Кіріспе
Компьютерлік архитектура бит ені
Компьютерлік архитектурада 32 биттік есептеу – 32 биттік бірліктерде деректермен жұмыс істейтін процессор, жад және басқа негізгі жүйе компоненттері бар компьютерлік жүйелерді білдіреді. Төменгі бит енімен салыстырғанда, 32 биттік компьютерлер үлкен есептеулерді тиімдірек орындай алады және әр сағат циклында көбірек деректерді өңдей алады. Типикалық 32 биттік жеке компьютерлерде 32 биттік адрестік шина болады, бұл 4 ГБ оперативті жадқа қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл бұрынғы буын жүйелік архитектураларына қарағанда әлдеқайда көп. 32 биттік дизайн электрондық есептеудің алғашқы күндерінен бастап, тәжірибелік жүйелерде, содан кейін ірі мейнфреймдер мен миникомпьютерлерде қолданылған. Алғашқы гибридтік 16/32 биттік микропроцессор Motorola 68000 1970 жылдардың соңында ұсынылып, алғашқы Apple Macintosh сияқты жүйелерде қолданылды. HP FOCUS, Motorola 68020 және Intel 80386 сияқты толыққанды 32 биттік микропроцессорлар 1980 жылдардың басында және ортасында пайда болды және 1990 жылдардың басында басымдыққа ие болды. Бұл буын жеке компьютерлердің пайда болуымен бірге Дүниежүзілік Желінің алғашқы жаппай қабылдануына мүмкіндік берді. 32 биттік архитектуралар әлі де нақты қолданбаларда кеңінен қолданылып жүргенімен, 2000 жылдардың ортасынан бері ПК және сервер нарығы x86 64 64 биттік жүйеге көшті, орнатылған жад көбінесе кірістік деңгейдегі компьютерлердегі 32 биттік 4 ГБ жад адресінің шегінен асып түседі. Соңғы буын ұялы телефондар да 64 биттік жүйеге ауысты.
Бүкіл сандарды сақтау диапазоны
32 биттік регистр 232 әртүрлі мәнді сақтай алады. 32 битте сақталатын бүтін сандардың диапазоны қолданылатын бүтін сандық өрнеу тәсіліне байланысты. Ең көп таралған екі өрнеу тәсілі бойынша, диапазон (белгісіз) екілік сан түрінде 0-ден 4,294,967,295 (232 − 1) дейін, ал екілік толықтырғыш түрінде −2,147,483,648 (−231) -ден 2,147,483,647 (231 − 1) дейін болады. Маңызды салдары – 32 биттік жад адрестеріне ие процессор ең көп дегенде 4 ГБ байттық жадқа тікелей қол жеткізе алады (бірақ іс жүзінде бұл шек төмен болуы мүмкін).
Техникалық тарихы
Әлемдегі алғашқы сақталған бағдарламалық электронды компьютер, Манчестер Бейби, 1948 жылы 32 биттік архитектураны қолданды, бірақ ол тек концепцияны дәлелдеу үшін жасалған және практикалық мүмкіндіктері шектеулі болды. Ол Уильямс түтігінде тек 32 32 биттік жад сөзін сақтай алатын, сондай-ақ қосу операциясы болмады, тек азайту ғана мүмкін болды. Жад, сондай-ақ басқа да цифрлық схемалар мен сымдар 32 биттік архитектуралардың алғашқы онжылдықтарында (1960-шы жылдардан 1980-шы жылдарға дейін) қымбатқа бағаланды. Сондықтан, ескі 32 биттік процессорлар (немесе олардың қарапайым, арзан нұсқалары) шығындарды азайту үшін көптеген компромистерге және шектеулерге келуге мәжбүр болды. Мысалы, бұл 16 биттік АЛУ немесе 32 биттен тар сыртқы (немесе ішкі) шиналар болуы мүмкін, бұл жад көлемін шектейді немесе нұсқауларды алу, орындау немесе жазу үшін көбірек циклдар қажет етеді. Осыған қарамастан, мұндай процессорлар 32 биттік деп аталуы мүмкін, өйткені оларда 32 биттік регистрлер және 32 биттік шамаларды өңдеуге қабілетті нұсқаулар жиынтығы болды. Мысалы, IBM System/360 Model 30 процессорда 8 биттік АЛУ, 8 биттік ішкі деректер жолы және жадқа 8 биттік жол болды, ал алғашқы Motorola 68000 процессорда 16 биттік дерек АЛУ және 16 биттік сыртқы деректер шинасы болды, бірақ 32 биттік регистрлер мен 32 биттік бағдарланған нұсқаулар жиынтығы болды. 68000 дизайны кейде 16/32 биттік деп аталды. Дегенмен, жаңа 32 биттік дизайндарда көбінесе керісінше жағдай орын алады. Мысалы, Pentium Pro процессоры 32 биттік машина, 32 биттік регистрлері мен 32 биттік шамаларды өңдейтін нұсқаулары бар, бірақ сыртқы адрестік шинасы 36 бит кеңдігінде, бұл 4 ГБ-тан аспайтын адрестік кеңістік береді, ал сыртқы дерек шинасы 64 бит кеңдігінде, негізінен нұсқаулар мен деректерді тиімдірек алдын ала жүктеуге мүмкіндік береді.
Архитектуралар
Жалпы мақсаттағы есептеулерде қолданылатын ең танымал 32 биттік нұсқаулар жиынтығы архитектураларына IBM System/360 және IBM System/370 (оларда 24 биттік адрестеу болды), System/370 XA, ESA/370 және ESA/390 (оларда 31 биттік адрестеу болды), DEC VAX, NS320xx, Motorola 68000 отбасы (олардың алғашқы екі моделінде 24 биттік адрестеу болды), Intel IA 32 32 биттік x86 архитектурасы, сондай-ақ ARM, SPARC, MIPS, PowerPC және PA RISC архитектураларының 32 биттік нұсқалары жатады. Кіріктірілген есептеулерде қолданылатын 32 биттік нұсқаулар жиынтығы архитектураларына 68000 отбасы, ColdFire, x86, ARM, MIPS, PowerPC және Infineon TriCore архитектуралары кіреді.
Қолданбалар
x86 архитектурасында 32 биттік қолданба, әдетте (қажет емес) 80386 және одан кейінгі чиптерде қол жетімді 32 биттік сызықтық адрестік кеңістікті (немесе жазық жад моделін) пайдаланатын бағдарламалық құралды білдіреді. Бұл термин DOS, Microsoft Windows және OS/2 жүйелері бастапқыда 8088/8086 немесе 80286 процессорлары үшін жазылғандықтан пайда болды. Бұл процессорлар 16 биттік микропроцессорлар болып, сегменттелген адрестік кеңістікке ие болды, онда бағдарламалар 64 килобайттан астам кодқа немесе деректерге қол жеткізу үшін сегменттер арасында ауысуы керек еді. Бұл операциялар басқа машиналық операциялармен салыстырғанда көп уақытты қажет ететіндіктен, өнімділік төмендеуі мүмкін. Сонымен қатар, сегменттермен бағдарламалау қиынға түседі; арнайы «алыс» және «жақын» кілт сөздері немесе жад модельдерін (сақтықпен) құрастыру тілінде ғана емес, сонымен қатар Паскаль, компилирленген BASIC, Fortran, C және т.б. сияқты жоғары деңгейдегі тілдерде де қолдану қажет болды. 80386 және оның ізбасарлары 80286 процессорларының 16 биттік сегменттерін, сондай-ақ 32 биттік адрестік ауыстыруларды (негізгі тіркелгіштердің жаңа 32 биттік енін пайдалана отырып) толық қолдайды. Егер барлық 32 биттік сегменттердің бастапқы мекенжайы 0-ге орнатылса және сегменттік тіркелгіштер нақты түрде қолданылмаса, сегментацияны естен шығаруға болады және процессор қарапайым сызықтық 32 биттік адрестік кеңістікке ие болып көрінеді. Windows немесе OS/2 сияқты операциялық жүйелер 16 биттік (сегменттелген) бағдарламаларды, сондай-ақ 32 биттік бағдарламаларды іске қосу мүмкіндігін ұсынады. Алғашқы мүмкіндік кері үйлесімділік үшін қарастырылған, ал екіншісі әдетте жаңа бағдарламалық құралды әзірлеу үшін пайдаланылады.
Суреттер
Цифрлық суреттерде 32 бит көбінесе RGBA түстік кеңістігін білдіреді; яғни, қосымша 8 биттік альфа арнасы бар 24 биттік нақты түсті суреттер. Басқа бейне форматтары да пикселге 32 битті көрсетеді, мысалы, RGBE. Цифрлық кескіндерде 32 бит кейде жоғары динамикалық диапазонды бейнелеу (HDR) форматтарын білдіреді, олар әр арнаға 32 бит, ал пикселге барлығы 96 бит қолданады. Арнаға 32 биттік суреттер sRGB түстік кеңістігіне қарағанда жарық мәндерді көрсету үшін қолданылады (ақтан да жарық); бұл мәндер суреттің экспозициясын төмендеткенде немесе қараңғы сүзгі немесе сорпаңды шағылыс арқылы қарағанда жарық бөліктерін дәлірек сақтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Мысалы, майлы беттегі шағылыс, айнадағы шағылысқа қарағанда әлдеқайда нашар көрінеді. HDR бейнелеуі жарқыраған бөліктерді күңгірт сұр пішіндердің орнына әлі де жарқын ақ аймақтар ретінде көрсетуге мүмкіндік береді.
Файл пішімдері
32 биттік файл форматы — әрбір бастапқы ақпарат 32 битте (немесе 4 байтта) белгіленетін екілік файл форматы. Мұндай форматтың мысалы — жақсартылған метафайл форматы.