Какова история того, почему байты восемь бит?

Что, где действуют исторические силы, какие компромиссы нужно сделать, решая использовать группы из восьми бит в качестве фундаментальной единицы?

Когда-то были машины, использующие слова других размеров, но сегодня, не считая восьмибитности, вы должны обратить внимание на музейные экспонаты, специализированные чипы для встроенных приложений и DSP. Как байт эволюционировал из хаоса и творчества первых дней компьютерного дизайна?

Я могу себе представить, что меньшее количество битов будет неэффективно для обработки достаточного количества данных, чтобы сделать вычислительные возможности осуществимыми, в то время как слишком много битов привело бы к дорогостоящему оборудованию. Были ли другие влияния в игре? Почему эти силы уравновешены до восьми бит?

(Кстати, если бы я мог путешествовать во времени, я бы вернулся к тому моменту, когда «байт» был объявлен как 8-битный, и убедил всех сделать его 12-битным, подкупив их некоторыми безделушками 21-го века ».)

Большая часть действительно ранней работы была проделана с 5-битными кодами бодо, но они быстро стали весьма ограничивающими (всего 32 возможных символа, поэтому в основном только заглавные буквы и несколько знаков препинания, но недостаточно «пробела» для цифр) ,

Оттуда довольно много машин перешли на 6-битные символы. Это было все еще довольно неадекватно - если вы хотели использовать заглавные и строчные (английские) буквы и цифры, оставалось только два символа для пунктуации, так что у большинства все еще был только один регистр букв в наборе символов.

ASCII определил 7-битный набор символов. Это было «достаточно хорошо» для многих применений в течение долгого времени и послужило основой для большинства новых наборов символов (ISO 646, ISO 8859, Unicode, ISO 10646 и т. Д.)

Бинарные компьютеры побуждают дизайнеров делать размеры в два раза больше. Так как «стандартный» набор символов в любом случае требовал 7 бит, добавить еще один бит, чтобы получить степень 2, было не так уж и сложно (к тому времени хранилище стало достаточно дешевым, чтобы «тратить» немного на большинство символов) было также более приемлемым).

С тех пор наборы символов перешли на 16 и 32 бита, но большинство обычных компьютеров в значительной степени основаны на оригинальном IBM PC. Опять же, достаточно рынка достаточно удовлетворено 8-битными символами, и даже если бы компьютер не достиг нынешнего уровня доминирования, я не уверен, что все все равно сделают все с более крупными символами.

Я также должен добавить, что рынок сильно изменился. На текущем рынке размер символов меньше определяется аппаратным обеспечением, чем программным обеспечением. Windows, Java и т. Д. Давно перешли на 16-битные символы.

Теперь помеха в поддержке 16- или 32-разрядных символов лишь минимальна из-за трудностей, присущих самим 16- или 32-разрядным символам, и в значительной степени из-за сложности поддержки i18n в целом. В ASCII (например) определение того, является ли буква заглавной или строчной, или преобразование между ними, является невероятно тривиальным. В полном Unicode / ISO 10646 это в основном неописуемо сложно (до такой степени, что стандарты даже не пытаются - они дают таблицы, а не описания). Затем вы добавляете тот факт, что для некоторых языков / наборов символов даже основная идея верхнего / нижнего регистра не применима. Затем вы добавляете тот факт, что даже отображение символов в некоторых из них намного сложнее.

Это все достаточно сложно, что подавляющее большинство программного обеспечения даже не пытается. Ситуация медленно улучшается, но медленно это оперативное слово.

Семь битов для информации ASCII и один для четности с обнаружением ошибок.

Взгляните на страницу Википедии о 8-битной архитектуре . Хотя наборы символов могли быть 5-, 6-, а затем 7-разрядными, базовая архитектура процессора / шины памяти всегда использовала степени 2. Самый первый микропроцессор (около 1970-х годов) имел 4-разрядную шину, что означает, что одна инструкция могла переместиться на 4- биты данных между внешней памятью и процессором.

Затем, с выпуском процессора 8080, 8-битная архитектура стала популярной, и именно это положило начало набору инструкций по сборке x86, который используется и по сей день. Если я должен был предположить, байт пришел от этих ранних процессоров, где основная публика начала принимать и играть с ПК, а 8-битный считался стандартным размером одной единицы данных.

С тех пор размер шины удваивался, но всегда оставался на уровне 2 (т.е. 16-, 32- и теперь 64-разрядных). На самом деле, я уверен, что внутренняя часть современной шины намного сложнее, чем просто 64 параллельных провода, но текущая основная архитектура ЦП является 64-битной.

Я бы предположил, что всегда удваивая (а не увеличивая на 50%), было проще создавать новое оборудование, которое сосуществует с существующими приложениями и другими устаревшими компонентами. Так, например, когда они перешли с 8 битов на 16, каждая команда теперь может перемещать 2 байта вместо 1, поэтому вы сохраняете себе один такт, но затем конечный результат остается тем же. Однако, если вы перейдете с 8 на 12-битную архитектуру, вы закончите разбивать исходные данные на две части и управлять ими, что может стать раздражающим. Это всего лишь догадки, я не специалист по аппаратному обеспечению.

Байт по-разному (как минимум) 1, 4, 6, 7, 8, 9, 12, 18, 20 и, возможно, 36 бит, в зависимости от того, на каком компьютере вы смотрите. Я беру здесь «байт», чтобы обозначить «наименьшую адресуемую единицу памяти», а не какую-либо тексто-ориентированную интерпретацию. (Например, процессор Saturn, 64-разрядный процессор, используемый в популярной линейке калькуляторов HP48SX / GX, адресует память в полубайтах - 4 бита.)

В 50-х годах 20-разрядные байты были чрезвычайно распространены в «машинах IAS». 6, 12, 18 (и, возможно, 36) были довольно популярны в различных архитектурах в 60-х, 70-х и в некоторой степени 80-х годов.

В конце концов, хорошее соответствие между «степенями 2» и «битами в адресуемой единице», похоже, победило.

Сначала немного пояснения: октеты (8-битные блоки) на самом деле не являются фундаментальной единицей в современных компьютерных архитектурах. По крайней мере, не более фундаментально, чем другие степени двух - 2, 4, 16, 32, 64, 128 и т. Д. Октеты были фундаментальной единицей для 8-битных процессоров (отсюда и название!), Но современные архитектуры обычно работают с большими битами -находит внутри. Например, x86_64 имеет 64-битные целочисленные регистры и 80-битные регистры с плавающей запятой. ОЗУ читается и записывается в 64-битных блоках, а процессор просто использует немного магии, чтобы создать впечатление, что вы можете обращаться к отдельным 8-битным байтам.

Для более старых архитектур «байт» указывал размер шины данных, и, как говорится в первоначальном вопросе, существовало много разных размеров шины (4, 5, 6, 8, 12 и т. Д.). Но с 1993 года байт был определен как 8 битов, чтобы иметь стандартизированную единицу СИ для размеров данных. Следовательно, значение «байт» изменилось с архитектурно-зависимой единицы на независимую от архитектуры стандартизированную единицу.

Таким образом, в наши дни байты являются стандартной единицей для адресации и количественной оценки данных, но в действительности они не являются принципиальными.

Блок октетов стал стандартом де-факто для хранения данных, главным образом из-за опасений по поводу хранения текста. Для хранения текста вы в идеале хотите, чтобы один байт сохранял один символ. Важными были два фактора:

• Наличие единиц, которые имеют степень двойки (2, 4, 8, 16, 32 и т. Д.), Более удобно при проектировании цифровых систем.
• 8-разрядного достаточно для сохранения одного символа в наборе символов ASCII (с запасом места для расширения набора символов для поддержки, скажем, кириллицы).

Конечно, 8-битных данных недостаточно для поддержки всех сценариев - для чего-то вроде японского языка требуется как минимум 16-битный код (и для чего стоит Unicode - 21-битный), но на тот момент биты были дорогими, и большая часть цифрового текста находилась в диапазон ASCII в любом случае.

В наши дни текст, как правило, хранится в кодировках переменной ширины, таких как UTF-8, и с такими вещами, как Unicode, объединяющий символы, «один байт равен одному символу» давно ушел в прошлое. Сегодня байт действительно является стандартом по историческим причинам.

Согласно моей информации, само слово «байт» было получено из фразы «восемь», которая состояла из восьми (8) битовых слов. удобство, которое мы находим в 8-битных словах, - это преобразование в шестнадцатеричные значения, так как со значением 00000000 = 00 и 11111111 = FF (25 декабря для без знака и -127 для со знаком) легко выполнять все арифметические операции с такой структурой, включая побитовое операции.

Я вижу байты (8-битные слова) как естественную эволюцию размеров слов от катастрофически маленьких 3-битных до смешно больших 60-битных слов

Байт не должен быть 8 битами , но кажется, что C и C ++ определяют байт как минимум 8 бит (хотя это может быть больше). В этом вопросе о переполнении стека упоминается несколько систем, в которых 1 байт не равен 8 битам.