深入分析存储器的位宽及与C的关系
?一、硬件參數(shù)
1、CPU：s3c44b0x
字長32位；以字節(jié)為單位編址；數(shù)據(jù)處理支持三種數(shù)據(jù)類型：字節(jié)（8位）、半字（16位）、字（32位）；存儲方式有大小端之分；25根地址線。
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2、存儲器
Ⅰ?? Flash ROM: ?SST39VF1601
數(shù)據(jù)位寬為16位（16根數(shù)據(jù)線）；20根地址線；2M(1M*16bit)。
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Ⅱ?? SDRAM:? HY57V641620HG
數(shù)據(jù)位寬為16位（16根數(shù)據(jù)線）；12根地址線（行地址選擇線有12根，列地址選擇線有8根（12根的低8根）），2根bank選擇線，總共有22根有效地址線；8M(4bank*1M*16bit)。
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3、
CPU編址：以字節(jié)（8bit）為單位
存儲器編址：以其位寬為單位，也就是說每個存儲器地址下的數(shù)據(jù)位數(shù)為位寬。如
8K*12bit的存儲器中的12就是存儲器的位寬，指每個存儲器地址下數(shù)據(jù)的位數(shù)。
這個12與地址線的多少無關(guān)，8K就是指有8K個不同的地址8K=8*1024=2^??? 2的多少次方等于8*1024就有多少根地址線，8=2^3,? 1024=2^10, 那么8K=2^13 ，存儲器地址線就為13根。
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二、存儲器容量、位寬及其地址線根數(shù)三者之間的關(guān)系
1、存儲容量計量單位的換算
1M(MB,mbyte)=2^10K(KB,kbyte)=2^20B(byte);
1Mb(Mbit)=2^10Kb(kbit)=2^20b(bit)；
1字（Word）=2半字（half word）=4字節(jié)(B,byte)=4×8位(b,bit)。
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2、關(guān)系的確立
以上面的SST39VF1601為例，
存儲容量2M=16Mbit=16*2^20bit,
地址線尋址范圍：2^20*16bit(地址線根數(shù)20，位寬16)。
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以上面的HY57V641620HG為例，
存儲容量8M=8*8Mbit=64*2^20bit,
地址線尋址范圍：2^22*16bit=64*2^20bit(地址線根數(shù)22，位寬16)。
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總結(jié)：
存儲器位寬表示每個地址下有多少位數(shù)據(jù)，與它的數(shù)據(jù)線根數(shù)相等；
存儲器的地址線根數(shù)(N)決定了它的地址編號范圍（2^N）；
存儲器的位寬與它的地址線根數(shù)是沒有聯(lián)系的；
而存儲器容量是位寬與2^N的乘積，此處單位為bit。
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三、CPU的尋址
CPU編址：每個cpu地址編碼中存放一個8位數(shù)據(jù)
CPU的字長為N
最大尋址范圍為2^N
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四、存儲器位寬與CPU和存儲器地址線連接方式之間的聯(lián)系
1、詳情可參見文章《外設(shè)位寬為8、16、32時，CPU與外設(shè)之間地址線的連接方法》。
| CPU地址編號（每個地址存放8位數(shù)據(jù)） | 存儲器地址編號（每個地址存放16位數(shù)據(jù)） | |
| 00000（8位數(shù)據(jù)） | 00001（8位數(shù)據(jù)） | 00000（16位數(shù)據(jù)） |
| 00010 | 00011 | 00001 |
| 00100 | 00101 | 00010 |
| 00110 | 00111 | 00011 |
| 01000 | 01001 | 00100 |
上表是CPU地址與存儲器地址對應(yīng)關(guān)系。
2、此步是在硬件層面實現(xiàn)的，軟件層面不必再做考慮。
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五、數(shù)據(jù)類型及其在內(nèi)存中的存儲形式
1、整型數(shù)據(jù)
| 類型 | 符號表示 | 內(nèi)存中占用的位數(shù) | 數(shù)值范圍 |
| 無符號 基本整型 | unsigned [int] | 16（2字節(jié)） | -2^15 – (2^15-1) |
| 有符號 基本整型 | [signed] int | 16（2字節(jié)） | 0 – (2^16-1) |
| 無符號 短整型 | unsigned short [int] | 16（2字節(jié)） | -2^15 – (2^15-1) |
| 有符號 短整型 | [signed] short [int] | 16（2字節(jié)） | 0 – (2^16-1) |
| 無符號 長整型 | unsigned long [int] | 32（4字節(jié)） | -2^31 – (2^31-1) |
| 有符號 長整型 | [signed] long [int] | 32（4字節(jié)） | 0 – (2^32-1) |
注：有符號整型數(shù)據(jù)的最高位為符號位。[]內(nèi)的是可要可不要的
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2、實型數(shù)據(jù)
| 類型 | 符號表示 | 內(nèi)存中占用位數(shù) | 有效位數(shù) | 數(shù)值范圍 |
| 單精度型 | float | 32（4字節(jié)） | 6-7 | -3.4*10^(-38)-3.4*10^38 |
| 雙精度型 | double | 64（8字節(jié)） | 15-16 | -1.7*10^(-308)-1.7*10^308 |
| 長雙精度型 | long double | 64（8字節(jié)） | 18-19 | -1.2*10^(-4932)-1.2*10^4932 |
3、字符型數(shù)據(jù)
| 類型 | 符號表示 | 內(nèi)存中占用位數(shù) | 數(shù)值范圍 |
| 無符號字符型 | unsigned char | 8（1字節(jié)） | 0 - 255 |
| 有符號字符型 | signed char | 8（1字節(jié)） | -128 - 127 |
注：字符型數(shù)據(jù)和整型數(shù)據(jù)是通用的，但是應(yīng)注意字符型數(shù)據(jù)只占用一個字節(jié)，它只能存放0 – 255范圍內(nèi)的整型數(shù)據(jù)。
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六、底層編程實現(xiàn)CPU對存儲器進(jìn)行不同類型數(shù)據(jù)的讀寫操作
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#define INT32U unsigned int // 16位無符號基本整型
#define INT16U unsigned short //16位無符號短整型
#define S32 int // 16位有符號基本整型
#define S16 short int // 16位無符號短整型
#define U8? unsigned char //8位無符號字符型
#define?? S8? char //8位有符號字符型，
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1、接下來的這兩個宏是對SST39VF1601 進(jìn)行16位無符號短整型讀寫操作：
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#define? Writeflash(addr,dat)??? *((volatile INT16U *)(addr<<1))=(INT16U)dat
#define? Readflash(addr)????????? (*((volatile INT16U *)(addr<<1)))
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解析：
addr<<1的主要目的就是使cpu的地址編號變化能跟上每存儲一個單元數(shù)據(jù)地址編號的變化的步伐。這里的addr是CPU的地址編號，與存儲器的地址編號無關(guān)。
第一個16位數(shù)據(jù)占據(jù)了CPU的兩個地址編號00000和00001，因為CPU的每個地址編號只能存放8位的數(shù)據(jù)。第二個16位數(shù)據(jù)占據(jù)00010和00011兩個CPU地址編號。
CPU地址編號左移1位目的是同步每存儲一個單元數(shù)據(jù)所引起的CPU地址編號變化和CPU地址編號實際的變化，使CPU地址編號跨越1個編號正常進(jìn)入下一個16位數(shù)據(jù)。
若不左移1位，當(dāng)addr是00001時將取出00001和00010這兩個CPU地址編號處的16位數(shù)據(jù)，這與前面數(shù)據(jù)所占得CPU的地址編號是不一致的。
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2、接下來這兩個宏是對HY57V641620HG進(jìn)行8位字符型數(shù)據(jù)的讀寫操作：
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#define? WriteSdram(address,data) ????? *((volatile U8 *)(address))=(U8)data
#define? ReadSdram(address)???????? ??? *((volatile U8 *)(address))
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解析：
第一個8位數(shù)據(jù)占據(jù)了CPU地址編號00000, 第二個8位數(shù)據(jù)占據(jù)了CPU地址編號00001。因此這里每8位數(shù)據(jù)占據(jù)的地址編號只有一個，CPU地址編號就不必如前面讀寫操作對address左移1位以適應(yīng)每存儲一個單元數(shù)據(jù)地址編號變化的步伐。
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3、總結(jié)：
這里的左移與存儲器和CPU地址線的錯開一位接法方式是沒有聯(lián)系的，千萬不要將兩者混淆了。前者是在軟件層面上實現(xiàn)的，后者是在硬件層面地址自動實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。左移操作的起因：CPU每個地址編號只能存放8位數(shù)據(jù)，而對存儲器存取數(shù)據(jù)類型占用字節(jié)數(shù)超過一個字節(jié)（8位數(shù)據(jù)）。
創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的深入分析存储器的位宽及与C的关系的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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