按字编址与按字节编址

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按字编址与按字节编址

要清楚按字编址和按字节编址的区别，先要知道 比特(bit)，字节(byte)，字(word) 之间的关系。

在计算机系统中，总线以固定大小的一块数据进行传输，这一块的数据也称为字(word)，如今的计算机一般是32位和64位的，这里的位数则是指总线进行数据传输时一块数据的内存大小，也就是前面字的大小。

由此可见，在不同位数的计算机中，一个字的大小也是不同的，所以一个字等于多少字节，是多少位，与计算机的系统硬件有关,不可以错误的对一个字是几字节下固定的判断。

关于字节,也叫做byte，是用于计算机存储容量的一种单位（b代表位bit，B代表字节byte），也用来表示计算机编程语言中数据类型的单位，例如在Java中：

• 整数类型：
  byte:1字节
  short:2字节
  int:4字节
  long:8字节
  
  
  
  
• 浮点类型：
  float:4字节
  double:8字节
  
  
• 字符型：
  char:2字节
  
• 布尔型：
  boolean:1字节
  

在计算机组成原理存储器章节中讲到，一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位，是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。由若干个存储位元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。

存放一个机器字的存储单元，通常称为字存储单元，相应的单元地址叫字地址。
存放一个字节的存储单元，称为字节存储单元，相应的地址称为字节地址。
如果计算机中可编程的最小单位是字存储单元，则该计算机称为按字寻址的计算机。
如果计算机中可编程的最小单位是字节，则该计算机称为按字节寻址的计算机。
一个机器字可以包含数个字节，所以一个存储单元也可以包含数个能够单独编制的字节地址。

例如，一个16位二进制的字存储单元可存放两个字节，可以按字编址，也可以按字节编址。当用字节编址时，16位的存储单元占两个字节地址。

例题

例题1.某存储器按字节编址，容量为1MB，cache为256B，块大小为4个字，一个字为4个字节。
（1）cache地址为几位？有多少块？
（2）主存地址为几位？有多少块？


例题中又出现了另外的一个单位：块
说到块，就不得不提到cache高速缓冲存储器，cache的引入也是为了解决CPU与主存之间速度的不匹配问题，CPU访问数据的速度远大于主存。cache与主存之间数据交换以块为单位，CPU与cache之间的数据交换以字为单位。一个块由若干个字组成，是定长的。当CPU读取内存中的一个字时，便发出此字的内存地址到cache和主存中，块的大小要通过实验的方式来决定。

这里说一下程序访问的局部性原理：

局部性原理体现的方面：

1. 时间局部性：一条指令被执行了，则不久后可能再次被执行。
2. 空间局部性：某一存储单元被调用，在一定时间内，与它相邻的单元可能被使用。

回到正题，块的大小，先把主存和缓存按照大小相等的块进行划分。主存分成M个块，缓存分成C个块，其中M远大于C

具体的解答过程：
某存储器按字节编址，容量为1MB，cache为256B，块大小为4个字，一个字为4个字节。
（1）cache地址为几位？有多少块？
（2）主存地址为几位？有多少块？
解：
存储器即主存，容量为1MB=2的20次方B，块大小为4个字，一个字4个字节。一个块=16个字节=2的4次方个字节。

总结：

1. 先要明白块的意义：cache与主存之间数据交换的单位
2. 关于二进制数的转换，B、KB、MB…
3. 明确cache的工作原理

例题2. 某存储器按字编址，容量位为2MB，cache为512B，块大小为8个字，一个字为4个字节，n,m,b,c分别为多少位？

存储器容量2MB=2的21次方B
按字编址，1字=4B=2的2次方B，所以存储器的位数=2的21次方B/2的2次方B=2的19次方B，即n=19
存储器的块内地址与缓存的块内地址相等，就是求一个块的大小。
记住cache与主存之间数据交换的单位就是块，就明白了为什么存储器的块内地址与缓存的块内地址相等
1块=8字=2的3次方，即块内地址b=3
所以求得：m=n-b=19-3=16
缓存cache的容量为512B，512B/4B=128=2的7次方，即b+c=7
求得c=7-b=4