“字”与“字长”

       关于这个问题问的同学比较多，不懂就查资料，这是个好习惯，但有些时候也害人不浅，现在很多资料（包括网络或纸板教材）对这两个概念描述不清晰，甚至是错误的，在这里讨论一下。

       理解这两个概念不能望文生义，字长从字面上就是字的长度，貌似没任何问题，那接下来就是什么是字？大家都知道计算机有软、硬件之分，这个“字”的概念也有两个视角，软件角度，“字”是一种单位，相当于ISA（指令集架构）定义的一种数据类型（我们教材里为了区别高级语言的数据类型，这里叫数据表示），一个商用ISA考虑到自身的不同版本指令集之间的兼容性，都会在CPU手册中明确自己的各种数据类型长度，既然是数据类型（数据表示）当然就是软件层面的（程序执行时硬件能够直接识别的数据大小），例如x86的字都是2Byte（16-bit）：（这里不要认为是硬件手册就是硬件的范畴，硬件是为执行软件服务的，它要规定在它上面执行的程序，各种数据数据类型的大小）

 例如：

IA32手册中：

而ARM、MIPS或RISC-V的字是4B（32-bit）：

MIPS手册中：

ARM手册中：

RISC-V手册中：

再看另一个概念“字长”，它也叫“机器字长”，它其实是真正的硬件性能参数，反应了CPU的数据处理能力，与CPU的通用寄存器和ALU（运算逻辑单元）的位数一致，我们平时说的多少位CPU，就是指它的字长是多少位的。

综合上面，“字”是软件范畴的数据类型，“字长”是硬件范畴的性能参数。不同的ISA其“字”大小是不一样的（例如x86是2B，ARM等是4B），但同一个ISA下，为了兼容，“字”类型是统一的（除非不想保持兼容了，Intel曾经尝试过推出IA64，结果失败了），不随“字长”变化而变化，但是“字长”既然是个性能参数，当然会随着机器的升级而不断变化了，例如x86的字是2B（16-bit），但是有16位字长的8086（也就是我们常说的16位处理器）、80286,有32位字长的80386、486、奔腾部分系列的IA32，有64位字长的奔腾4及以上机型的x64。再例如MIPS64，其通用寄存器是64位，及字长是64位，但是字仍然是32位（4B）。

有些资料里还会提到数据总线宽度和机器字长一样，这种说法是不准确的，数据总线细分又分外部数据总线和内部数据总线，处理器在设计时一般通用寄存器GPR和运算器及内部数据总线是一致的，外部数据总线反应的是CPU和内存之间的数据传送能力，两者不一定一致，例如Intel的8088处理器就是的16位CPU，但是外部数据总线是8位的（主要是为了兼容当时大多数8位的IO设备），它内部数据总线仍然是16位的，部分32位奔腾处理器，采用的就是64位外部数据线，见下图（网上没找到原图，翻拍手头的一本书）。

还有一个性能指标，就是地址线位数，它反应了CPU的物理内存寻址能力，它们之间会有一定制约关系（毕竟需要相互合作），但是没有必须谁等于谁这种限制，如上图，32位奔腾处理器，其字长是32位（说明一次能参与运算的数据是32位的），其数据线是64位的（说明一次内存访问的数据宽度是64位的），地址线可以支持36位的（说明其物理内存的寻址能力是2^36=64GB（前提它是按字节编址的）），说明下奔腾有很多型号，不同型号的地址线位数不一样。