32bitové výpočty - 32-bit computing

počítačové architektuře jsou 32bitová celá čísla , paměťové adresy nebo jiné datové jednotky ty, které jsou široké 32 bitů (4 oktety ). Také 32bitové architektury CPU a ALU jsou ty, které jsou založeny na registrech , adresových sběrnicích nebo datových sběrnicích této velikosti. 32bitové mikropočítače jsou počítače, ve kterých jsou normou 32bitové mikroprocesory .

Rozsah pro ukládání celých čísel

32bitový registr může uložit 2 32 různých hodnot. Řada z celočíselné hodnoty, které mohou být uloženy v 32 bitů závisí na celé číslo reprezentaci použit. U dvou nejběžnějších reprezentací je rozsah 0 až 4 294 967 295 (2 32 - 1) pro reprezentaci jako ( nepodepsané ) binární číslo a −2 147 483 648 (−2 31 ) až 2 147 483 647 (2 31 - 1) pro reprezentaci jako doplněk dvou .

Jedním důležitým důsledkem je, že procesor s 32bitovými adresami paměti může přímo přistupovat k nejvýše 4  GiB paměti adresovatelné v bajtech (i když v praxi může být limit nižší).

Technická historie

První elektronický počítač s uloženým programem na světě, Manchester Baby , používal v roce 1948 32bitovou architekturu, ačkoli to byl jen důkaz koncepce a měl malou praktickou kapacitu. Obsahovalo pouze 32 32bitových slov RAM na Williamsově trubici a nemělo žádnou sčítací operaci, pouze odčítání.

Paměť, stejně jako další digitální obvody a kabeláž, byla během prvních desetiletí 32bitových architektur (60. až 80. léta) drahá. Starší 32bitové rodiny procesorů (nebo jejich jednodušší, levnější varianty) by proto mohly mít za účelem snížení nákladů mnoho kompromisů a omezení. Může to být například 16bitová ALU nebo externí (nebo interní) sběrnice užší než 32 bitů, což omezuje velikost paměti nebo vyžaduje více cyklů pro načítání instrukcí, provádění nebo zpětný zápis.

Navzdory tomu mohly být takové procesory označeny jako 32bitové , protože stále měly 32bitové registry a instrukce schopné manipulovat s 32bitovými veličinami. Například IBM System/360 Model 30 měl 8bitovou ALU, 8bitové interní datové cesty a 8bitovou cestu do paměti a původní Motorola 68000 měla 16bitovou datovou ALU a 16bitovou externí datová sběrnice, ale měla 32bitové registry a 32bitovou orientovanou sadu instrukcí. 68000 design byl někdy označován jako 16/32 bitů .

U novějších 32bitových provedení však často platí opak. Například procesor Pentium Pro je 32bitový stroj s 32bitovými registry a pokyny, které manipulují s 32bitovými veličinami, ale externí adresová sběrnice je široká 36 bitů, což poskytuje větší adresní prostor než 4 GB a externí datová sběrnice je široká 64 bitů, především za účelem umožnění efektivnějšího předběžného načtení instrukcí a dat.

Architektury

Mezi prominentní 32bitové architektury instrukční sady používané v obecných počítačích patří IBM System/360 a IBM System/370 (které měly 24bitové adresování) a System/370-XA , ESA/370 a ESA/390 (které měl 31bitové adresování), DEC VAX , NS320xx , rodinu Motorola 68000 (první dva modely měly 24bitové adresování), 32bitovou verzi architektury x86 Intel IA-32 a 32- bitové verze architektur ARM , SPARC , MIPS , PowerPC a PA-RISC . Mezi 32bitové architektury instrukční sady používané pro vestavěné výpočty patří rodina 68000 a architektury ColdFire , x86, ARM, MIPS, PowerPC a Infineon TriCore .

Aplikace

Na architektuře x86 32bitová aplikace obvykle znamená software, který obvykle (ne nutně) používá 32bitový lineární adresní prostor (nebo model s plochou pamětí ) možný s čipy 80386 a novějšími. V této souvislosti termín vznikl proto , že DOS , Microsoft Windows a OS/2 byly původně napsány pro 16bitové mikroprocesory 8088/8086 nebo 80286 , se segmentovaným adresním prostorem, kde programy musely přepínat mezi segmenty, aby dosáhly více než 64 kilobajtů z kódu nebo dat. Jelikož je to ve srovnání s jinými strojními operacemi časově náročné, může tím utrpět výkon. Kromě toho, programování se segmenty mají tendenci stát se komplikovaná; musely být použity (opatrně) speciální vzdálená a blízká klíčová slova nebo paměťové modely , a to nejen v jazyce sestavení, ale také v jazycích na vysoké úrovni, jako je Pascal , kompilovaný BASIC , Fortran , C atd.

80386 a jeho nástupci plně podporují 16bitové segmenty 80286, ale také segmenty pro 32bitové offsety adres (s využitím nové 32bitové šířky hlavních registrů). Pokud je základní adresa všech 32bitových segmentů nastavena na 0 a registry segmentů nejsou výslovně použity, lze na segmentaci zapomenout a procesor vypadá, že má jednoduchý lineární 32bitový adresní prostor. Operační systémy jako Windows nebo OS/2 poskytují možnost spouštění 16bitových (segmentovaných) programů i 32bitových programů. První možnost existuje pro zpětnou kompatibilitu a druhá je obvykle určena k použití pro vývoj nového softwaru .

snímky

U digitálních obrázků/obrázků 32bitový obvykle odkazuje na barevný prostor RGBA ; tj. 24bitové obrázky truecolor s dalším 8bitovým alfa kanálem . Jiné formáty obrázků také udávají 32 bitů na pixel, například RGBE .

V digitálních obrázcích 32bitové někdy označují formáty zobrazování s vysokým dynamickým rozsahem (HDR), které používají 32 bitů na kanál, celkem 96 bitů na pixel. Obrázky 32bitové na kanál se používají k reprezentaci hodnot jasnějších, než jaké umožňuje barevný prostor sRGB (jasnější než bílá); tyto hodnoty pak lze použít k přesnějšímu zachování jasných světelných podmínek, a to buď při snížení expozice snímku, nebo při jeho zobrazení přes tmavý filtr nebo matný odraz.

Například odraz na ropné skvrně je jen zlomkem toho, co je vidět na zrcadlovém povrchu. HDR snímky umožňují odraz světlých míst, které lze stále vnímat jako jasně bílé oblasti, namísto matných šedých tvarů.

Formáty souborů

32bitový formát souboru je binární formát souboru, pro který je každá základní informace definována na 32 bitech (nebo 4 bajtech ). Příkladem takového formátu je Enhanced Metafile Format .

Viz také

Reference

externí odkazy