バイトアドレッシング

ハードウェアアーキテクチャにおけるバイトアドレッシングは、個々のバイトへのアクセスをサポートします。バイトアドレッシングを備えたコンピュータは、ワード単位でデータにアクセスするワードアドレス指定可能なアーキテクチャ（ワードマシン）とは対照的に、バイトマシンと呼ばれることもあります。^{[1] [2]}

デジタル記憶域の基本単位はビットで、単一の 0 または 1 を格納します。多くの一般的な命令セットアーキテクチャは、一度に 8 ビットを超えるデータのアドレス指定が可能です。たとえば、32 ビットのx86プロセッサには 32 ビットの汎用レジスタがあり、1 つの命令で 32 ビット (4 バイト) のデータを処理できます。ただし、メモリ内のデータの長さはさまざまです。バイト アドレス指定をサポートする命令セットは、ワード長よりも狭い単位でのデータ アクセスをサポートします。Intel 8008などの 8 ビット プロセッサは 8 ビットをアドレス指定しますが、これはアキュムレータやその他のレジスタの全幅であるため、バイト アドレス指定可能またはワード アドレス指定可能のいずれかと見なすことができます。32 ビットの x86 プロセッサは、8 ビット単位でメモリをアドレス指定しますが、32 ビットの汎用レジスタがあり、1 つの命令で 32 ビット項目を操作できるため、バイト アドレス指定可能です。

ワード アドレス指定の利点は、同じビット数でより多くのメモリをアドレス指定できることです。IBM 7094 は 15 ビットのアドレスなので、36 ビットの 32,768 ワードをアドレス指定できます。マシンは、アドレス指定可能なメモリを完全に備えた状態で構築されることがよくありました。6 ビットの 32,768 バイトをアドレス指定しても、科学や工学のユーザーにとってはそれほど役に立たなかったでしょう。または、32 ビットの x86 プロセッサを考えてみましょう。32 ビットの線形アドレスは、40 億の異なる項目をアドレス指定できます。ワード アドレス指定を使用すると、32 ビット プロセッサは 4 ギガワードをアドレス指定できます。または、最新の 8 ビット バイトを使用すると 16 ギガバイトをアドレス指定できます。386 とその後継機がワード アドレス指定を使用していたら、科学者、エンジニア、ゲーマーは、32 ビット マシンで 4 倍の大きさのプログラムを実行できました。ただし、ワード プロセッシング、HTML のレンダリング、およびその他のすべてのテキスト アプリケーションは、実行速度が遅くなったでしょう。

コンピュータが高価で、科学や工学にのみ、または主に使用されていた時代は、ワード アドレス指定が当然のモードでした。テキスト処理にコンピュータを使用する方がコスト効率が良くなるにつれて、ハードウェア設計者はバイト アドレス指定に移行しました。

バイト アドレッシングが便利な理由を説明するために、ワード アドレッシングが可能でバイトの概念がないIBM 7094を考えてみます。36 ビット ワードがあり、6 ビットの文字コードを 1 ワードあたり 6 個格納します。文字列の 16 番目の文字を変更するには、プログラムはこれが文字列の 3 番目のワードの 4 番目の文字であると判断し、3 番目のワードをフェッチし、4 番目の文字の古い値をレジスタに保持されている値からビット単位でまたは新しい値でマスクし、変更したワードを格納し直す必要があります。これには少なくとも 6 つのマシン命令が必要です。通常、これらはサブルーチンに割り当てられるため、1 つの文字の格納またはフェッチのたびに、サブルーチンを呼び出して戻るオーバーヘッドが発生します。バイト アドレッシングを使用すると、これを 1 つの命令で実現できます。つまり、この文字コードをそのバイト アドレスに格納します。テキスト プログラムは記述が簡単で、サイズが小さく、実行が高速です。

PDP-6/10やGE-600 / Honeywell 6000シリーズなど、ワード アドレス指定を使用する一部のシステムには、バイトに効率的にアクセスするための特別なメカニズムが備わっています。

PDP-6/10 では、特別な命令が、ワードアドレス、ビットオフセット、およびビット幅を含むバイトポインターに対して動作しました。LDB / DPB命令は 1 バイトをロードまたは格納し、IBP命令はバイトポインターをインクリメントし、ILDB / IDPB命令はバイトポインターをインクリメントしてから次のバイトをロードまたは格納しました。これらの命令は、任意の幅のビットフィールドに対して動作できました。[ ^{3] : 2-85–2-89}プログラムはこの柔軟性を活用しました。小文字を必要としないプログラムでは、効率を上げるために6 ビットバイトの制限付き文字セットを使用しました。ほとんどは、未使用のビットが 1 つある 5 ビットを 1 ワードにパックした7 ビット ASCII を使用しました。C実装では、すべてのメモリがバイトアドレス可能である必要があるため、9 ビットバイトを使用しました。

GE/ハネウェルのマシンでは、特別な間接アドレッシングモードをほとんどの命令タイプで使用でき、6ビットまたは9ビットのバイトで動作できるバイトポインタで操作できました。^[4]

これらのマシンはどちらも、もともとバイトへのランダムアクセスを直接サポートしていなかったため、バイトポインタを現在指しているバイトのNバイト前またはNバイト後に調整するには、複数の命令のシーケンスが必要でした。KL10 PDP-10モデルでは、IBP命令が拡張され、「バイトポインタ調整」命令ADJBPになり、バイトポインタを任意のバイト数だけ調整できるようになりました。^{[3] : 2-89–2-91}

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