Dlaczego logiczny 1 bajt, a nie 1 bit?

W C ++

• Dlaczego logiczny 1 bajt, a nie 1 bit?
• Dlaczego nie ma typów takich jak 4-bitowe lub 2-bitowe liczby całkowite?

Brakuje mi powyższych rzeczy podczas pisania emulatora dla procesora

Ponieważ procesor nie może adresować niczego mniejszego niż bajt.

Z Wikipedii :

Historycznie bajt był liczbą bitów użytych do zakodowania pojedynczego znaku tekstu w komputerze iz tego powodu jest podstawowym elementem adresowalnym w wielu architekturach komputerów.

Tak bajt jest Podstawową jednostką adresowalnych , poniżej którego architektura komputer nie adres. A ponieważ nie ma (prawdopodobnie) komputerów obsługujących 4-bitowe bajty, nie masz 4-bitowych itd. bool

Jeśli jednak potrafisz zaprojektować taką architekturę, która może adresować 4-bitową jednostkę adresowalną jako podstawową adresowalną jednostkę, wówczas będziesz mieć boolrozmiar 4-bitowy tylko na tym komputerze!

Najłatwiejsza odpowiedź brzmi; dzieje się tak dlatego, że procesor adresuje pamięć w bajtach, a nie w bitach, a operacje bitowe są bardzo wolne.

Jednak możliwe jest użycie alokacji rozmiaru bitowego w C ++. Istnieje specjalizacja std :: vector dla wektorów bitowych, a także struktury przyjmujące wpisy o rozmiarze bitowym.

W dawnych czasach, kiedy musiałem chodzić do szkoły w szalejącej zamieci, pod górę w obie strony, a obiad był jakimkolwiek zwierzęciem, które mogliśmy wytropić w lesie za szkołą i zabić gołymi rękami, komputery miały znacznie mniej dostępnej pamięci niż dzisiaj. Pierwszy komputer, z jakim korzystałem, miał 6 KB pamięci RAM. Nie 6 megabajtów, nie 6 gigabajtów, 6 kilobajtów. W tym środowisku bardzo sensowne było umieszczanie jak największej liczby wartości logicznych w int, więc regularnie korzystaliśmy z operacji, aby je usuwać i umieszczać.

Dzisiaj, gdy ludzie będą kpić z tego, że masz tylko 1 GB pamięci RAM, a jedynym miejscem, w którym można znaleźć dysk twardy o pojemności mniejszej niż 200 GB, jest antykwariat, po prostu nie warto pakować bitów.

Możesz użyć pól bitowych, aby uzyskać liczby całkowite o rozmiarze podrzędnym.

struct X
{
    int   val:4;   // 4 bit int.
};

Chociaż jest zwykle używany do mapowania struktur do dokładnych oczekiwanych przez sprzęt wzorców bitów:

struct SomThing   // 1 byte value (on a system where 8 bits is a byte
{
    int   p1:4;   // 4 bit field
    int   p2:3;   // 3 bit field
    int   p3:1;   // 1 bit
};

Możesz mieć 1-bitowe boole oraz 4 i 2-bitowe liczby wewnętrzne. Ale to spowodowałoby dziwny zestaw instrukcji bez zwiększenia wydajności, ponieważ jest to nienaturalny sposób patrzenia na architekturę. W rzeczywistości sensowne jest „zmarnowanie” większej części bajtu, zamiast próbować odzyskać te nieużywane dane.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​jedyną aplikacją, która przeszkadza spakować kilka wartości logicznych w jeden bajt, jest Sql Server.

Ponieważ bajt to najmniejsza adresowalna jednostka w języku.

Ale możesz sprawić, by bool wziął 1 bit, na przykład, jeśli masz ich kilka, np. w strukturze, takiej jak ta:

struct A
{
  bool a:1, b:1, c:1, d:1, e:1;
};

boolmoże być jednym bajtem - najmniejszy adresowalny rozmiar procesora lub może być większy. Nie jest niczym niezwykłym, aby mieć boolrozmiar intdo celów wydajnościowych. Jeśli do określonych celów (np. Symulacja sprzętu) potrzebujesz typu z N bitami, możesz znaleźć bibliotekę do tego (np. Biblioteka GBL ma BitSet<N>klasę). Jeśli martwisz się rozmiarem bool(prawdopodobnie masz duży pojemnik,) możesz spakować bity samodzielnie lub użyć std::vector<bool>tego, który zrobi to za Ciebie (uważaj na ten drugi, ponieważ nie spełnia on wymagań pojemnika).

Pomyśl, jak zaimplementowałbyś to na poziomie emulatora ...

bool a[10] = {false};

bool &rbool = a[3];
bool *pbool = a + 3;

assert(pbool == &rbool);
rbool = true;
assert(*pbool);
*pbool = false;
assert(!rbool);

Ponieważ ogólnie procesor przydziela pamięć z 1 bajtem jako jednostką podstawową, chociaż niektóre procesory, takie jak MIPS, używają 4-bajtowego słowa.

Jednak vectorzajmuje się boolw specjalny sposób, z vector<bool>jednym bitem na każdy bool.

Bajt to mniejsza jednostka przechowywania danych cyfrowych w komputerze. W komputerze pamięć RAM ma miliony bajtów i każdy z nich ma adres. Gdyby miał adres dla każdego bitu, komputer mógłby zarządzać 8 razy mniej pamięci RAM niż może.

Więcej informacji: Wikipedia

Nawet jeśli minimalny możliwy rozmiar to 1 bajt, możesz mieć 8 bitów informacji logicznej w 1 bajcie:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bit_array

Na przykład język Julia ma BitArray, a ja czytałem o implementacjach C ++.