Яка історія, чому байт - це вісім біт?

Що, де історичні сили працюють, компроміси, вирішуючи використовувати групи з восьми біт як основну одиницю?

Колись колись були машини, які використовували інші розміри слів, але сьогодні для не-восьмибітного розряду потрібно шукати музейні експонати, спеціалізовані чіпи для вбудованих додатків та DSP. Як байт вийшов із хаосу та творчості в перші дні комп'ютерного дизайну?

Я можу собі уявити, що менша кількість біт виявиться неефективною для обробки достатньої кількості даних, щоб зробити обчислення можливим, тоді як занадто багато призведе до дорогого обладнання. Чи були в грі інші впливи? Чому ці сили врівноважили вісім біт?

(До речі, якби я міг подорожувати часом, я б повернувся до того, коли "байт" оголосили 8 біт, і переконав усіх зробити 12 біт, підкупивши їх дрібничками початку 21 століття.)

З 5-бітовими кодами бодо було зроблено багато справді ранньої роботи, але вони швидко стали досить обмежуючими (лише 32 можливі символи, в основному лише великі літери та кілька розділових знаків, але недостатньо «місця» для цифр) .

Звідти досить багато машин пішло на 6-бітні символи. Це все ще було досить неадекватно - якщо ви хотіли великих та малих (англійських) букв та цифр, то залишилися лише два символи для пунктуації, тож у більшості залишився лише один регістр букв у наборі символів.

ASCII визначив 7-бітний набір символів. Це було "досить добре" для багатьох застосувань протягом тривалого часу, а також лягло в основу більшості нових наборів символів (ISO 646, ISO 8859, Unicode, ISO 10646 тощо).

Двійкові комп’ютери мотивують дизайнерів на створення розмірів у два. Оскільки "стандартний" набір символів так чи інакше вимагав 7 біт, не було великого розтягування, щоб додати ще один біт, щоб отримати потужність 2 (і до того часу зберігання стало досить дешевшим, що "витрачало" трохи на більшість символів було і більш прийнятним).

Відтоді набір символів перемістився до 16 та 32 біт, але більшість основних комп'ютерів багато в чому базуються на оригінальному комп'ютері IBM. Знову ж таки, на ринку достатньо задовольнити 8-бітові символи, що навіть якби ПК не досяг свого нинішнього рівня домінування, я не впевнений, що кожен би все-таки зробив би все з більшими символами.

Слід також додати, що ринок досить змінився. На сучасному ринку розмір символів апаратно визначається менше, ніж програмне забезпечення. Windows, Java та ін. Давно перейшли до 16-бітних символів.

Тепер перешкода у підтримці 16- або 32-бітових символів лише мінімальна від труднощів, властивих самим 16- або 32-бітовим символам, і значною мірою від труднощів підтримки i18n в цілому. У ASCII (наприклад) виявлення того, чи є літера великої або малої літери, або перетворення між ними, неймовірно тривіально. У повному обсязі Unicode / ISO 10646 він в основному невимовно складний (до того, що стандарти навіть не намагаються - вони дають таблиці, а не описи). Потім ви додаєте, що для деяких мов / символьних наборів навіть основна ідея верхнього / нижнього регістру не застосовується. Потім ви додаєте до того, що навіть відображення символів у деяких із них є набагато складнішим.

Це все досить складно, що переважна більшість програмного забезпечення навіть не намагається. Ситуація повільно покращується, але повільно - оперативне слово.

Сім біт для інформації ASCII і один для паритету виявлення помилок.

Перегляньте сторінку Вікіпедії про 8-бітну архітектуру . Хоча набори символів могли бути 5-, 6-, тоді 7-розрядна, основна архітектура процесора / шини пам'яті завжди використовувала потужності 2. Дуже перший мікропроцесор (близько 1970-х) мав 4-бітну шину, що означає, що одна інструкція могла рухатись 4- біти даних між зовнішньою пам'яттю та процесором.

Потім з випуском процесора 8080 8-розрядна архітектура стала популярною, і саме це дало початок набору інструкцій для складання x86, який застосовується і донині. Якщо мені довелося здогадатися, байт походить від цих ранніх процесорів, де мейнстрім публіки почав приймати та грати з ПК, а 8-біт вважався стандартним розміром однієї одиниці даних.

Відтоді розмір шини подвоївся, але він завжди залишався потужністю 2 (тобто 16-, 32- і тепер 64-біт) Насправді, я впевнений, що внутрішня шина сьогоднішньої шини набагато складніша, ніж просто 64 паралельних дроти, але поточна архітектура основного процесора становить 64 біти.

Я б припустив, що завдяки подвійному зростанню (замість того, щоб зростати на 50%) було легше зробити нове обладнання, яке співіснує з існуючими програмами та іншими застарілими компонентами. Так, наприклад, коли вони переходили від 8-біт до 16, тепер кожна інструкція може переміщувати 2 байти замість 1, тому ви заощаджуєте один тактовий цикл, але тоді кінцевий результат той самий. Однак якщо ви перейшли від 8 до 12-бітної архітектури, ви закінчите розбивати оригінальні дані на половинки та керувати цим, що може стати досадною. Це лише здогадки, я насправді не фахівець з обладнання.

Байт був різним (принаймні) 1, 4, 6, 7, 8, 9, 12, 18, 20 і, можливо, 36 бітами, залежно від того, який комп'ютер ви шукаєте. Я беру тут "байт", щоб означати "найменшу адресується одиницю пам'яті", а не використовуючи будь-яку інтерпретацію, орієнтовану на текст. (Наприклад, процесор Saturn - 64-розрядний процесор, який використовується в популярному калькуляторі рядків HP48SX / GX, адреси пам'яті - в 4-бітних.)

20-бітні байти були надзвичайно поширеними в "машинах IAS", у 50-х роках. 6, 12, 18 (а може й 36) були досить популярними у різних архітектурах у 60-ті, 70-ті та певною мірою 80-ті.

Зрештою, приємне відповідність між "потужностями 2" та "бітами в адресному блоці", схоже, виграло.

Спочатку трохи уточнення: октети (8-бітні одиниці) насправді не є фундаментальною одиницею в сучасній архітектурі комп'ютерів. Принаймні, не будь-яка більш фундаментальна, ніж інші потужності двох - 2, 4, 16, 32, 64, 128 і т.д. -набори внутрішньо. Наприклад, x86_64 має 64-бітові цілочисельні регістри та 80-бітові регістри з плаваючою точкою. Оперативна пам’ять читається і записується 64-бітними фрагментами, і процесор просто використовує трохи магії, щоб зробити вигляд таким, що ви можете адресувати окремі 8-бітні байти.

Для старих архітектур "байт" вказував розмір шини даних, і як зазначено в оригінальному запитанні, існувало багато різних розмірів шин (4, 5, 6, 8, 12 тощо). Але з 1993 року байт визначається як 8 біт, щоб мати стандартизовану одиницю SI для розмірів даних. Звідси значення "байт" змінилося від того, щоб бути одиницею, залежною від архітектури, до стандартизованої одиниці, незалежної від архітектури.

Таким чином, в даний час байти є стандартною одиницею для адреси та кількісної оцінки даних, але насправді не принципово інакше.

Блок октетів став фактичним стандартом для зберігання, насамперед, через занепокоєння щодо збереження тексту. Для зберігання тексту ідеально потрібно, щоб один байт зберігав один символ. Важливими були два фактори:

• Наявність одиниць, що мають потужність двох (2, 4, 8, 16, 32 тощо), зручніше при проектуванні цифрових систем.
• 8-бітного достатньо для зберігання одного символу в наборі символів ASCII (з простором для розширення набору символів для підтримки скажімо кирилиці).

Звичайно, 8-бітових недостатньо для підтримки всіх сценаріїв - для чогось японського потрібно щонайменше 16 біт (а для чого це варто, Unicode - 21 біт), але на той момент біти були дорогими, і більшість цифрових текстів були в діапазон ASCII все одно.

У наші дні текст, як правило, зберігається в кодуваннях змінної ширини, таких як UTF-8, і з такими речами, як Unicode, що поєднує символи, "один байт дорівнює одному символу" вже давно був минулим. Сьогодні байт справді просто стандарт із історичних причин.

За моєю інформацією, сам байт слова походить від фрази по вісім, яка складала вісім (8) біт слів. зручність, яку ми знаходимо в 8-бітових словах, - це перетворення в шістнадцяткові значення, оскільки значення 00000000 = 00 & 11111111 = FF (25 грудня для непідписаного та -127 для підписаного) легко робити всі арифметичні операції на такій структурі, включаючи бітові операції.

Я бачу байти (8 біт слів) як природну еволюцію розмірів слів від катастрофічно малих 3 біт до смішно великих 60 біт слів

Байт не повинен бути 8 біт , але, схоже, C і C ++ визначають байт як мінімум 8 біт (хоча це може бути більше). Це питання в Stack Overflow згадує декілька систем, де 1 байт не є 8 бітами.