กำลังสองบิตต่อคำว่า "สะดวก" หรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นทำไม

ฉันพบหลายแหล่งที่อ้างว่า power-of-two บิตในคำไบนารี (เช่น 8 บิตต่อไบต์) เป็น "สิ่งที่ดี" หรือ "สะดวก" ฉันไม่พบแหล่งที่มาว่าทำไม

จากประวัติของทำไมไบต์เป็นแปดบิต? เราอ่านคำตอบที่ได้รับอนุมัติแล้ว:

คอมพิวเตอร์แบบไบนารี่กระตุ้นให้นักออกแบบสร้างพลังได้สองขนาด

ตกลง แต่ทำไม ในคำถามเดียวกัน แต่ในช่องแสดงความคิดเห็นสำหรับคำถามที่ฉันพบ:

ประโยคสุดท้ายเป็นเรื่องตลกหรือเปล่า? ไบต์ 12 บิตจะไม่สะดวกเพราะมันไม่ใช่พลังของ 2 - robjb

อีกครั้งเป็นโมฆะของเหตุผล ...

การคำนวณที่อยู่เป็นเรื่องง่ายกว่ามากด้วยพลังของ 2 และนับว่าเมื่อคุณสร้างตรรกะจากทรานซิสเตอร์ดิบในกระป๋องเล็ก ๆ - Mike

เนื่องจากไบต์เป็นหน่วยที่เล็กที่สุดที่กำหนดแอดเดรสได้จึงไม่สมเหตุสมผลนัก มากมาย upvotes กับความคิดเห็นว่า บางทีฉันอาจจะพลาดบางสิ่งบางอย่าง

จากวิกิพีเดีย :

มาตรฐานความเป็นจริงของแปดบิตเป็นกำลังที่สะดวกสบายของสองอนุญาตให้ค่า 0 ถึง 255 สำหรับหนึ่งไบต์

และนี่จะสะดวกเพราะ ...

สำหรับการชี้แจงนี่เป็นจำนวนบิตต่อไบต์ (เช่น 8 หรือ 6 และอื่น ๆ ) ไม่ใช่จำนวนของค่าต่อไบต์ (เช่น 2 ⁸หรือ 2 ⁶ฯลฯ ) เนื่องจากความสับสนฉันยังชี้ให้เห็นว่านี่ไม่เกี่ยวกับขนาดของ Word

ฉันไม่สนใจเหตุผลทางประวัติศาสตร์มากเกินไป สิ่งเหล่านั้นได้รับการอธิบายอย่างดีจากที่อื่น (ดูลิงก์)

คำถามที่เกี่ยวข้องกับ SO: /programming/1606827/why-is-number-of-bits-always-a-power-of-two

ฉันไม่คิดว่าไบต์ 8 บิตจะประสบความสำเร็จเพราะมีความกว้างซึ่งเป็นกำลังสอง หากคุณไม่ต้องการที่อยู่บิตเป็นรายบุคคล - และนั่นเป็นคุณสมบัติทั่วไปไม่ว่าตอนนี้หรือในอดีต - การมีพลังสองอย่างนั้นไม่มีความสำคัญในทางปฏิบัติจริง ๆ (เป็นเพียงแค่ - ตอนนี้เป็นมากกว่าในอดีตเมื่อประหยัด องค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่องบางอย่างมีความสำคัญ - การสะท้อนกลับสำหรับวิศวกรฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์และการอยู่ในพื้นที่คุ้นเคยเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวัตถุประสงค์อื่น ๆ ) และฉันจำไม่ได้ว่ามีการกล่าวถึงในประวัติการอ่านการคำนวณของฉัน (1) ต้องการตัวพิมพ์เล็กซึ่งหมายความว่ามีอะไรมากกว่าชุดอักขระ 6 บิตที่โดดเด่นแล้ว ASCII เป็น 7 บิต แต่ ASCII นั้นเป็นของการแลกเปลี่ยนระหว่างกัน (และจะแปลเป็นรหัสภายในสำหรับการจัดการ) และดังนั้น

Subcommmitee ตระหนักดีว่าผู้ผลิตคอมพิวเตอร์ไม่น่าจะออกแบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้รหัส 7 บิตภายใน พวกเขามีแนวโน้มที่จะใช้รหัส 4 บิต 6 บิตและ 8 บิต ในปัจจุบันไม่มีความต้องการอย่างแพร่หลายสำหรับการแลกเปลี่ยนอักขระที่แยกกันและแตกต่างกันมากกว่า 128 ตัวระหว่างคอมพิวเตอร์และระหว่างคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์อินพุต / เอาท์พุตที่เกี่ยวข้อง [เทปกระดาษซึ่งมีขนาดเฟรมธรรมชาติ 8 บิต แต่จำเป็นต้องมีพาริตี้ดังนั้นน้ำหนักของเฟรมคือ 7 บิตก็อ้างเพื่อสนับสนุนถ่าน 7 บิตสำหรับ ASCII อำนาจของสองไม่ได้ถูกอ้างถึงในข้อดีของ 8 บิต ] (2)

และสำหรับฮาร์ดแวร์ที่ได้รับรางวัล 8 บิตจะได้รับอนุญาตให้แพ็ค 2 หลักในหนึ่งไบต์ในเวลาที่ 75% ของข้อมูลเป็นตัวเลขและแสดงใน BCD (3)

(1) ตัวอย่างเช่น Blaauw และบรูคส์สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ ; MacKenzie, ชุดอักขระที่เขียนแล้ว, ประวัติและการพัฒนามีทั้งการสนทนาในหัวข้อนั้น

(3) เอกสารของ X3.2 - subcommitee ที่รับผิดชอบ ASCII - อ้างโดย MacKenzie

(3) MacKenzie อีกครั้ง

นอกเหนือจากอุบัติเหตุในอดีตไม่มีเหตุผลใดที่ทำให้เราควรใช้ 8/16/32/64 บิต ฉันคิดว่า 12/24/48/96 บิตจะมีประโยชน์มากกว่าจริง ๆ

สำหรับการจัดการข้อความ Unicode ที่ใช้ UTF-24 สมมุติฐานจะมีราคาถูกกว่า UTF32 สมมุติ UTF-12 จะเก็บอักขระเดี่ยวและคู่ไบต์ UTF-8 ทั้งหมดใน 12 บิตและอักขระ UTF-8 ทั้งสามและสี่ทั้งหมดใน 24 บิต (ช่วงจะลดลงเล็กน้อยเป็น 2 ^ 20 อักขระ แต่นั่นก็ยังสี่ครั้ง มากกว่าที่ใช้อย่างไม่เห็นแก่ตัว); รหัสจะง่ายขึ้นเพราะมีเพียงสองรูปแบบ

สำหรับจุดลอยตัว 48 บิตก็เพียงพอแล้ว 96 บิตนั้นดีกว่าการขยาย 80 บิตอย่างมาก 24 บิตมีประโยชน์สำหรับกราฟิก มีประโยชน์มากกว่า 16 บิตที่การ์ดกราฟิกบางรุ่นรองรับ พอยน์เตอร์ 48 บิตสามารถจัดการ 256 เทราไบต์

เกี่ยวกับข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือบิตเรย์ซึ่งการหารด้วย 12 จำเป็นต้องคำนวณตำแหน่งไบต์ หากรู้สึกว่ามีความสำคัญฉันก็มั่นใจว่าการหารด้วย 12 สามารถนำไปใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในฮาร์ดแวร์

สิ่งนี้สะดวกเนื่องจากสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ทั่วไปที่ใช้หลายรายการ 8 เช่นสถาปัตยกรรม 32 บิตและ 64 บิต ซึ่งหมายความว่ามีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อใช้ที่เก็บข้อมูลและการส่งข้อมูลแบบ 8 บิต

"อย่างไรก็ตามการพิจารณาถึงความประหยัดในการออกแบบก็ผลักดันให้มีขนาดเดียวหรือมีขนาดเล็กมากที่เกี่ยวข้องกับทวีคูณหรือเศษส่วน (ขนาดย่อย) เป็นขนาดหลักขนาดที่ต้องการกลายเป็นขนาดคำของสถาปัตยกรรม"

Word (สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์)

ดูเพิ่มเติม: ประวัติของเหตุใดไบต์ถึงแปดบิตคืออะไร

ตามบทความของ Wikipedia สำหรับคำนี้ทำให้การคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกับหน่วยความจำง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ:

จำนวนหน่วยความจำที่แตกต่างกันถูกใช้เพื่อจัดเก็บค่าข้อมูลด้วยองศาความแม่นยำที่แตกต่างกัน ขนาดที่ใช้กันทั่วไปมักจะมีกำลังสองตัวคูณของหน่วยของการแก้ไขที่อยู่ (ไบต์หรือคำ) การแปลงดัชนีของรายการในอาร์เรย์ให้เป็นที่อยู่ของรายการนั้นต้องการเพียงการดำเนินการกะมากกว่าการคูณ ในบางกรณีความสัมพันธ์นี้สามารถหลีกเลี่ยงการใช้การดำเนินงานของแผนก ด้วยเหตุนี้การออกแบบคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่จึงมีขนาดคำ (และขนาดตัวถูกดำเนินการอื่น ๆ ) ที่มีขนาดเป็นสองเท่าของไบต์

มันเกี่ยวข้องอย่างแน่นหนากับพื้นที่ที่อยู่ โดยการเพิ่มที่อยู่บัสของคุณอีกหนึ่งบิตคุณสามารถระบุตำแหน่งหน่วยความจำได้มากเป็นสองเท่า ดังนั้นเมื่อคุณเพิ่มบรรทัดพิเศษนั้นคุณอาจใช้มันเพื่อขยายเต็ม

สิ่งนี้นำไปสู่ความก้าวหน้าตามธรรมชาติของ 1, 2, 4, 8, 16, 32 และอื่น ๆ

ในระดับเทคนิคการผลิตมันเป็นเรื่องง่ายที่จะทำซ้ำรูปแบบการพิมพ์หินเดียวกัน นั่นคือเพื่อเป็นสองเท่า หากคุณเริ่มด้วยหนึ่งสลักแล้วจึงเพิ่มลวดลายเป็นสองเท่าคุณจะผ่าน 8 ไม่ใช่ 6, 10 หรือ 12

ความกว้างของคำคือพลังสองอย่างไม่เสมอไป ฉันเพิ่งได้ทำการเข้ารหัสใน SHArC DSP ที่มีความกว้างของคำ 32 บิตสำหรับตัวเลขแต่ไม่ใช่สำหรับ opcodes (ซึ่งมีความกว้าง 48 บิต)

อาจเป็นเหตุผลว่าทำไมความกว้างของคำคือพลังของสองเป็นเพราะคำแนะนำบางอย่างที่ทดสอบ (หรือตั้งค่าหรือล้างหรือสลับ) บิตเดียวหรือเปลี่ยน (หรือหมุน) ซ้ายหรือขวาตามจำนวนบิตที่ระบุ มีฟิลด์บิตใน opcode เพื่อระบุตำแหน่งของบิตเดียวหรือจำนวนบิตที่จะเลื่อน หากความกว้างของคำคือกำลังสองฟิลด์บิตนี้ต้องใช้บิตล็อก₂ (word_width) บิตเพื่อครอบคลุมทั้งคำ นั่นคือคำที่กว้าง 32 บิตต้องการฟิลด์ 5 บิตใน opcode สำหรับการดำเนินการเหล่านี้ หากคำว่ากว้าง 33 บิตจะต้องมี 6 มิฉะนั้นจะไม่สามารถครอบคลุมทั้งคำได้ แต่จะเป็นเช่นนั้นหากคำนั้นกว้าง 64 บิต

บิตใน opcode มีค่าอย่างมากดังนั้นพวกเขาจึงไม่ต้องการให้มันเสียเปล่า จากนั้นมันก็สมเหตุสมผลที่จะทำให้คำนั้นมีความกว้าง 2 อัน

เหตุผลไบต์มีความกว้าง 8 บิตคือมันเป็นพลังที่เล็กที่สุดของสองที่สามารถเก็บอักขระ ASCII (ซึ่งเป็น 7 บิต)