Машинное слово и его размер

И больше ничего о машинном слове знать не нужно?

О нём вообще ничего знать не надо, это рудимент из времён царя Гороха.

На мейнстриме int 32 бита даже на x86_64.

О нём вообще ничего знать не надо, это рудимент из времён царя Гороха.

Поддерживаю. Есть конкретика, как-то размер регистра, размер указателя, размер инта, всё это разные и не особо связанные вещи.

Т.е. если я пишу int a = 123; - эти данные помещаются в регистр, размером 64 бита и не больше. Так?

Эти данные могут помещаться:

• в память, размером sizeof(int), и да - на 64битной платформе он может быть меньше 64 бит - скорее всего будет 32 бита
• в регистры, и тут у компилятора широкий простор - в общем случае он может положить данные в регистр соответствующего размера, в регистр большего размера, в несколько регистров (например 128битное число в пару 64битных регистров), или несколько значений в один регистр (SIMD)
• могут вообще никуда не помещаться - выражение может посчитаться на этапе компиляции и никакие из исходных значений вообще не попадут в скомпилированный код

Это естественный для архитектуры размер данных. Меньшие данные могут дополняться нулями, а большие биться на части.

Годится чтобы примерно сравнить архитектуры и прикинуть, что подойдёт для определённого типа кода, а что нет. В языках высокого уровня это деталь реализации.

спасибо!

сам ты рудимент, для тех кто делает железо и проектирует ассемлер для него это фундаментальное понятие, просто программисты макаки думают что пишут для волшебных коробочек.

Рудимент, потому что хорошо разделять разрядность адреса и разрядность данных и использовать эту терминологию, а не оперировать древнючим термином.

Для языков программирования слово - это 2 байта. Со времён когда процессоры были 16-ти битными. Другие значения «слова» актуальны только с точки зрения железа.

сам ты рудимент

В каком-то смысле да. Я помню времена, когда этот термин был в ходу. Сейчас он бесполезен.

Машинное слово само по себе имеет ограниченное значения для характеризации архитектуры. Сейчас используют такое понятие как «модель данных». Она может быть, например, ILP32, ILP64, LP64, LLP64. Смотри «64-bit data models» на https://en.wikipedia.org/wiki/64-bit_computing.

И больше ничего о машинном слове знать не нужно?

Имеет смысл знать, что размер int зависит от реализации и почти всегда равен 32, а размер size_t соответствует разрядности машинного слова.

о, вот это уже полезно!

я знаю, что массивы рекомендуется обходить с size_t

gcc показывает sizeof(size_t) = 8

8 байт * 8 бит = 64 бита.

* 8 бит

В байте CHAR_BIT битов, а не 8.

Главное не размер, а умение пользоваться.

Николай

Машинное слово - это количество информации, которое может быть обработано за одну инструкцию.

Это может относиться к процессору (сколько процессор может обработать за одну инструкцию), или к памяти (сколько может быть переслано за одну операцию чтения/записи), или к другим компонентам.

Еще хитрость заключается в том, что определении нет слова «минимальный» или «максимальный». Например, у процессора могут быть инструкции по работе с двойными словом, или с байтом; но, насколько я понимаю, для этого процессору потребуется больше тактов.

Получается, что с практической точки зрения (то есть как учитывать при написании программ), слово - это оптимальный размер информации для одной операции, при котором обеспечивается максимальное быстродействие.

это количество информации, которое может быть обработано за одну инструкцию

только вот есть такая штука как simd

давным-давно следующие три величины всегда совпадали, и это называлось машинным словом

• размер регистра процессора
• размер указателя
• выравнивание в памяти (напр, ты не можешь загрузить регистр из памяти по нечётному адресу)

а сейчас всё расползлось, и эти три величины не обязаны совпадать

только вот есть такая штука как simd

Это отдельный класс инструкций.

я знаю, что массивы рекомендуется обходить с size_t

Массивы нужно обходить с size_t потому что тип индекса массива - size_t, это связано с корректностью кода, а не с быстродействием.

Это когда такое было? Это же очень машинно-зависимые вещи.

Даже если взять S/360 из 1960-х, то там регистры 32-битные, адреса 24-битные, выравнивание инструкций на полуслово. Адресация только через базовый регистр + 12-битовое смещение.

Или 36-битные регистры в PDP-10 с 18-битовыми адресами.

ну например в PDP-11 так было

а размер size_t соответствует разрядности машинного слова размеру указателя.

Починил. Термин «машинное слово» в современных архитектурах не используется или используется от балды как вздумалось конкретному автору документации. Часто это просто синоним uint16_t.

Это отдельный класс инструкций.

И что? Они являются такими же инструкциями как и остальные и не используют какой-нибудь сопроцессор. Машинное слово это не более чем устаревший термин, современные процессоры уже давно проектируют совсем по другому.

SIMD работают с массивами. Мы говорим про инструкции, которые работают с не-массивами.

И я уверен, что даже в случае SIMD, наилучшую производительность можно получить если работать с объемами данных размером кратным размеру слова, и/или со структурами выровненными по размеру слова.

Суть компьютерного слова состоит в том, что внутренние шины процессора рассчитаны в первую очередь на работу с размерами данных равными слову.

современные процессоры уже давно проектируют совсем по другому.

В современных процессорах есть возможность выполнять некоторые операции параллельно; это скорее оптимизация, а не «работа по-другому».

Так это просто единичный процессор, в котором это совпало.

Как я уже приводил в примерах выше, в других процессорах, которые были до PDP-11, это правило не соблюдалось.

кто «мы»? где говорилось, про что можно говорить, а про что нельзя? откуда ты это выдумал?

sse/avx/avx152 выравнивают на 16/32/64 БАЙТ соответственно, иксперд

ну например в PDP-11 так было

Это не так. У разных моделей PDP-11 был 16, 18 и 22-разрядный адрес.

Тут в треде дурачков собралось целый вагон и каждый несёт бред в меру своей некомпетентности. Слушай сюда, машинное слово, было есть и будет тем понятием что обозначает какое максимальное целое число может обработать процессор исключая расширенные инструкции sse/mmx и прочее. Это и есть машинное слово, оно должно умещать размер любого указателя, оно определяет какова будет кеш линия чтения процессора. Есть в общем только 4 архитектуры 8/16/32/64. Всё. Ещё более проще машинное слово это размер шины данных к универсальному ALU процессора.

• Оно больше или совпадает размеру указателя (максимального адреса)

• Оно равно максимальному целому число которое можно явно передать процессору

То что можно на машине где слово 64 передать 128битное число не щитово это уже костыли как и avx/mmx/sse это всё надстройки и расширения. Они могут меняется, а вот база не может.

Так что машинное слово как было так и есть, это мера адресации, максимальная и фиксированная для данной машины.

Хотя есть исключения, 64 битный проц который на деле 32 битный где в микрокоде и декодировщике одно 64 битное слово делится на два 32, а при записи обратно сибирается в 64. Кэш линия у таких камней 32 байта. Это мутанты, на деле слово у них 4 байта, но жрать оно может и 64 псевдонативно.

У разных моделей PDP-11 был 16, 18 и 22-разрядный адрес.

Да, было 4Мбайта памяти, но это достигалось не увеличением разрядости указателя, а переключением «банков памяти».
Одновременно было видно только 64Кб.
Все инструкции процессора работали с 16-битными адресами.

Или современные 4-8-разрядные микроконтроллеры с гарвардской архитектурой. Данные могут быть 8-разрядные, инструкции 14-разрядные, адрес данных – 10-разрядный, а инструкций – 12-разрядный. Или перепрограммирования логика, где для одной задачи одни разрядности, а для других – другие.

В контексте C++ в платформонезависимом коде не следует делать никаких предположений о разрядности, не следующих из стандарта языка. Платформозависимую оптимизацию выполнять исходя из рекомендаций руководств по оптимизации разработчиков платформы, а не на основе чьих-либо фантазий о машинном слове.

Машинное слово - единица обмена с памятью. Байт - единица адресации.

Памяти в вычислительной системе могут быть разные.

Кстати, хорошая статься на вики

Машинное_слово

И сразу же типичный викизм

В бизнес-ориентированных компьютерах, занимавшихся экономическими и бухгалтерскими расчётами, НЕ ТРЕБОВАЛАСЬ высокая ТОЧНОСТЬ вычислений

Слово из двенадцати 6-битных символов было уже у UNIVAC в 1950-х https://ru.wikipedia.org/wiki/UNIVAC_I

64-разрядное – у IBM 7030 Stretch в 1960-х https://ru.wikipedia.org/wiki/IBM_7030_Stretch

Это и есть машинное слово, оно должно умещать размер любого указателя, оно определяет какова будет кеш линия чтения процессора.

Это не так. Например, в AVR машинное слово 8 бит, но почти вся адресация 16-битная.

не пытайся понять.

когда-то это имело значение, когда компы были еще огромными из кучи шкафов. и вот там как раз память была нарезана на «слова».

Если мне не изменяет память, то в ВУЗе нас учили, что маш. слово это максимальный размер данных, которыми может оперировать процессор. Но да, это разве мамонтам вроде 8086 применимо.

В статье вики про Машинное слово

в таблице архетиктур у RISC размер инструкции как раз одно слово. Кроме, почему-то, RISC-V

ٍУ ARM есть 16-разрядные THUMB.

А диапазонов адресов в табличках нет…

в таблице архетиктур у RISC размер инструкции как раз одно слово. Кроме, почему-то, RISC-V

Да нет, у RISCV слово/полслова, все нормально.

Байт - единица адресации.

Не всегда. В некоторых RISC процессорах минимальной адресуемой единицей является 16/32 бит, если обратится по адресу, не кратному единице адресации, то будет исключение.

Не всегда. В некоторых RISC процессорах минимальной адресуемой единицей является 16/32 бит, если обратится по адресу, не кратному единице адресации, то будет исключение.

Точно? Я знаю что если пытаться прочитать 32-битную переменную с адреса, не кратного 4, будет исключение, как и 16-битную с адреса, не кратного 2. Но 8-битную можно читать с любого места.

Так же, как на S/360.

А в полностью word-ориентированых архитектурах у полу-, четверть- и других частей слов своих адресов нет.

В некоторых RISC процессорах минимальной адресуемой единицей является 16/32 бит

значит там байт 16\32 бита ;)

это как в интеле при переходе с 16 бит на 32 под словом в доках так и оставили 16 бит а 32 стали называть двойным словом

вроде бы один из смыслов риска - в одинаковом размере команд, чтобы съэкономить на анализе команду ли мы прочитали или невсю или несколько

зато так теряют на потребляемом кэше и bandwidth

Байт - единица адресации.

Не всегда.

Почему я не удивлён?

man CHAR_BIT

Так же, как на S/360.

А в полностью word-ориентированых архитектурах у полу-, четверть- и других частей слов своих адресов нет.

То есть подобные операции обязательно идут через сдвиги и битовые маски?

вроде бы один из смыслов риска - в одинаковом размере команд, чтобы съэкономить на анализе команду ли мы прочитали или невсю или несколько

Насколько я знаю, нет: это только средство увеличения скорости. Если отличить сокращенную команду от полной можно быстрее, чем загрузить следующую, ничего страшного не произойдет.