Unter 32-Bit-Architektur versteht man in der EDV eine Prozessorarchitektur , deren Verarbeitungsbreite 32 Bit betragt. Prozessoren , die eine 32-Bit-Architektur verwenden, werden haufig auch als ?32-Bit-Prozessoren“ bezeichnet. Analog dazu werden auch Computerprogramme , die auf eine solche Architektur ausgelegt sind, mit dem Attribut 32-Bit versehen (z. B. ?32-Bit- Betriebssystem “). ^[1]

Architekturen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

• von Digital beziehungsweise spater Compaq die VAX -Architektur (32-Bit ab 1977 im VAX-11 Superminicomputer )
• von National Semiconductor die NS320xx -Serie (ab 1977)
• von Intel , AMD und Anderen gebaute Prozessoren der x86 -Familie (ab 1978, volle 32-Bit-Architektur mit i386 ab 1985, seit 2003 mit x64 auch eine 64-Bit-Architektur )
• von Motorola die 68000er-Familie (ab 1979, volle 32-Bit-Architektur mit 68020 ab 1984)
• von MIPS (spater SGI ) die MIPS-Architektur (32 Bit ab 1985 und als 64 Bit ab 1991)
• von ARM die Arm-Architektur , lizenziert an zahlreiche Prozessorhersteller (32-Bit ab 1985 und 64-Bit ab 2013)
• von Sun Microsystems die SPARC -Serie (32 Bit ab 1987 und als 64-Bit UltraSPARC ab 1995)
• von Apple / IBM /Motorola die PowerPC -Serie (32-Bit und 64 Bit, beide ab 1992)
• von Infineon die TriCore -Architektur (ab 1999)
• von Atmel die AVR32 -Architektur (ab 2006)
• DLX-Mikroprozessor : hypothetische 32-Bit-Architektur

… sowie diverse weitere Designs.

Design [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Vereinfacht dargestellt bedeutet 32 Bit , dass die Prozessoren durch ihr ALU -Design so ausgelegt sind, dass zwei 32-Bit-Zahlen (also 4 Byte ) gleichzeitig verarbeitet werden konnen (beispielsweise zwei 4-Byte-Zahlen addieren). ^[2] Das schließt die externe und interne Gestaltung von Datenbus und die Breite des Registersatzes mit ein. Dies gilt analog fur die gangigen Adressierungs-Arten, wobei die Bitbreite der Recheneinheit sich grundsatzlich von der der Adresseinheit ^[3] unterscheiden kann (wie etwa auch bei 64-Bit -Prozessoren).

Vorteile [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Vorteile von hoherbittigen Prozessorarchitekturen liegen in der einfacheren Berechnung großerer Integer-Werte (durch die breitere ALU), was zum Beispiel Vorteile bei Verschlusselungsalgorithmen , grafischen Berechnungen (zum Beispiel Festkommaarithmetik fur Computerspiele), 32-Bit-Dateisystemen oder Multimediaformaten ( MPEG-2 , MP3 ) mit sich bringt. Auch bringt die Erweiterung zu 32 Bit die Moglichkeit mit, bis zu 4 Gibibyte Arbeitsspeicher zu arbeiten, was zum Vergleich zu 16-Bit, welches nur 16 Mebibyte verarbeiten kann, eine enorme Verbesserung darstellte. ^[4]

Probleme [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Bei weiterentwickelten Architekturen, die 32-Bit-Erweiterungen erhalten haben, kann allerdings ohne speziell angepasste Betriebssysteme in der Regel kein großer Vorteil aus dem Wechsel von 16- Bit - auf 32-Bit-Prozessoren gezogen werden.

Ahnlich wie bei SIMD - oder AltiVec -Erweiterungen ist also auch fur 32-Bit-Systeme gewohnlich speziell angepasste Software notig. ^[5]

Allerdings verfugte nicht jedes System mit 32 Bit breitem Datenpfad auch uber einen 32 Bit breiten Adresspfad , also einen 4-GiB- Adressraum . Bei alteren IBM-Großrechnern ( System/360 und System/370 ) wurden nur 24 Bit zur Adressierung verwendet (16-MiB-Adressraum). ^[6] Da das uberzahlige Byte von Betriebssystem und Anwendungsprogrammen fur Flagbits genutzt wurde, war der Ubergang zur 31-Bit-Adressierung (2-GiB-Adressraum) mit nur noch einem Flagbit komplex. In einigen Systemen ist der Adresspfad schmaler oder großer als 32 Bit ? beispielsweise konnen seit dem Pentium Pro einige x86-Prozessoren mit 36 Bit adressieren, was einem Adressraum von 64 GiB entspricht ( Physikalische Adresserweiterung ).

Ein anderes Problem ist das Jahr-2038-Problem .

Programmiermodell [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Unter der Programmiersprache C schlagt sich die Anzahl der Bits insbesondere bei der Große der Datentypen void* , int und manchmal auch bei long , sowie deren vorzeichenlosen Pendants, nieder. Mit der Verbreitung von 32-Bit-Architekturen hat man hierbei in der Regel die drei Typen gleichermaßen auf die Breite von 32 Bit gesetzt, so dass Daten von Int-Typ, Long-Typ und Zeiger-Typ gleich sind. Dieses nennt man abgekurzt ILP32 . Zur Abwartskompatibilitat mit der 16-Bit-Architektur, die meist als IP16 ausgefuhrt wurde, hatte man teils auch den Int-Typ bei 16-Bit gelassen, genannt LP32, oder den Long-Typ auf doppelte Breite von 64-Bit gesetzt, genannt IP32. ^[7] Die ersten Versionen von DOS/Windows und Mac-OS arbeiteten mit jener LP32 und 16-Bit ?int“, wahrend fruhe Ultrix-Versionen mit IP32 und 64-Bit ?long“ arbeiteten. Derlei Programmiermodelle haben sich jedoch nicht durchgesetzt ? alle heutigen unixartigen 32-Bit-Betriebssysteme drucken die 32-Bit-Architektur in einem ILP32-Typenmodell aus.

Der "long long" Datentyp in C wurde erst im Zuge der Standardisierung fur C99 (ab 1995) eingefuhrt um den Wildwuchs vorheriger Definitionen zu ersetzen. ^[8] Er hatte sich im Unix-Umfeld eingeburgert um Software gleichzeitig fur ILP32 und LP64 der aufkommenden 64-Bit-Architekturen zu schreiben, womit "long" und "pointer" jeweils die gleiche Große haben, und die 64-Bit Arithmetik gleichermaßen verfugbar ist. Der zugehorige 64-Bit Large File Support , um auch in ILP32 Systemen noch große Dateien verarbeiten zu konnen, wurde in Single UNIX Specification Version 2 (UNIX 98) eingefuhrt, ^[9] basierend auf dem herstellerubergreifenden ?Large File Summit“ von 1996. ^[10]

Siehe auch [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

• 4-GB-Grenze , Arbeitsspeicher

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

1. ↑ Harry Phillips: New Perspectives on Microsoft Windows Vista for Power Users . Cengage Learning, 2008, ISBN 978-1-4239-0603-2 , S.   16 (englisch, eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
2. ↑ Grundlagen der Informatik: ALU und Speicher ( PDF , ? 200 kB) ? bei der TH-Nurnberg (veroffentlicht [oder zuletzt hochgeladen] am 28. November 2002)
3. ↑ … auch Adresswerk (oder englisch address unit und kurz AU ) genannt, siehe auch Adresseinheit (AU) & Busschnittstelle (BIU) (bei TecChannel , am 18. Oktober 1999)
4. ↑ Das 4GB Problem ? WB Wiki. Abgerufen am 2. Juli 2018 .  
5. ↑ Axel Vahldiek: Kompatibilitatsprobleme: Umstieg von 32 auf 64 Bit. Abgerufen am 2. Juli 2018 .  
6. ↑ chessprogramming ? IBM 360. Abgerufen am 2. Juli 2018 .  
7. ↑ IBM Knowledge Center. Abgerufen am 2. Juli 2018 (amerikanisches Englisch).  
8. ↑ Rationale for International Standard ? Programming Languages ? C. (PDF) The Open Group, April 2003, abgerufen am 13. Mai 2020 .  
9. ↑ unix.org
10. ↑ Adding Large File Support to the Single UNIX® Specification. The Open Group, 14. August 1996, abgerufen am 13. Mai 2020 .  
11. ↑ Sergey Vasiliev: The forgotten problems of 64-bit programs development. 14. August 2014, abgerufen am 13. Mai 2020 (englisch).  
12. ↑ Das Datenmodell ist eine Eigenschaft des Compilers unter dem entsprechenden Target-Betriebssystems, nicht des Betriebssystems allein.
13. ↑ Compaq C Language Reference Manual: Chapter 3 Data Types. In: Hewlett Packard Enterprise. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfugbar) am 4. Dezember 2020 ; abgerufen am 5. September 2023 (englisch).  

Prozessorarchitekturen

	nach Wortbreite	1-Bit-Architektur  ? Bit-Slice-Architektur  ? 4-Bit-Architektur  ? 8-Bit-Architektur  ? 16-Bit-Architektur  ? 32-Bit-Architektur  ? 64-Bit-Architektur
	nach Befehlssatzaufbau	CISC  ? EPIC  ? NISC  ? RISC  ? VLIW  ? Mikroarchitektur
	mit Optimierung fur Einsatzzweck	(Haupt-)Prozessor  ? Grafikprozessor  ? GPGPU  ? Streamprozessor  ? Soundprozessor  ? Gleitkommaeinheit  ? Netzwerkprozessor  ? Physikbeschleuniger  ? Vektorprozessor  ? TensorFlow Processing Unit