按字寻址和按字节寻址

2024-05-08 13:42:26

什么是寻址？

寻址指当CPU请求数据时获得该数据在内存上的位置的过程。内存上存储的所有数据都会有一个可以区分的地址，这与其存放的位置相对应，当CPU请求数据时，内存中的电路会根据CPU的地址线上的信号利用数据总线向CPU返回数据。

那么内存是如何编码数据保存的位置的？这里涉及到上文所述的字节的概念。内存每一个存储位置的最小单元都可以储存0或1，即一个位的内容，而内存将8个位设定为一个存储空间的基本单位。而在地址线上每一个地址的编号便对应的是一个存储位置的最小的基本单位。

如何在地址线上用信号表示这个地址，这个问题引出了两个不同的寻址方式：按字节寻址和按字寻址。

按字节寻址

按字节寻址指一个地址线表示的数（即状态）与一个字节地址相对应。比如一台机器有30根地址线，如果按字节寻址，其寻址范围是=1GB。注意这里用的单位是B，原因如上文所述，30根地址线对应的是磁盘中的存储空间的基本单位，即1B，8个位。

按字寻址

计算机以此方式寻址时，每一个地址值指向了一个字，这里指向的便不是按字节寻址中的字节了。如前文所述对字的定义，一个字里面有任意个字节，那么计算机如何知道其地址指向的到底是字中的第几个字节呢？这便需要地址线中分出一部分标出其所指的到底是字中的第一个字节，还是第二个，亦或是其他。下面举个例子：
设有一台机器有24根地址线，其字长为16位，按字寻址，求其寻址范围。
解：字里面封装了字节，为了确保每个字节或者说每个数据都有自己的一个编号，那么需要牺牲一部分地址线来实现。16位字长的机器，每个字表示2个字节，用1位地址线就能区分出来。由此表示字地址的数据线位数就只剩下了24-1=23位了。所以寻址的范围就变成了2^23MW,即8MW了。注意这里单位为W表示一个字。

慕课例子：

其中地址线24根，若字长为16位，按字寻址，16位两个字节，需要1根地址线区分，所以剩下23根地址线，即 8 MW。
其中地址线24根，若字长为32位，按字寻址，32位4个字节，需要2根地址线区分，所以剩下22根地址线，即 4 MW。

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