字长

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字长是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技类名词术语。

中国，从来就是一个文化底蕴极度丰富的国家，中国的文字，更是凝聚着中国的文化精魂。中国最早出现的和文字相关的文化记忆就是仓颉造字，小小的文字中蕴藏了无限的文化，然后就出现了最初的甲骨文。

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名词解释

计算机采用二进制编码方式表示数、字符、指令和其它控制信息。计算机在存储、传送或操作时，作为一个单元的一组二进制码称为字，一个字中的二进制位的位数称为字长。

通常称处理字长为8位数据的CPU叫8位CPU，32位CPU就是在同一时间内处理字长为32位的二进制数据。二进制的每一个0或1是组成二进制的最小单位，称为位（bit）。常用的字长为8位、16位、32位和64位。字长为8位的编码称为字节，是计算机中的基本编码单位。

字长与计算机的功能和用途有很大的关系，是计算机的一个重要技术指标。字长直接反映了一台计算机的计算精度，为适应不同的要求及协调运算精度和硬件造价间的关系，大多数计算机均支持变字长运算，即机内可实现半字长、全字长（或单字长）和双倍字长运算。在其他指标相同时，字长越大计算机的处理数据的速度就越快。早期的微机字长一般是8位和16位，386以及更高的处理器大多是32位。市面上的计算机的处理器大部分已达到64位。字长由微处理器对外数据通路的数据总线条数决定。

通俗含义

字长是CPU的主要技术指标之一，指的是CPU一次能并行处理的二进制位数，字长总是8的整数倍，通常PC机的字长为16位（早期），32位，64位。

PC机可以通过编程的方法来处理任意大小的数字，但数字越大，PC机就要花越长的时间来计算。PC机在一次操作中能处理的最大数字是由PC机的字长确定的。

我们先来看一下人脑是如何进行计算的，例如5×6则立即可以得到答案是30，但对于55×66，就不可能立即得到正确的答案，这就是说55或66已走出了人脑的“字长”，这是为了得出结果，就必须把复杂的问题（如55×66）分解成易于处理的问题（如55×66可分解为50×60，50×6，5×60，5×6），然后再综合起来，得出结果。

同样PC机也是这样处理问题的，一台16位字长的PC机，可以直接处理2的16次方（65536）之内的数字，对于超过65536的数字就需要分解的方法来处理。32位pc机比16位机优越的原因就在于它在一次操作中能处理的数字大，32位字长的PC机能直接处理的数字高达40亿（2的32次方），能处理的的数字越大，则操作的次数就越少，从而系统的效率也就越高。

CPU大多是64位的，但大多都以32位字长运行，都没能展示它的字长的优越性，因为它必须与64位软件（如64位的操作系统等）相辅相成，也就是说，字长受软件系统的制约，例如，在32位软件系统中64位字长的CPU只能当32位用。

固定字长与可变字长

每一个储存位置都可以由其地址找到。但是每一储存位置的长度( length)尚未指定。

在某些计算机中，每一储存位置是由固定的位数所组成的。每当计算机涉及到某一个储存位置时，即表示它要引用此一固定长度的位置，亦称为一个“字” ( word ) 。像此种型态的组织，我们称之为固定字长( fixed word length)或可定址字( word-address-able)。例如典型的迷你计算机，一个字长为16个位。

另一些计算机，它的每个地址所引用是一个位元组或一个字。这种计算机，我们称之为可定址字( character-ddressable )或可定址位元组( byte-addresable )。右图所示即为此种储存体，因为这10个位元组的每一个位元组，皆可个别设定一个位址。

至于可定址字元的计算机，经常被称为可变字长( variable word length )的机器。

我们之所以称之“可变字长” ，乃是因为只要利用一个计算机已有的指令(如" add"或"move " )，它就可以去处理字数目为可变的字。但对固定字长的计算机而言，它所处理的字数目是由指合本身所指定的。

右图所示为固定字长与可变字长储存体组织的比较。每字可存4个字元的固定字长组织。注意此种组织中，虽然是每4个字元形成一组，且可赋予一个地址，但是每个个别的字元却不能赋予位址。可定址字元或可变字长的组织中，计算机可将其中每一个字赋予一个位址。

在图b中，假设要取出其中前5个字(即字母SANTA)时，需要分别引用5个位址。但实际上，并不需要如此。因为有一种可变字长指令，可让你一次就取出一组的字。在指令中，你只要第一个字元的位址，然后再指定一共要取出几个字元即可。

例如，在图b ，一个读取字母SANTA的指令，只要指定第一个字元的位址( 001 )及所要读取的字数(5) ，则此5个字元即可被读出。

可变字长组织其主要优点为储存体的使用效率高；即，只需使用与字数一样的位置即可储存该组字(注：如果想储存SANTA这一组字，只需使用5个位置即可)。然而，固定字长的组织可能会有浪费内存空间的现象。

双倍字长

双倍字长是指计算机内部参与运算的数的位数。它决定着计算机内部寄存器、ALU和数据总线的位数，直接影响着机器的硬件规模和造价。双倍字长直接反映了一台计算机的计算精度，为适应不同的要求及协调运算精度和硬件造价间的关系，大多数计算机均支持变字长运算，即机内可实现半字长、全字长（或单字长）和双倍字长运算。

微型机的字长通常为4位、8位、16位和32位，64位字长的高性能微型计算机也已推出。

双倍字长对计算机计算精度的影响：

4位字长：2^4=16；16位字长：2^16=65536=64K

32位字长：2^32=4,294,967,296=4G；64位字长：2^64≈1.8445×10^19

数据总线DB用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。

地址总线AB是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，比如8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为2^16=64KB，16位微型机的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20=1MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2^（n-10）千字节。

控制总线CB用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的，如读/写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、限备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。