Podręcznik

4.3. Słowo maszynowe, szerokość szyny danych

Każdy procesor ma zdefiniowany zestaw rejestrów, poprzez który pobiera rozkazy, adresy i dane. Sposób w jaki procesor przetwarza liczby całkowite jest jego cechą konstrukcyjną i wpływa na wydajność systemu. Liczba bitów przetwarzanych w jednym cyklu procesora przez ALU jest nazywana jego słowem maszynowym. Mówiąc, że procesor jest 32 bitowy, 64 bitowy itd. mamy na myśli to, że długość rejestrów danych i jednocześnie długość słowa przetwarzanego przez ALU w jednej instrukcji wynosi odpowiednio 32 bity, 64 bity.

Należy jednak wspomnieć, że długość poszczególnych rejestrów różni się dla poszczególnych procesorów i architektur. Co więcej czasami różni się nawet dla poszczególnych modułów jednego procesora. Dobrym przykładem są tu 8 bitowe procesory, dla których słowo maszynowe to 8 bitów (czyli procesor operuje na liczbach z zakresu 0 do 255). Jeżeli rejestr używany do generowania adresów miałby również 8 bitów szerokości, to adresowalna pamięć miałaby tylko 256 komórek. Dlatego, w tym przypadku, zwykle szyna i rejestry adresowe są dłuższe, 16 bitowe, co dawało możliwość zaadresowania 64 kB RAM (65536 różnych adresów). Dla CPU wykorzystującego 32 bity do reprezentacji adresu maksymalna przestrzeń adresowa wynosi 4 GB (2^32 różnych adresów). Nawet tak duża przestrzeń adresów okazała się w końcu zbyt wąska. Dopiero wprowadzenie procesorów 64 bitowych zniosło (jak na razie) ograniczenie związane z przestrzenią adresową. Liczba dostępnych adresów w tym przypadku 2^64 jest ogromna. Obecnie nie ma tak pojemnych pamięci RAM (i pewnie nie będzie w najbliższej przyszłości).

Dłuższe słowo maszynowe, szersza szyna adresowa i danych pociągają za sobą większy stopień skomplikowania konstrukcji, większy koszt, a także większe zużycie energii. Dlatego często stosuje się proste 8 bitowe procesory w systemach osadzonych, mimo że od dawna dostępne są 32, 64 bitowe jednostki. Jednak w systemach klasy PC wydajność, możliwość adresowania dużego obszaru pamięci są na tyle istotne, że tu w chwili obecnej dominują procesory 64 bitowe, a pojawiają się nawet 128 bitowe.