26-Bit-Computing - 26-bit computing

In der Computerarchitektur sind 26-Bit- Ganzzahlen , Speicheradressen oder andere Dateneinheiten solche, die 26 Bit breit sind und somit Werte bis zu 64 Mega (Basis 2) darstellen können. Zwei Beispiele für Computerprozessoren mit 26-Bit-Speicheradressierung sind bestimmte IBM System/370- Mainframe-Computermodelle der zweiten Generation , die 1981 eingeführt wurden (und mehrere nachfolgende Modelle), die physikalische 26-Bit-Adressen, aber nur die gleichen virtuellen 24-Bit-Adressen aufwiesen wie frühere Modelle und die ersten Generationen von ARM- Prozessoren.

Geschichte

IBM-System/370

Da die Anforderungen an die Datenverarbeitung weiter wuchsen, sahen sich IBM und ihre Kunden mit Herausforderungen konfrontiert, die direkt größere Speichergrößen angehen mussten. In einer kurzfristigen "Notlösung" führte ein Paar von IBMs zweiten System/370-Modellen, die 3033 und 3081, eine 26-Bit-Realspeicheradressierung ein, wodurch der physische Speicher des System/370 vergrößert wurde, der um den Faktor 4 von der vorherigen 24-Bit- Grenze von 16 MB angehängt werden . IBM bezeichnete die 26-Bit-Adressierung als "erweiterte reale Adressierung", und einige nachfolgende Modelle enthielten auch 26-Bit-Unterstützung. Aber nur 2 Jahre später führte IBM mit seinen System/370-XA-Modellen die 31-Bit- Speicheradressierung ein und erweiterte sowohl die physischen als auch die virtuellen Adressen auf 31 Bit, und sogar der beliebte 3081 war auf den XA-Standard aufrüstbar.

Angesichts der kurzen Geschichte von 26-Bit als dem Stand der Technik bei der Speicheradressierung, die in IBMs Modellpalette verfügbar ist, und der Tatsache, dass virtuelle Adressen immer noch auf 24 Bit beschränkt waren, war die Softwareausnutzung des 26-Bit-Modus begrenzt. Die wenigen Kunden, die den 26-Bit-Modus nutzten, passten schließlich ihre Anwendungen an, um die 31-Bit-Adressierung zu unterstützen, und IBM stellte die Unterstützung für den 26-Bit-Modus ein, nachdem mehrere Jahre lang Modelle produziert wurden, die 24-Bit-, 26-Bit- und 31-Bit-Modi unterstützten. Der 26-Bit-Modus ist der einzige Adressierungsmodus, den IBM aus seiner Reihe von Mainframe-Computern entfernt hat, die von System/360 abstammen . Alle anderen Adressierungsmodi, einschließlich des jetzt 64-Bit-Modus, werden in aktuellen Mainframe-Modellen unterstützt.

Frühe ARM-Prozessoren

In der ARM-Prozessorarchitektur bezieht sich 26-Bit auf das Design, das in den ursprünglichen ARM-Prozessoren verwendet wurde, bei denen der Programmzähler ( PC ) und das Prozessorstatusregister ( PSR ) in einem 32-Bit- Register (R15) kombiniert wurden , wobei die Status-Flags die hohe 6 Bit und der Programmzähler nimmt die unteren 26 Bit auf.

Da der Programmzähler immer wortausgerichtet ist, sind die niedrigsten beiden Bits tatsächlich immer Null, was es den Designern ermöglichte, diese beiden Bits wiederzuverwenden, um auch die Modusbits des Prozessors zu halten. Die vier erlaubten Modi waren USR26, SVC26, IRQ26, FIQ26; Vergleichen Sie dies mit den 32 möglichen Modi, die verfügbar waren, wenn in neueren ARM-Architekturen der Programmstatus vom Programmzähler getrennt wurde .

Dieses Design ermöglichte eine effizientere Programmausführung , da der Programmzähler und die Status-Flags mit einer einzigen Operation gespeichert und wiederhergestellt werden konnten. Dies führte zu schnelleren Unterprogrammaufrufen und schnelleren Interrupt- Reaktionen als bei herkömmlichen Designs, die beim Aufrufen oder Zurückkehren aus einem Unterprogramm zwei Register laden oder speichern mussten.

Prozessoren auf Basis der ARM-Architektur Version 1 und 2 hatten trotz 32-Bit- ALU und Wortlänge nur einen 26-Bit-PC und einen Adressbus und waren folglich auf 64 MiB adressierbaren Speicher beschränkt . Dies war zu dieser Zeit immer noch eine riesige Menge an Speicher, aber aufgrund dieser Einschränkung haben Architekturen seitdem verschiedene Schritte weg vom ursprünglichen 26-Bit-Design enthalten.

Die Version 3 der ARM-Architektur führte einen 32-Bit-PC und ein separates PSR sowie einen 32-Bit-Adressbus ein, wodurch 4 GiB Speicher adressiert werden konnten. Die Änderung des PC/PSR-Layouts führte zu einer Inkompatibilität mit Code, der für frühere Architekturen geschrieben wurde, sodass der Prozessor auch einen 26-Bit-Kompatibilitätsmodus enthielt, der die alte PC/PSR-Kombination verwendete. Der Prozessor könnte in diesem Modus noch 4 GB adressieren, aber oberhalb der Adresse 0x3FFFFFC (64 MB) nichts ausführen . Dieser Modus wurde von RISC OS verwendet, das auf dem Acorn Risc PC lief , um die neuen Prozessoren zu nutzen und gleichzeitig die Kompatibilität mit vorhandener Software zu erhalten.

ARM-Architekturversion 4 machte die Unterstützung der 26-Bit-Adressierungsmodi optional, und ab ARM-Architekturversion 5 wurden sie vollständig entfernt.

Externe Links