31ビットコンピューティング

コンピュータ アーキテクチャでは、31 ビットの 整数、メモリ アドレス、またはその他のデータユニットは 31ビット幅のものです。

1983年、IBMはSystem/370-XA メインフレームアーキテクチャに、 System/370の24ビット物理および仮想^[1]および移行期の24ビット仮想/ 26ビット物理^{[2] [3]}アドレッシングのアップグレードとして31ビットアドレッシングを導入しました。^{[4] [5]}この機能強化により、アドレス空間が128倍大きくなり、プログラムは16MBを超えるメモリ （「above the line」と呼ばれる）をアドレス指定できるようになりました。^{[6] [1]} COBOL、FORTRAN、後にLinux/390のサポートも含まれました。

1980年代初頭に、モトローラ68012が導入されました。モトローラ68010と同様に32ビットのデータレジスタとアドレスレジスタを備えていましたが、アドレスピンにアドレスの下位24ビットを提供する代わりに、アドレスピンにビット30を除くすべてのビットを提供しました。^[7]

Librascope LGP-30は初期の市販コンピュータでした。LGP-30は1956年に初めて製造され、^[8]小売価格は47,000ドルでした。^{[出典が必要]}これは2023年の時点で530,000ドルに相当します。^[9]

これは、4096 ワードのドラム メモリを備えた、バイナリの31 ビット ワード コンピュータでした。ドラム ワードごとに 32 ビットの場所がありましたが、実際に使用されたのは 31 ビットのみで、32 番目のビット時に「ヘッド内の磁束の復元」が可能でした。真空管の数は、ソリッド ステートダイオード ロジック、ビット シリアル アーキテクチャ、および 15 個のフリップフロップのそれぞれを複数回使用する ことで最小限に抑えられました。

LGP-30 は一般にデスク コンピュータと呼ばれていました。タイプライターの棚を除いた高さ、幅、奥行きは、33 x 44 x 26 インチ (84 x 112 x 66 cm) でした。重量は約 800 ポンド (360 kg) で、ユニットの移動を容易にする頑丈なキャスターが取り付けられていました。

System/360 （ 360/67以外）および初期のSystem/370アーキテクチャでは、汎用レジスタは32 ビット幅で、マシンは 32 ビットの算術演算を実行し、アドレスは常に 32 ビットのワードで格納されていたため、アーキテクチャは32 ビットと見なされていましたが、マシンはアドレスの上位 8 ビットを無視し、結果として24 ビットのアドレス指定になりました。

System/370-XAアーキテクチャとIBM Enterprise Systems Architectureでは、古いアプリケーションとの互換性のための24ビットアドレッシングモードに加えて、ワード内の上位ビット（ビット0）のみがアドレッシングで無視される31ビットアドレッシングモードがあります。例外として、モード切り替え命令もビット0を使用します。IBMが360/67の32ビットアドレッシングを実装しなかった理由は少なくとも2つあります。

1. ループ制御命令BXHとBXLE は符号付き比較を実行しました。
2. 既存のソフトウェアの多くは、ビット0をリスト終了インジケータとして使用していました。^[10]

64 ビットのz/Architecture は、古いアプリケーションとの互換性を保つために、24 ビットおよび 31 ビットのアドレス指定モードもサポートしています。

Ruby および Smalltalk 言語のインタープリタは、値がボックス化されていない整数かどうかを判別するために最下位ビットを使用します。つまり、32 ビット マシン (または32 ビット ポインターを持つ16 ビットマシン) では、31 ビット整数はボックス化されていません。オーバーフローが発生した場合、結果はボックス化されたオブジェクトに適合するため、割り当てとガベージ コレクションが必要になります。したがって、31 ビットの符号付き形式に適合しない 32 ビット値がある場合、それらのインタープリタでは非常に非効率的になります。64 ビット コンピューター上の 63 ビットのボックス化されていない整数についても同様です。同様の設計は、変数が任意の型の値を取ることができる LISP やその他の言語にも見られます。場合によっては、この種の設計に対するハードウェア サポートがありました。タグ付きアーキテクチャとLisp マシンを参照してください。