字、半字、字节的定义

MIPS64指令集模拟器的建模与实现方法蔡启先;刘明;余祖峰【摘要】用软件编程的方法介绍一个与MIPS32/64指令集兼容的指令集模拟器的建模与实现过程.该方案用C++来描述处理器的硬件行为,通过在编译时选择不同的选项分别实现对MIPS32和MIPS64指令集构架的嵌入式处理器的模拟,实现除浮点数以外的所有指令的译码和执行.该方案的主要好处是代码可重用,指令扩展性能好,可以同时兼容MIPS32和MIPS64指令集的模拟.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2010(036)018【总页数】3页(P245-246,252)【关键词】MIPS64 指令集;指令集模拟器;指令集构架【作者】蔡启先;刘明;余祖峰【作者单位】广西工学院,计算机工程系,广西,柳州,545006;广西工学院,电子信息与控制工程系,广西,柳州,545006;广西工学院,电子信息与控制工程系,广西,柳州,545006【正文语种】中文【中图分类】TP3091 概述指令集模拟器是在宿主机上模拟虚拟机程序运行的软件，它是开发嵌入式系统的重要工具。

目前的MIPS ISS，如OCMIPS、SPIM及QEMU都是用C语言构建MIPS处理器内核，但有一些不足，如有些在全系统仿真中进行交互操作和并行处理时不能很好地兼容第三方的模块[1]；OCMIPS和SPIM不能兼容MIPS64指令等。

本文以C++作为处理器硬件描述语言，介绍了在基于X86指令系统的PC平台上设计一个兼容MIPS32/64指令集的CPU模拟器的主要过程，并用实例说明。

2 处理器建模图1是MIPS64模拟器结构，它实现了MIPS32/64处理器的译码功能。

处理器建模主要是将译码执行的各个部件封装为C++类的形式。

图1 模拟器结构各部分建模的基本方法分述如下：(1)定义硬件能直接识别和处理的数据类型和格式。

数据格式有2种，一种是使用标准库中的数据类型，如uint32_t、uint16_t及uint8_t等，另一种是用C++自定义数据类型来表示。

ARM体系中存储系统非对齐的存储访问操作A RM系列处理器是RISC （Reducded Instruction Set Computing）处理器。

很多基于ARM的高效代码的程序设计策略都源于RISC处理器。

和很多RISC处理器一样，ARM系列处理器的内存访问，也要求数据对齐，即存取“字（Word）”数据时要求四字节对齐，地址的bits[1：0]＝＝0b00；存取“半字（Halfwords）”时要求两字节对齐，地址的bit[0]＝＝0b0；存取“字节（Byte）”数据时要求该数据按其自然尺寸边界（Natural Size Boundary）定位。

ARM编译程序通常将全局变量对齐到自然尺寸边界上，以便通过使用LDR和STR指令有效地存取这些变量。

这种内存访问方式与多数CISC （Complex Instruction Set Computing）体系结构不同，在CISC体系结构下，指令直接存取未对齐的数据。

因而，当需要将代码从CISC体系结构向ARM处理器移植时，内存访问的地址对齐问题必须予以注意。

在RISC体系结构下，存取未对齐数据无论在代码尺寸或是程序执行效率上，都将付出非常大的代价。

本文将从以下几个方面讨论在ARM体系结构下的程序设计问题。

未对齐的数据指针C和C++编程标准规定，指向某一数据类型的指针，必须和该类型的数据地址对齐方式一致，所以ARM编译器期望程序中的C指针指向存储器中字对齐地址，因为这可使编译器生成更高效的代码。

比如，如果定义一个指向int数据类型的指针，用该指针读取一个字，ARM 编译器将使用LDR指令来完成此操作。

如果读取的地址为四的倍数（即在一个字的边界）即能正确读取。

但是，如果该地址不是四的倍数，那么，一条LDR 指令返回一个循环移位结果，而不是执行真正的未对齐字载入。

循环移位结果取决于该地址向对于字的边界的偏移量和系统所使用的端序（Endianness）。

例如，如果代码要求从指针指向的地址0x8006载入数据，即要载入0x8006、0x8007、0x8008和0x8009四字节的内容。

计算机组成原理习题及答案简答题1.什么是存储程序原理？按此原理，计算机应具有哪几大功能？1.请问：存储程序原理就是用户事先编号的程序先取走主存中，然后cpu在从主存中抽出指令、运转指令。

按此原理，计算机应当具备输入输出设备，即为能够把程序和数据通过输入输出设备送进主存中；还应当具备存储设备，即为内存能够存储程序和数据；最后应当具备控制器和运算器，即cpu能够从主存中抽出程序和数据，并按顺序一条一条抽出、继续执行。

2.存储器与cpu相连接时，应当考量哪些问题？2.答：应考虑（1）合理选择存储芯片，要考虑芯片的类型和数量尽量使连线简单方便；（2）地址线的连接，将cpu地址线的低位与存储芯片的地址线相连，以选择芯片中的某一单元，儿高位则在扩充存储芯片时用，用来选择存储芯片；（3）数据线的连接，cpu的数据线与存储芯片的数据线不一定相等，相等时可直接连接，不相等时要对存储芯片进行扩位，使其相等连接；（4）读/写控制线的连接，高电平为读，低电平为写；（5）片选线的连接，cpu的高位地址来产生片选信号。

3.什么叫做地址重合区，什么情况下可以产生地址重合区？3.答：存储系统中的某些存储单元有多个地址，这种现象叫地址重叠区。

原因是，存储系统是由多个芯片组成的，在产生片选信号时，如果只用部分高位地址来产生片选信号，则有一部分高位地址线没用，这样这部分地址线的值就不确定，可以为0也可以为1，所以存储芯片的地址空间也不确定了，出现了重复值，产生了地址重叠区。

4.什么叫“对准字”和“未对准字”，cpu对二者的访问有何不同？4.请问：cpu出访的数据类型存有字节，半字，字和双字。

若字长为32十一位，则字节8十一位，半字16十一位，字32十一位，双字64十一位。

对准字就是存储这四种数据类型时，字节的初始地址任一，半字的初始地址为2的倍数，字的初始地址为4的倍数，双字的初始地址为8的倍数。

未对准字就是四种数据类型在存储时都任一，无论从哪个存储单元已经开始都可以。

位：在计算机中，数据的最小单位是位，位是指一位二进制数，英文名称是bit。

字节：8个二进制位构成1个字节（B），1个字节可以储存1个英文字母或半个汉字。

字节是存储空间的基本计量单位，计算机杨的内存和磁盘的容量都是以字节表示的。

字：不同计算机系统中字长的整数倍.字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。

(1)位(Bit):表示一个二进制数码0或1,是计算机存储处理信息的最基本的单位。

(2)字节是计算机中数据处理的基本单位。

计算机中以字节为单位存储和解释信息，规定一个字节由八个二进制位构成，即1个字节等于8个比特（1Byte=8bit）。

八位二进制数最小为00000000，最大为11111111；通常1个字节可以存入一个ASCII码，2个字节可以存放一个汉字国标码。

(3)字长：计算机的每个字所包含的位数称为字长。

根据计算机的不同，字长有固定的和可变的两种。

固定字长，即字长度不论什么情况都是固定不变的；可变字长，则在一定范围内，其长度是可变的。

计算的字长是指它一次可处理的二进创数字的数目。

计算机处理数据的速率，自然和它一次能加工的位数以及进行运算的快慢有关。

如果一台计算机的字长是另一台计算机的两倍，即使两台计算机的速度相同，在相同的时间内，前者能做的工作是后者的两倍。

位、字节和字及内存容量| [<<][>>]计算机所处理的数据信息,是以二进制数编码表示的,其二进制数字“0”和“1”是构成信息的最小单位,称作“位”或比特(bit)。

在计算机中,由若干个位组成一个“字节”(byte)。

字节由多少个位组成,取决于计算机的自身结构。

通常,微型计算机的CPU多用8位组成一个字节,用以表示一个字符的代码。

构成一个字节的8个位被看作一个整体。

字节是电子计算机存储信息的基本单位。

在计算机的存储器中占据一个单独的地址(内存单元的编号)并作为一个单元(由多个字节组合而成)处理的一组二进制数位称为“字”(Word)。

位,字,字节,字长,字符串,字符,字数区别及计算方法？位位是信息技术中使用的术语，也称比特（bit）。

是最小的信息单位。

Bit是二进制数字的缩写(BInarydigiT)，因为位实在是太小了，用来表示大数目时不方便，所以有了字节（byte），一个在信息技术和数码技术领域中，用于表示信息的数量的单位。

即，一个字节由8个位。

字在计算机中，一串数码作为一个整体来处理或运算的，称为一个计算机字，简称字。

字通常分为若干个字节(每个字节一般是8位)。

在存储器中，通常每个单元存储一个字，因此每个字都是可以寻址的。

字的长度用位数来表示。

在计算机的运算器、控制器中，通常都是以字为单位进行传送的。

字出现在不同的地址其含义是不相同。

例如，送往控制器去的字是指令，而送往运算器去的字就是一个数。

“字”由若干个字节构成，字的位数叫做字长，字长就是说字所对应的二进制数的长度。

不同的机器有不同的字长。

例如一台8位机，它的1个字就等于1个字节，字长为8位。

如果是一台16位机，那么，它的1个字就由2个字节构成，字长为16位。

前期的DOS就是8位的，后期的DOS是16位的，Win9X是基于DOS的，所以也是16位的，NT核心的Windows 是32位的，现在也有了64位的XP/2003，CPU也有了64位的，这个操作系统和CPU所说的位就是bit的意思，即二进制数的长度。

字节是固定由8位二进制构成，64位系统就代表了64位的二进制代表一个字，换算成字节就是64/8=8，即是说由8字节构成一个字，32位系统就是32/8=4，4个字节代表一个字。

如在ARM体系结构中，字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位。

字节字节(Byte)是计算机信息技术用于计量存储容量和传输容量的一种计量单位，1个字节等于8位二进制。

由字节引申出的计量单位1kilobyte[kB]=1000(103)byte1megabyte[MB]=1000000(106)byte1gigabyte[GB]=1000000000(109)byte1terabyte[TB]=1000000000000(1012)byte1petabyte[PB]=1000000000000000(1015)byte1exabyte[EB]=1000000000000000000(1018)byte1zettabyte[ZB]=1000000000000000000000(1021)byte1yottabyte[YB]=1000000000000000000000000(1024)byte1nonabyte[NB]=1000000000000000000000000000(1027)byte1doggabyte[DB]=1000000000000000000000000000000(1030)byte1kibibyte[KiB]=1024(210)byte1mebibyte[MiB]=1048576(220)byte1gibibyte[GiB]=1073741824(230)byte1tebibyte[TiB]=1099511627776(240)byte1pebibyte[PiB]=1125899906842624(250)byte1exbibyte[EiB]=1152921504606846976(260)byte1zebibyte[ZiB]=1180591620717411303424(270)byte1yobibyte[YiB]=1208925819614629174706176(280)byte1nobibyte[NiB]=1237940039285380274899124224(290)byte1dogbibyte[DiB]=1267650600228229401496703205376(2100)byte字长字长是直接用二进制代码指令表达的计算机语言，指令是用0和1组成的一串代码，它们有一定的位数，并分成若干字长段，各段的编码表示不同的含义，例如某台计算机字长为16位，即有16个二进制数组成一条指令或其它信息。

ARM嵌入式系统第2章ARM体系结构ARM微处理器的编程模型♦ARM徴处理器的工作状态♦ARM体系结构的存储器格式♦ARM体系结构的指令长度及数据宽度♦ARM微处理器的处理器模式♦ARM体系结构的寄存器组织♦ARM微处理器的异常状态字、半字、字节字（Word）在ARM体系结构中，字的长度为32位半字（Half-Word）在ARM体系结构中，半字的长度为16位字节（Byg）在ARM体系结构中，字节的长度为8位。

ARM微处理器的工作状态（1）字对齐：四字节对齐半字对齐：两字节对齐两种状态:♦ARM状态：处理器执行32位的字对齐的令♦Thumb状态：处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。

I ARM微处理器的工作状态(2 )状态切换：BX {<cond>} <Rm><cond>指令的条件码。

忽略时无条件执行。

<Rm>子存器中为跳转的目标地址，当<Rm><存器的bit[O]为0时, 目标地址处的指令为ARM指令；当<Rm>^存器的bit[O]为1时，目标地址处的指令为Thumb 指令。

伪代码：if ConditionPassed(cond) thenT Flag=Rm[O]PC=Rm AND OxFFFFFFFEARM微处理器在复位或上电时处于ARM状态，发生异常时处于ARM状态。

右ARM体系结构的存储器格式(1)ARM体系结构所支持的最大寻址空间为4GB (2^字节)♦大端格式(Big Endian)字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中。

♦小端格式(Little Endian)低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。

字地址字地址右ARM 体系结构的存储器格式(2)(0H)=0123H (4H)=4567H (8H)=89ABHBig Endian(0H)=3210H (4H)=7654H (8H)=BA98HLittle Endian右ARM 体系结构的存储器格式(3)8 9 AB4 5 6 7 0123一 “A ・■ • rO= 0x11223344 I 11 I 22 33 ： 44 ILittle endian Big endianR2 =异FI*右 ARM 体系结构的指令长度及数据宽度♦指令长度：32位（在ARM 状态下） 16位（在Thumb 状态下）♦数据宽度： 字节（8位） 半字（16位） 字（32位）三种数据宽度对存储器及外部设备的访问。

字半字字节二进制字、半字、字节和二进制是计算机中常用的数据单位和数据表示方式。

在计算机领域，对于数据的存储和处理，了解这些概念是非常重要的。

本文将详细介绍字、半字、字节和二进制，并解释它们在计算机中的应用。

字是计算机中存储和处理数据的基本单位之一。

它表示一个数据元素的大小。

在不同的计算机体系结构中，字的大小可以不同，通常为16位或32位。

字可以表示整数、浮点数等不同类型的数据。

例如，在一个32位字长的计算机中，一个字可以存储一个32位的整数，范围从-2147483648到2147483647。

半字是字的一半大小，通常为16位。

它可以存储一个16位的整数或其他类型的数据。

半字常用于对数据进行处理时的临时存储，或者在特定的应用中用于节省存储空间。

在一些32位字长的计算机体系结构中，半字通常作为对齐要求的一部分。

字节是计算机中最小的可寻址单位，通常由8个二进制位组成。

一个字节可以存储一个8位的整数或其他类型的数据。

字节是计算机内存中存储数据的基本单位，也是计算机网络传输数据的基本单位。

例如，在一个计算机系统中，一个字符通常由一个字节表示。

二进制是计算机中数据的一种表示方式，它只包含0和1两个数字。

在计算机系统中，所有的数据都是以二进制形式存储和处理的。

二进制是计算机中的基础，所有的数据都可以通过二进制转换成相应的数据类型。

例如，数字、字符、图像等都可以用二进制来表示和处理。

字、半字、字节和二进制是计算机中重要的概念。

字和半字表示数据的大小，字节是存储和处理数据的最小单位，而二进制则是计算机中数据的基本表示方式。

了解这些概念对于理解计算机内部运行机制和处理数据的过程非常重要。

通过本文的介绍，读者可以更加深入地理解字、半字、字节和二进制在计算机中的应用。

在实际编程和数据处理中，合理运用这些概念可以提高计算机程序的效率和数据处理的精确性。

希望本文对读者有所帮助，使大家对字、半字、字节和二进制有更清晰的认识。

字半字字节【原创实用版】目录1.引言2.字的定义与分类3.半字的概念与应用4.字节的定义与计算5.字、半字和字节之间的关系6.结论正文【引言】在计算机科学和信息处理领域，字、半字和字节是常用的数据单位。

对于这些概念的理解和运用，有助于我们更好地掌握数据处理和存储的原理。

本文将对字、半字和字节进行详细的介绍，并分析它们之间的关系。

【字的定义与分类】字（Word）是计算机中数据处理的基本单位。

根据字长（Word Length）的不同，字可以分为不同的类型，如 8 位字、16 位字、32 位字等。

字的长度决定了计算机在一次运算中能处理的最大数据量。

【半字的概念与应用】半字（Half Word）是字的一半，即 4 位。

在计算机中，半字通常用于存储一个字节的高字节。

在某些情况下，半字也可以作为一个独立的数据单位进行运算和处理。

【字节的定义与计算】字节（Byte）是计算机中用于表示字符或数据的基本单位。

一个字节由 8 位二进制数组成，可以表示 256 种不同的状态。

在计算机中，字节用于存储文本、图像、声音等各种形式的信息。

【字、半字和字节之间的关系】字、半字和字节之间的关系可以从以下几个方面进行理解：1.字是计算机中数据处理的基本单位，而字节是计算机中表示数据的基本单位。

字节是字的组成部分，一个字由若干个字节组成。

2.半字是字的一半，即 4 位。

在计算机中，半字通常用于存储一个字节的高字节。

因此，半字和字节之间存在密切的联系。

3.字、半字和字节之间的关系还体现在它们的应用场景上。

在处理大量数据时，使用字作为基本单位可以提高计算效率；而在处理字符级别的数据时，字节则是更合适的单位。

【结论】字、半字和字节作为计算机中常用的数据单位，它们之间的关系密切，且各有其应用场景。