - **缺点**:与按字节寻址的系统交互时,需额外处理地址转换。 - **实际应用**: 常见于某些嵌入式系统或专用处理器。例如: - ARM架构支持半(16位)字节(8位)的混合寻址模式。 - 某些DSP(数信号处理器)针对半数据优化寻址逻辑。 #### **4. 示例对比** | **寻址方式** | **地址步进单位** | **适用场景** | |--------------|------------------|---------------------------| | 字节寻址 | 1字节(8位) | 通用计算(如x86、ARM) | | 半字寻址 | 2字节(16位) | 处理16位数据(如音频采样) | | 字寻址 | 4字节(32位) | 32位整数或浮点数操作 | #### **5. 编程注意事项** - **数据存取**: 若需读写半数据,需使用对应指令(如ARM的`LDRH`/`STRH`)。 ```assembly LDRH R1, [R0] ; 从地址R0加载半(16位)到寄存器R1 STRH R2, [R3] ; 将R2的半数据存储到地址R3 ``` - **内存布局**: 在C语言中,可通过`uint16_t`类型操作半数据,但需确保内存对齐: ```c uint16_t *ptr = (uint16_t*)0x1000; // 假设地址0x1000按半对齐 *ptr = 0xABCD; // 写入16位数据 ``` #### **6. 总结** - **核心定义**:按半寻址指以半长的一半)为最小寻址单位。 - **应用场景**:高效处理16位数据,常见于嵌入式系统或特定硬件优化。 - **关键影响**:地址对齐要求、指令集支持、与字节寻址系统的兼容性。
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