字長

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字長是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞術語。

中國，從來就是一個文化底蘊極度豐富的國家，中國的文字，更是凝聚着中國的文化精魂。中國最早出現的和文字相關的文化記憶就是倉頡造字，小小的文字中蘊藏了無限的文化，然後就出現了最初的甲骨文。

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名詞解釋

計算機採用二進制編碼方式表示數、字符、指令和其它控制信息。計算機在存儲、傳送或操作時，作為一個單元的一組二進制碼稱為字，一個字中的二進制位的位數稱為字長。

通常稱處理字長為8位數據的CPU叫8位CPU，32位CPU就是在同一時間內處理字長為32位的二進制數據。二進制的每一個0或1是組成二進制的最小單位，稱為位（bit）。常用的字長為8位、16位、32位和64位。字長為8位的編碼稱為字節，是計算機中的基本編碼單位。

字長與計算機的功能和用途有很大的關係，是計算機的一個重要技術指標。字長直接反映了一台計算機的計算精度，為適應不同的要求及協調運算精度和硬件造價間的關係，大多數計算機均支持變字長運算，即機內可實現半字長、全字長（或單字長）和雙倍字長運算。在其他指標相同時，字長越大計算機的處理數據的速度就越快。早期的微機字長一般是8位和16位，386以及更高的處理器大多是32位。市面上的計算機的處理器大部分已達到64位。字長由微處理器對外數據通路的數據總線條數決定。

通俗含義

字長是CPU的主要技術指標之一，指的是CPU一次能並行處理的二進制位數，字長總是8的整數倍，通常PC機的字長為16位（早期），32位，64位。

PC機可以通過編程的方法來處理任意大小的數字，但數字越大，PC機就要花越長的時間來計算。PC機在一次操作中能處理的最大數字是由PC機的字長確定的。

我們先來看一下人腦是如何進行計算的，例如5×6則立即可以得到答案是30，但對於55×66，就不可能立即得到正確的答案，這就是說55或66已走出了人腦的「字長」，這是為了得出結果，就必須把複雜的問題（如55×66）分解成易於處理的問題（如55×66可分解為50×60，50×6，5×60，5×6），然後再綜合起來，得出結果。

同樣PC機也是這樣處理問題的，一台16位字長的PC機，可以直接處理2的16次方（65536）之內的數字，對於超過65536的數字就需要分解的方法來處理。32位pc機比16位機優越的原因就在於它在一次操作中能處理的數字大，32位字長的PC機能直接處理的數字高達40億（2的32次方），能處理的的數字越大，則操作的次數就越少，從而系統的效率也就越高。

CPU大多是64位的，但大多都以32位字長運行，都沒能展示它的字長的優越性，因為它必須與64位軟件（如64位的操作系統等）相輔相成，也就是說，字長受軟件系統的制約，例如，在32位軟件系統中64位字長的CPU只能當32位用。

固定字長與可變字長

每一個儲存位置都可以由其地址找到。但是每一儲存位置的長度( length)尚未指定。

在某些計算機中，每一儲存位置是由固定的位數所組成的。每當計算機涉及到某一個儲存位置時，即表示它要引用此一固定長度的位置，亦稱為一個「字」 ( word ) 。像此種型態的組織，我們稱之為固定字長( fixed word length)或可定址字( word-address-able)。例如典型的迷你計算機，一個字長為16個位。

另一些計算機，它的每個地址所引用是一個位元組或一個字。這種計算機，我們稱之為可定址字( character-ddressable )或可定址位元組( byte-addresable )。右圖所示即為此種儲存體，因為這10個位元組的每一個位元組，皆可個別設定一個位址。

至於可定址字元的計算機，經常被稱為可變字長( variable word length )的機器。

我們之所以稱之「可變字長」 ，乃是因為只要利用一個計算機已有的指令(如" add"或"move " )，它就可以去處理字數目為可變的字。但對固定字長的計算機而言，它所處理的字數目是由指合本身所指定的。

右圖所示為固定字長與可變字長儲存體組織的比較。每字可存4個字元的固定字長組織。注意此種組織中，雖然是每4個字元形成一組，且可賦予一個地址，但是每個個別的字元卻不能賦予位址。可定址字元或可變字長的組織中，計算機可將其中每一個字賦予一個位址。

在圖b中，假設要取出其中前5個字(即字母SANTA)時，需要分別引用5個位址。但實際上，並不需要如此。因為有一種可變字長指令，可讓你一次就取出一組的字。在指令中，你只要第一個字元的位址，然後再指定一共要取出幾個字元即可。

例如，在圖b ，一個讀取字母SANTA的指令，只要指定第一個字元的位址( 001 )及所要讀取的字數(5) ，則此5個字元即可被讀出。

可變字長組織其主要優點為儲存體的使用效率高；即，只需使用與字數一樣的位置即可儲存該組字(註：如果想儲存SANTA這一組字，只需使用5個位置即可)。然而，固定字長的組織可能會有浪費內存空間的現象。

雙倍字長

雙倍字長是指計算機內部參與運算的數的位數。它決定着計算機內部寄存器、ALU和數據總線的位數，直接影響着機器的硬件規模和造價。雙倍字長直接反映了一台計算機的計算精度，為適應不同的要求及協調運算精度和硬件造價間的關係，大多數計算機均支持變字長運算，即機內可實現半字長、全字長（或單字長）和雙倍字長運算。

微型機的字長通常為4位、8位、16位和32位，64位字長的高性能微型計算機也已推出。

雙倍字長對計算機計算精度的影響：

4位字長：2^4=16；16位字長：2^16=65536=64K

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

數據總線DB用於傳送數據信息。數據總線是雙向三態形式的總線，即他既可以把CPU的數據傳送到存儲器或I/O接口等其它部件，也可以將其它部件的數據傳送到CPU。數據總線的位數是微型計算機的一個重要指標，通常與微處理的字長相一致。例如Intel8086微處理器字長16位，其數據總線寬度也是16位。需要指出的是，數據的含義是廣義的，它可以是真正的數據，也可以指令代碼或狀態信息，有時甚至是一個控制信息，因此，在實際工作中，數據總線上傳送的並不一定僅僅是真正意義上的數據。

地址總線AB是專門用來傳送地址的，由於地址只能從CPU傳向外部存儲器或I/O端口，所以地址總線總是單向三態的，這與數據總線不同。地址總線的位數決定了CPU可直接尋址的內存空間大小，比如8位微機的地址總線為16位，則其最大可尋址空間為2^16=64KB，16位微型機的地址總線為20位，其可尋址空間為2^20=1MB。一般來說，若地址總線為n位，則可尋址空間為2^（n-10）千字節。

控制總線CB用來傳送控制信號和時序信號。控制信號中，有的是微處理器送往存儲器和I/O接口電路的，如讀/寫信號，片選信號、中斷響應信號等；也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請信號、復位信號、總線請求信號、限備就緒信號等。因此，控制總線的傳送方向由具體控制信號而定，一般是雙向的，控制總線的位數要根據系統的實際控制需要而定。實際上控制總線的具體情況主要取決於CPU。