位 CPU、架构和操作系统

Question

1. 我想知道 OS、指令集、CPU 寄存器、从 CPU 到内存的数据总线以及从 CPU 到内存的地址总线的位是否必须在某种意义上保持一致，以及如何一致？
2. 当我们对架构进行一些处理时，它指的是上述哪一项？
3. 当我们说 CPU 的位时，它指的是上述哪一项？
4. 为什么在http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_CPU_architectures的表中 ，寄存器的位有时比架构的位大，有时小？他们不是应该更大吗？
5. 当我们说操作系统或应用程序的一部分时，它是什么意思？是什么意思？它们必须与指令集的位相同吗？

感谢致敬！

Answer 1

1. 任何特定阶段（寄存器、数据总线、地址总线甚至指令）的位宽不必与任何其他阶段的位宽相匹配。无论在该 CPU 上运行的操作系统是什么，都必须了解每个阶段的限制并加以考虑。

2. 通常，当我们说 32 位或 64 位时，我们指的是 CPU 可用的地址线数量，这通常与地址寄存器位宽同义，因为这是最大的限制因素。可以通过多次传输使用少量数据线传输数据，但内存地址就不能这样说了。每个地址都必须通过地址线物理选择，并且必须至少有足够的地址线作为地址位。

3. 与数字 2 相同。

4. 寄存器（尤其是特殊数据寄存器，如 SSE）可以处理比数据总线的一般位宽更多的数据，虽然有一些指令声明“从内存位置 X 获取这个字节并存储在寄存器 y 中”，但也有指令能够声明“从内存位置 x 和 x + 1 中获取数据并存储在特殊寄存器 z 中”，这将使用两次内存传输来获取两个数据片段，并且指令只会在寄存器 z 被两个片段都填充后返回数据的。

   通过这种方式，数据寄存器的内部宽度不必与外部数据总线宽度相匹配，因为您可以简单地等待更长的时间以将数据拉入处理器。这仅适用于内存中使用的数据。

5. 同样，我们通常指的是可用的地址位数，因此有多少内存可用。

您可能需要考虑在Z80等简单 CPU 上进行编程，因为它是众所周知且相对简单的 CPU，但会让您深入了解它和当前 CPU 的限制和使用方式。虽然现代 CPU 的复杂程度高出几个数量级，指令更多，但 Z80 将为您提供通用 CPU 工作原理的良好基础。