32bitコンピューティングについて

Question

こんにちは。

今回は基本的なことを伺います。
とあるサイトで下記の記事を見つけました。

32bitは2の32乗で約43億通りの組み合わせて表現できる。
サイズは4Gバイトとなる。
近年のメモリーは限界容量の4Gバイトにまで達しており、64bitコンピューティングへの普及が進んでいる。

ここで疑問なのですが、私は8bitは1バイトということが頭から離れず、
32bitは32×4の128バイトでない理由を知りたいと思います。
これがなぜ4Gバイトなのでしょう？

初歩的なことで申し訳ございませんが、よろしくお願いします。

SilverThaw · Accepted Answer

>これがなぜ4Gバイトなのでしょう？

すでに、質問分の中に書いてあります。
>32bitは2の32乗で約43億通りの組み合わせて表現できる。
からです。

>32bitは32×4の128バイト
は間違いではありませんが、「128バイト」というのは「メモリサイズ」という「数値」を扱う為の「入れ物の大きさ」になります。
ここで扱える数値が約43億なので4Gバイトのメモリを利用できるということになります。

kmee · Answer

>32bitは32×4の128バイト

32(アドレス)x4(=32/8:データ)
ですか?考え方はいいのですが、計算方法が違っています。

メモリには1単位毎(ここでは「単位」としておきます)に番号(アドレスと呼びます)が振ってあります。あるメモリの内容を知りたい、内容を書き換えたい、というときは、その番号を指定します。
その番号を何bit使うか(幅と呼びます)、で32bit,64bitといっています。
(今回はメモリの話なので、アドレス幅だけで話を進めます。細かいことを言うとややこしいので。例えば、8bitCPUでもアドレスは16bitだったりします)

使用できるアドレスは
1bitなら2通り 0,1
2bitなら4通り 00,01,10,11
3bitなら8通り 000,001,010,011,100,101,110,111
...と、1bit増えるごとに2倍ずつ増えます。
32bitでは2の32乗で約43億通り(4G)..というのはご質問にある通りです。


そこで、1アドレスを割り当てる単位なのですが。
32bitなのだから、32bit(=4byte)毎にすれば 4Gアドレス x 4Byte=16GB という考え方もあります。
が、現在一番使われているCPUが1byte毎にアドレスを振っているので、 4Gアドレス x 1Byte=4GBが最大となります。

digitalian · Answer

32ビットで表現できるメモリアドレス空間が4Gバイトなのです。

【メモリマップ図】
　　　　　　↓8ビット＝1バイト
0番地……00000000
1番地……00000000
2番地……00000000
：
：
2の32乗－1番地……00000000

2の32乗－1＝4294967295

CPUが直接アクセスできるメモリ空間が32ビットで表現されるということは、最大メモリアドレスは「2の32乗マイナス1」となります。だから、メモリは0番地から4294967295番地まであることになり、1番地につき1バイト記憶できるので、メモリサイズは4Gバイトとなります。

graycat000 · Answer

32bit の2進数で 0～4,294,967,295 の数値が表現できるとして，それがなぜ 4Gビットではなくて 4Gバイトなのか，というお話ですね？

アドレスとデータの関係を関係はご存じでしょうか？
メモリはアドレスを与えることで個々のデータにアクセスできることを思い出してください．つまり，メモリのサイズは「アドレスの総量 x 個々のデータサイズ」となります．

CPUによりますが，IntelのCPUは「バイトアドレッシング」と呼ばれる方式を取っています．これはつまりメモリの個々のデータサイズが 1バイト であることを示しています．

結局，IntelのCPUで32bitのアドレス範囲（総量）を持つ場合，メモリの総量は，

4,294,967,296 x 1バイト = 4G バイト

となります．

==
蛇足ですが，ほかにもCPUによっては「ワードアドレッシング」などを採用している物もあり，これはつまりメモリの個々のデータサイズが 4バイト であるようなCPUですが，もしそんなCPUの場合は32bitコンピューティングであったとしてもメモリの総量は

4,294,967,296 x 4バイト = 16G バイト

となります．
32bitコンピュータだからといって，必ずメモリの最大が4Gバイトというわけではありません．

shinh · Answer

メモリにアクセスする時に　メモリのアドレスを指定してアクセスします。
１バイト単位で　０番地のメモリ　　１番地のメモリ　という風に　（実際は３２ビットOSの場合は　一度に　４バイト単位で　アクセスしてますが　ちょっと置いといて）
３２ビット　２の３２乗　で　表現できる番地の範囲が　０　～　４２９４９６７２９５　であるので　４２９４９６７２９６　B（バイト）　のメモリを使用することが出来るということになります。
４２９４９６７２９６　B　＝　４１９４３０４　KB　＝　４０９６　MB　＝　４GB

32bitコンピューティングについて

>これがなぜ4Gバイトなのでしょう？

>32bitは32×4の128バイト

32ビットで表現できるメモリアドレス空間が4Gバイトなのです。

32bit の2進数で 0～4,294,967,295 の数値が表現できるとして，それがなぜ 4Gビットではなくて 4Gバイトなのか，というお話ですね？

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