字、半字、字节 | 从 CPU 架构到编程实践的数据类型解析

注：本文为 “字、半字、字节” 相关文章合辑。

略作重排，有互引，未整理去重。
如有内容异常，请看原文。

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WORD 是 2 Bytes 还是 4 Bytes？

enzo26 2013-07-13 12:50:37

对于嵌入式底层

1. 1 word 的大小与 CPU 结构有关

   • 32 位 CPU：1 word = 4 bytes
   • 64 位 CPU：1 word = 8 bytes

2. Half-Word

   • 在 32 位 CPU 中，半字的长度为 16 位，与 8 位 / 16 位处理器体系结构中字的长度一致。

3. 字节（Byte）

   • 在 8 位 / 16 位 / 32 位处理器体系结构中，字节的长度均为 8 位。

4. 实际应用示例

   • 在 ARM920T 数据手册中提到：

     Two 16KB caches are implemented, one for instructions, the other for data, both with an 8-word line size.
     实现了两个 16KB 的缓存，一个用于存储指令，另一个用于存储数据，两者的缓存行大小均为 8 个字。

     • 这里的 8-word 等于 32 bytes，而不是 16 bytes。
   • 由于 ARM920T 的缓存行大小为 32 字节，因此在 U-Boot 代码中会看到以下代码，异常处理是 32 字节对齐，以提高读取代码的效率：

     /*
     * exception handlers
     */
     .align 5
     undefined_instruction:
     get_bad_stack
     bad_save_user_regs
     bl   do_undefined_instruction
     .align   5
     software_interrupt:
     get_bad_stack
     bad_save_user_regs
     bl   do_software_interrupt
     .align   5
     prefetch_abort:
     get_bad_stack
     bad_save_user_regs
     bl   do_prefetch_abort
     .align   5
     data_abort:
     get_bad_stack
     bad_save_user_regs
     bl   do_data_abort
     

对于上层开发

在 Visual C++ 6.0 中

• BYTE、WORD 和 DWORD 本质上都是无符号整型，它们在 WINDEF.H 中被定义如下：

  typedef unsigned char    BYTE;
  typedef unsigned short   WORD;
  typedef unsigned long    DWORD;
  

• 在 Visual C++ 6.0 中：
  • char 型长度为 1 字节
  • short 型长度为 2 字节
  • int 和 long 型长度都为 4 字节
• 因此，BYTE、WORD 和 DWORD 定义的变量分别占用 1 字节、2 字节和 4 字节内存。

总结

• 在计算 WORD 的大小时，需要根据具体环境决定是 2 bytes 还是 4 bytes。

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字、半字、字节的定义

guosir_ 于 2017-10-25 20:47:54 发布

定义

• 字（Word） 的大小是根据处理器的特性决定的。
  • ARM 是 32-bit 处理器，因此它的字是 32-bit 的。
  • MSP430 是 16-bit 处理器，因此它的字是 16-bit 的。
• 半字（Half-Word） 的长度为字的一半。
  • 在 ARM 体系结构中，半字长度为 16-bit。
  • 在 MSP430 中，半字长度为 8-bit。
• 字节（Byte）：无论在哪个 CPU 上，字节的长度均为 8-bit。

CPU 分类

• CPU 按照其处理信息的字长可以分为：
  • 八位微处理器
  • 十六位微处理器
  • 三十二位微处理器
  • 六十四位微处理器

寻址能力

• CPU 的寻址能力以字节为单位。例如：
  • 32 位寻址的 CPU 可以寻址 (2^{32}) 个地址，即 4 GB。
  • 这也是为什么 32 位的 CPU 最大能搭配 4 GB 内存的原因，再多的话 CPU 就无法寻址了。

关于 int 类型的大小

• int 类型所占的字节数依赖于机器的字长：
  • 16 位机上，int 长度是 2 字节
  • 32 位机上，int 长度是 4 字节
  • 64 位机上，int 长度通常是 4 字节（具体取决于编译器和平台）
• 因此，在编码时不能想当然地写 2 或 4，而应使用 sizeof 来计算，例如 sizeof(int)，这样可以避免错误，同时提高程序的健壮性。

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字 (word)、字节 (byte)、半字 (half-word) 的理解

艺途心语于 2021-01-31 17:47:58 发布

概念

• 字定义：总线一般设计用来传输固定大小的数据，这块数据被称为字（word）。一个字包含的字节数（即字的大小）是各种计算机系统的基本参数，且在不同的操作系统中通常是不同的。

  CPU 按照其处理信息的字长可以分为：8 位微处理器、16 位微处理器、32 位微处理器以及 64 位微处理器。

  CPU 最大能查找的地址范围称为寻址能力，CPU 的寻址能力以字节为单位。例如，32 位寻址的 CPU 可以寻址 (2^{32}) 大小的地址，即 4 GB，这也是为什么 32 位的 CPU 最大能搭配 4 GB 内存的原因，再多的话 CPU 就无法寻址了。

• 字长（word size）

  • 字长也叫 字（word），CPU 和内存之间的数据传送单位通常是一个字长。
  • 字长 的大小取决于计算机的 数据总线 是多少位的。现代计算机的字长通常为 16 位、32 位或 64 位。

• 数据总线（data bus）

  • 用于传输数据，是双向三态的总线。它可以将 CPU 的数据传送到存储器或 I/O 接口等其他部件，也可以将其他部件的数据传送到 CPU。

• 地址总线（address bus）

  • 用于传输地址，是单向三态的总线。地址只能从 CPU 传向外部存储器或 I/O 端口。地址总线的位数决定了 CPU 可直接寻址的内存空间大小。

• 控制总线（control bus）

  • 用来传送控制信号和时序信号。

    控制信号中，有的是微处理器送往存储器和 I/O 接口电路的，如读 / 写信号、片选信号、中断响应信号等；也有是其他部件反馈给 CPU 的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。
    因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上，控制总线的具体情况主要取决于 CPU。

注意

• 字的大小取决于具体系统的总线宽度。如果是 32 位的系统，则一个字（word）是 4 个字节（byte）；如果是 64 位，则是 8 个字节（byte）。
• 无论操作系统的 位宽 是多少，1 byte = 8 bit，半字为字的一半，双字（double word）为字（word）的 2 倍，这一点是不变的。
• 一个 ASCII 字母占用 1 byte，一个汉字占用 2 byte。
• Intel 公司中用术语 字（word） 表示 16 位数据类型，双字（double word） 表示 32 位数据类型，四字（quad word） 表示 64 位数据类型。Intel 公司中无论是 32 位架构的机器还是 64 位架构的机器，它们都是从 16 位架构的基础上扩展的。

ARM 架构中的字节、半字、字理解

• 字节（byte）：在 ARM 体系结构和 8 位 / 16 位处理器体系结构中，字节的长度均为 8 位。
• 半字（Half-Word）：在 ARM 体系结构中，半字的长度为 16 位，2 个字节。这与 8 位 / 16 位处理器体系结构中字的长度一致。
• 字（word）：
  • 在 ARM 体系结构中，字的长度为 32 位（bit），4 个字节（byte）。
  • 在 8 位 / 16 位处理器体系结构中，字的长度一般为 16 位（bit），2 个字节。

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字、半字、字节理解

Awen_y 于 2023-04-02 14:08:40 发布

前言

计算机中所说的字（word）、半字（Half-word）、字节（Byte）与我们平时所说的“字”的概念是不一样的，且针对不同平台，其大小长度也不相同。

一、根据处理器数据位宽区分

• 字长：字长也叫字（word），是 CPU 和内存之间的数据传送单位。字长决定了处理器一次可以处理的二进制代码的长度，同时决定了其通用寄存器、内存储器、运算器的位数和数据总线宽度。我们所说的 8 位处理器、16 位处理器、32 位处理器、64 位处理器就是根据其字长的不同来区分的。
• 字（word）：总线一般设计用来传输固定大小的数据，这块数据被称为字。其大小取决于具体系统的总线宽度。
• 半字（Half-Word）：可以理解为字的一半的长度，但有例外，例如 ARM 的 16 位处理器的字和半字都是 16 位。
• 字节（Byte）：无论操作系统的位宽如何，8 位（bit）为一个字节（1 Byte）。

二、根据处理器平台区分

字的长度不仅与处理器字长相关，还与平台有关：

Intel 平台

Intel 处理器平台	64 位处理器	32 位处理器	16 位处理器
字（word）	16 位	16 位	16 位
半字（Half-Word）	8 位	8 位	8 位
字节（Byte）	8 位	8 位	8 位
双字（double word）	32 位	32 位	32 位

Intel 公司中无论是 32 位架构的机器还是 64 位架构的机器，都是从 16 位架构的基础上扩展的。

ARM 平台

ARM 处理器平台	32 位处理器	8/16 位处理器
字（word）	32 位	16 位
半字（Half-Word）	16 位	16 位
字节（Byte）	8 位	8 位
双字（double word）	64 位	32 位

注意：一个 ASCII 字母占用 1 byte，一个汉字占用 2 byte。

总结

因此，单纯问一个字占多少字节或多少位是没有意义的。

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ARM 中的字、半字、字节是多少位？

wwwlyj123321 于 2018-06-25 09:19:37 发布

一、对于嵌入式底层开发

• 字（Word）：在 ARM 体系结构中，字的长度为 32 位；在 8 位 / 16 位处理器体系结构中，字的长度一般为 16 位。
• 半字（Half-Word）：在 ARM 体系结构中，半字的长度为 16 位，与 8 位 / 16 位处理器体系结构中字的长度一致。
• 字节（Byte）：在 ARM 体系结构和 8 位 / 16 位处理器体系结构中，字节的长度均为 8 位。

ARM 采用的是 32 位架构。ARM 约定如下：

• Byte ： 8 bits
• Halfword ：16 bits（2 byte）
• Word ：32 bits（4 byte）

二、对于应用程序开发

1. 字节（byte）：8 bit，即 8 个二进制位，一个 ASCII 字母占用的空间。
2. 字（word）：16 bit，一个汉字占用的空间。
3. 双字（dword）：32 bit。

例如在 Visual C++ 6.0 中，BYTE、WORD 和 DWORD 本质上都是一种无符号整型，它们在 WINDEF.H 中被定义如下：

typedef unsigned char       BYTE;
typedef unsigned short      WORD;
typedef unsigned long       DWORD;

也就是说，BYTE 是无符号的 char 型（char 型本质上也是一种 1 个字节的整型），WORD 是无符号 short 型，DWORD 是无符号 long 型。在 Visual C++ 6.0 中，char 型长度为 1 字节，short 型长度为 2 字节，int 和 long 型长度都为 4 字节，因此可以认为 BYTE、WORD 和 DWORD 定义的变量分别获得了 1 字节、2 字节和 4 字节内存。

从 Windows 的计算器也能看出一些端倪：

注：我的电脑是 WIN7 64BIT，CPU 是 I5 系列。可以看出这个计算器与电脑的操作系统和 CPU 的位数无关。

我在 VS2010 实验的结果如下：

系统环境：WIN7 64BIT 旗舰版

VS2010 64BIT

工程配置属性为 WIN32 和 X64 的结果都如下所示：

总结

字节永远是 8 bit，字的大小依赖于平台（可以通过 sizeof() 函数进行查看），但可以确定的是，字是多少位，半字永远是字的一半，双字永远是字的 2 倍大小。

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【stm32f103 学习笔记】字、半字、字节和 sizeof（）

MindfulBeing 2018-05-01

定义

• 字、半字是根据处理器的特性决定的；字节则都是 8 bit。
• sizeof() 返回一个数据类型的占用地址长度，增强程序在不同处理器间的兼容性。

CPU 按照其处理信息的字长可以分为：八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等。

CPU 最大能查找的地址范围称为寻址能力，CPU 的寻址能力以字节为单位。例如，32 位寻址的 CPU 可以寻址 (2^{32}) 大小的地址，即 4 GB，这也是为什么 32 位的 CPU 最大能搭配 4 GB 内存的原因，再多的话 CPU 就无法寻址了。

几个处理器比较

1. STM32

   • STM32 是 32 bit 处理器，所以它的字是 32 bit（一次处理 4 字节长度的数据）。半字自然就是 16 bit（2 字节），字节是 8 bit。
   • STM32 和传统的 ARM 相比最大的好处就是不需要对齐，三种类型的数据可以在内存中无缝存放。而传统的 ARM7 或 ARM9 等是按照地址对齐的，即不管 8 bit 或者 16 bit 的数据都要占用 4 个字节的空间，这样的结果就是造成内存的浪费。
   • 寄存器的访问：
     • 半字型的寄存器用 u16 类型的变量访问，u8 只能访问低 8 位，u32 读的时候没问题，写的时候会因编译器的不同而出现偏差。

2. MSP430

   • MSP430 是 16 bit 处理器，所以它的字是 16 bit。半字 = 字节 = 8 bit。

sizeof() 的使用

示例 1：int 类型的大小

VC++ 默认 int 是 long int, 长度是 4
TC 默认 int 是 short int, 长度是 2

int 类型所占的字节数依赖于机器的字长，有 16 位、32 位、64 位。我们现在所说的 32 位机、64 位机就是指这个。在 16 位机上 int 长度是 2，在 32 位机上长度是 4。因此，在编码时需要写 int 长度时，不能想当然地写 2 或 4，而应使用 sizeof 来计算，如 sizeof(int)，这样可以避免错误，同时提高程序的兼容性。

示例 2：内存分配

假设 A 机器 int 占用 2 个字节，B 机器占用 4 字节，申请内存存放一个 int 数据。

如果写入：

int *i = (int*)malloc(2);

那么在 A 机器中能正常运行，但在 B 机器上则会报错。正确的写法是：

int *i = (int*)malloc(sizeof(int));

这样 A、B 机器中都能兼容。

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参考资料

• WORD 是 2Bytes 还是 4bytes？-enzo26-ChinaUnix博客
  http://blog.chinaunix.net/uid-21977330-id-3801847.html

• 字、半字、字节的定义 - CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/guosir_/article/details/78346472

• 字 (word)、字节 (byte)、半字 (half-word) 的理解_word byte-CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/breadheart/article/details/113482110

• 字、半字、字节理解 - CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/Yin_w/article/details/129909536

• ARM 中的字、半字、字节是多少位？ - CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/wwwlyj123321/article/details/80796974

• 【stm32f103 学习笔记】字、半字、字节和 sizeof（）- 电子工程世界
  https://news.eeworld.com.cn/mcu/article_2018050138902.html