メモリについての質問

質問

基本的なことですが、自分では解決できないので質問させてもらいます。

(1)１つのアドレスは８ビットときまってますが、８ビットである必然性はあるのでしょうか？別に９ビットでも７ビットでもいいと思うのですが、ただの歴史的な慣習でしょうか？

(2)CPUの性能はアクセスできるビット数が16,32と上がってますが、一つのアドレスのメモリを２倍（８→１６ビット）にしたら同様にコンピュータの性能が上がると思うのですが、どうしてそうならないのでしょうか？

回答No.1

Tasuke22 · ベストアンサー

(1)バイトマシンだからです。1バイト=8ビット
　昔、キャラクタマシンというのも存在していました。
　1キャラクタ=6ビットでした。

　今、8ビット以外を使うと、文字コードの互換性など
　大混乱を起こすでしょう。売れないのでありえません。
　処理性能の問題とともに互換性の問題も大きいでしょう。

　なお、7ビットや9ビットはデータ効率が悪いと思いま
　すよ。

(2)そのようなマシンも昔ありました。ワードマシンです。
　32ビット単位のアドレッシングですね。無くなったで
　しょう。16ビット単位もありました。
　パソコンが世の中に出る前から全てバイトマシンに統一
　されたようです。互換性の問題と処理効率の問題だと
　思います。
　ワードマシンが存在した大きな意味はアドレス空間の
　拡大だと思います。
　32ビット命令→64ビット命令と命令が扱うアドレスが
　拡大するにつれ、バイトアドレスでも十分なアドレス
　空間が得られ、バイト処理も効率よく出来ます。

　しかし、考えようでは現時点で、16ビットや32ビットの
　64ビットデータを扱う命令が存在しますので、
　アドレッシングは、8ビット、16ビット、32ビット、64ビ
　ット単位を併用していると言えます。

　32ビットデータの命令に0,4,8,12など4の倍数でないアド
　レスを与えると、命令の速度が落ちるのが一般でしょう。
　なのでコンパイラは、データ領域が4の倍数のアドレスに
　なるように調整しています。

お礼

回答ありがとうございます。バイトマシンなる単語は初めて聞きました。

回答No.4

don_go

(1)
コンピュータ内部では、基本的に2進数が使用されていますが
2進数では人間にとっては理解するのが難しいので、ビットを
組み合わせて理解し易い様にしています。

2進数で4ビットで表す事ができるのが、0000～1111で、これは
10進数にすると0から15までの値となり、10から15にはAからFを
割り当てて、F(15)の次は桁あがりして10とする16進数が使用
されます。
この4ビットを2組使用したものが8ビットになります。
＃00からFFで表記されます。
9ビットや7ビットにした場合、4ビット＋5ビットまたは3ビット
＋4ビットとなり上位桁と下位桁の進数が異なる事により計算が
困難になってしまいます。
＃5ビットの場合は32進数となり、これも理解しづらくなる原因
＃となります。

(2)
一つのアドレスの値を8ビットから16ビットにした場合、8ビット
以内で済むデータでも16ビットのメモリが必要となります。
メモリの容量当たりの単価は安くなってきてはいますが、無駄な
領域を増やす事は結局、処理能力の低下につながります。

お礼

回答ありがとうございます。助かりました。

回答No.3

hs001120

(1)歴史的な慣習です、その昔には3bitや4bit、6bitを最小単位とする物も存在していました。
http://blogs.itmedia.co.jp/pina/2006/06/8_bf7b.html

(2)同時にアクセスするビット数を増やせば一回でアクセス可能なデータが増える。という発想は間違っていないのですが、
例えば32bitのデータにアクセスするとき
それを、人間が8bitデータ×4アドレスと定義するか、1つのアドレスに32bitのデータと定義するかは
単に人間の"認識"上の都合に過ぎないです。
人間が4つのアドレスと認識しているからといって、
必ずしも実際の処理において1バイトづつ4回に分けてアクセスしている
と言う事ではありません。

お礼

回答ありがとうございます。少しCPUの知識が増えました。

回答No.2

notnot

(1) 必然性はありません。私が知っているだけで、1,4,8,12,16,32,36などのビット数のものがあります。あとは扱うデータの大きさとの整合性の問題で効率の善し悪しがあります。1ビットとか256ビットだと効率が悪いのはわかるでしょう。
主に扱うデータ長と「1アドレスのデータ長」が等しい物をワードマシン、扱うデータ長が何種類かありどれも「1アドレスのデータ長」の整数倍の物をバイトマシンと言います。後者の場合の「1アドレスのデータ長」をバイトといいます。言葉の意味からは1バイト=8ビットとは限らないのですが、現在は事実上そうなっています。
8ビットなのは、2の累乗が処理に都合がいいからです。4ビットだと1文字を表せない。16ビットだと欧米文字を表すと無駄が出る(2文字詰め込むと処理が面倒)。Unicodeが40年前にあれば事情は違っていたかもしれませんね。

(2)逆です。CPUの性能向上を有効に生かすためにビット長が長くなったのです。また、現在のCPUでは連続したアドレスのデータを一度にアクセスできますので、1アドレスの語長をふやしても速度の向上はありません。

お礼

回答ありがとうございます。文字の処理効率があるのですね。

CPUの性能向上を有効に生かすためにビット長が長くなったのです。また、現在のCPUでは連続したアドレスのデータを一度にアクセスできますので、1アドレスの語長をふやしても速度の向上はありません。

貴重な情報ありがとうございます。