8位单片机与32位单片机

8位单片机与32位单片机

8位与32位指的是什么

单片机的8位或32位说的是什么呢？要搞懂这个问题，首先要搞明白8位或32位说的是单片机上的哪一个部件。

这是单片机的内部框图。单片机内部由这么多部件构成，并不单单是一个CPU，它内部还集成了很多其它部件。我们平时所说的这个单片机是多少位的，说的是这个单片机的CPU是多少位的，而和其他部件无关。而CPU也是由很多部件构成的，真正决定这个单片机或者处理器是多少位的是ALU。

ALU是Arithmetic logic unit的首字母缩写，即逻辑运算单元。CPU是单片机的核心，而ALU是CPU的核心。CPU所有的运算靠的都是ALU。它专门执行算术和逻辑运算，例如加减乘除运算，与或非逻辑运算。我们所说的这个单片机是多少位的，其实说的是ALU的位数。8位单片机的ALU是8位的，8位的ALU一次最多可以处理8位数据，比如计算两个8位二进制数相加。而32位单片机的ALU是32位的，一次可以计算两个32位二进制数相加。

那8位机可以进行16位或者32位的计算吗？这也是可以的，但是相对麻烦一些。比如当我们对8位单片机编程时所定义的int型数据就是16位的。那么8位机就需要把这个16位数分成两个8位数，分别计算。计算32位数据也是一样，在8位机当中，我们定义的long int整型数据其实是32位的，这样8位单片机就要把32位数据分成4个8位数分别计算。如果是32位单片机，则它的ALU是32位的，计算32位数据只需要一次运算就完事了，这就是32位单片机的优势所在。而对于计算8位数据，8位单片机或者32位单片机在速度上几乎差不多。

ALU和数据总线

ALU和其他外设的数据传输靠的是数据总线。所以我们一般的说法是8位单片机中的8位指的是数据总线的位宽是8位。但其本质上还是它的ALU一次性最多能处理多少位数据。数据总线是传输数据的，比如数据总线传输的是1010 0101，那么RAM的某一个字节就会存储1010 0101.但是RAM存储器有很多个字节，我们怎么确定要给哪一个字节存储数据呢？这就要靠地址总线了，它可以指定给RAM存储器的哪一个字节存储数据。在RAM存储器的最开始有一个称为地址译码器的部件。

地址总线和译码器

这是一个两位译码器，它有两个输入，四个输出。如果我们给它输入00，它的第一根线输出1（高电平），此时只有一个RAM字节可以被数据总线写入。而给它输入10，它的第三根线输出1（高电平），指向第三个RAM字节。以此类推，它可以单独控制每一根线的输出1.在最开始，8位单片机的地址总线是8位的，对应的RAM存储器的地址译码器也是8位的，则它最多可以寻址到256个字节，即这种单片机的RAM最大可以扩展到256字节。后来256个字节不够用了，人们把8位机的地址总线扩展到了16位，此时它可以寻址65536个字节，也就是64KB的RAM空间。虽然地址总线是16位的，但是数据总线还是8位的，所以它还是8位单片机。

随着技术的发展，64KB的内存逐渐无法满足人们的需要，所以32位CPU就显示出它的优势来了。它不仅有32位的数据总线，地址总线也扩展到了32位，这样它可以寻址的内存空间就达到了42亿多字节，即4GB。在嵌入式领域几乎用不到4GB的内存空间。

虽然在嵌入式领域用不到这么多内存，但是在桌面端，CPU对RAM的要求却很高。比如32位的电脑处理器，4GB内存早已不能满足人们的需求。后来的故事我们也都知道了，32位处理器也慢慢被淘汰了，64位处理器开始大行其道。