为什么 CPU 架构设计为 32 位和 64 位

Question

到目前为止，我们使用的是 32 位和 64 位类型的 CPU。我知道这些架构的概念。但是为什么它分别设计为16,32或64。为什么我们不能设计像 10、20、30 或任何其他数字倍数这样的架构。如果我们这样设计，我们会面临什么问题？

Answer 1

这与二的幂关系不大。
它主要是历史文物。

例如，我们拥有/拥有 36-bit、24-bit 的架构。
维基百科有一个whole table，其中包含架构及其字长。

在主流处理器中使用 16、32 和 64 等数量是因为它们是 8 的倍数而不是 2 的幂。
8 位是字节采用的大小之一，字节通常是足以容纳一个字符的最小数量，并且必须由处理器有效处理。

出现 18、24、36 位等数量是因为在 20 世纪中叶，计算机每个字符使用 6 位，并且为了节省一些线路，设计人员使用了更少但更宽的寄存器。

每个寄存器的宽度是字符大小的倍数，在字符大小为 8 位的今天仍然如此（由于当时 IBM 的 EBCDIC 的普及）。

寄存器大小翻倍的趋势（如果从 2 的幂开始产生 2 的幂）是由于集成过程的进步，允许更密集的芯片。
它的优点是最大数量（例如 64）始终是每个最小数量的整数倍（例如 64 = 2*32 = 4*16 = 8*8）。

这在并行/向量处理方面特别好。
例如，一个 128 位寄存器可以被看作是保存 16 个字节或 4 个 32 位单精度浮点数，如果寄存器大小是 120 位，那么它仍然会保存整数个字节 (15)，但只有 3 个 FP浪费24位。

如果 IBM 坚持使用 6 位字节，那么今天我们将拥有 6、12、24、48 位架构。
2 的幂在 CS 中非常方便，但在这种情况下，它们只是一个副作用。