マイコンのビット数とクロック数

Question

マイコンの勉強をしています．まだまだ初心者で，とてもくだらない質問かもしれないのですが，マイコンのビット数について尋ねさせて下さい．

マイコンには8ビットマイコンとか16ビットマイコンとか32ビットマイコンとかありますよね．少し調べてみると，このnビットマイコンのnを，何と定めるかの厳格な定義はないようでレジスタの幅や内部データバスの幅などとなっているようですね（？）

これはつまり，1回で処理出来る，通信できるデータの大きさという理解でよろしいのでしょうか？16ビットマイコンは8ビットマイコンより8ビット大きいデータを処理出来るわけですから，2の8乗倍で256倍の速さってことですか？

と，いうことは，8ビットマイコン256MHzのマイコンは，16ビット1MHzのマイコンと同等の処理ができるということなのでしょうか？

回答お待ちしております．

HRI-Sankou · Accepted Answer

通常言う　８ビット　１６ビット　３２ビット　とは、ＣＰＵ内部のＡＬＵ（加算ようレジスタ）
のビット数で、マシン語１命令で扱えるビット数になります。
何ビットでもＣＰＵは、作れますが、アルファベットは、８ビットで構成されていますので、
８ビットの倍数での処理が便利なので、８，１６，３２ビットのＣＰＵが作られます。
処理するデーターが、文字（アルファベットなら８ビット、日本語なら１６ビット）なのか、
数字なのかによって処理のフローが異なりますので、何倍になるとは言えませんが、
文字を扱う場合で１６ビットが、８ビットの２倍の処理が出来ることは、ありません。
（アルファベットの場合は、１６ビット，３２ビットでも８ビットでの扱いになります）
（日本語の場合は、８ビット，３２ビットでも１６ビットでの扱いになります）
数字を扱う場合でも８ビットは、０～２５６まで、１６ビットは、０～６５５３６まで、
（符号付計算の場合は、８ビット＝－１２８～＋１２７，１６ビット＝－３２７６８～＋３２７６７）
の計算しか出来ないので複数回の計算によって処理しています。
８ビットで２回処理すれば、１６ビットで１回処理したのと同じですから
１６ビットが、８ビットの２倍強の処理が出来る程度になると思います。
グラフィックなどについては、不明です（ごめんなさい）
パソコンでの処理時間の多くは、入出力装置の処理速度によって左右されますので、
グラフィックや、写真などの処理が無ければビット数が２倍になっても処理速度が２倍には、
ならないと思ってください。

TXV12003 · Answer

有り得ませんが、全く同じ条件で比較した場合、１６ビットマイコンは８ビットマイコンの２倍の処理速度となります。
ただし、１６ビットマイコンに１命令当たり８ビットの情報しか処理させないのなら意味がありません。

例えば１バイト＝８ビットとして、１００バイトのデータを全てビット反転する処理が課せられたとします。
これを８ビットマイコンなら１００回の命令でこなします。
１６ビットマイコン向けに、１命令あたり２バイト（＝１６ビット）ずつ処理するようにプログラムを組んで処理させれば、５０回の命令でこなすことができます。

つまり処理能力は２倍なのですが、その能力を発揮するには、プログラムがそのように作られていないといけません。

Tacosan · Answer

「256倍」なんて極端な違いには (普通は) なりません. 扱えるデータの「値の範囲」は 256倍だけど, 実際に扱ってるデータの大きさそのものは結局「ビット数」なので 2倍しか違わない.

といっても, 「このnビットマイコンのnを，何と定めるかの厳格な定義はない」わけだから結局は実際の処理を実際のモノで試してみるしかないわねぇ. 事実, 「同クロックなら 16ビットプロセッサより速い」とすら言わしめた 8ビットプロセッサもあったわけだし.

マイコンのビット数とクロック数

通常言う ８ビット １６ビット ３２ビット とは、ＣＰＵ内部のＡＬＵ（加算ようレジスタ）

有り得ませんが、全く同じ条件で比較した場合、１６ビットマイコンは８ビットマイコンの２倍の処理速度となります。

「256倍」なんて極端な違いには (普通は) なりません. 扱えるデータの「値の範囲」は 256倍だけど, 実際に扱ってるデータの大きさそのものは結局「ビット数」なので 2倍しか違わない.

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