为什么这个微处理器具有 16 位地址总线却被称为“8 位”？

Question 1

“位数”由可用的操作模式决定。虽然有一些（尴尬）处理 16 位值，它确实具有独特的 8 位风格。

操作数/寄存器仅为 8 位，ALU 为 8 位。甚至堆栈指针寄存器 S 也仅为 8 位（内部在高字节中添加了 0x01__ 前缀，以将堆栈从“零页”移出……是的，最大堆栈大小为 256 字节）。只有程序计数器 ( PC) 是 16 位。

要使用 16 位可寻址 RAM（除了加载指令外），计算地址（而不是固定地址，后者可以包含在机器代码中），必须使用零页地址……例如LDA ($24),Y，它将获取存储在 0x24 和 0x25 的 16 位基“指针”，添加 8 位Y（将其视为索引或字节偏移量），然后将 8 位内容从此地址移动到A。因此，“操作系统”未使用且可供程序使用的“零页”（0x00-0xff）上的两个相邻字节在 6502 上非常抢手；）

Z80 处理器系列也类似。两个 8 位寄存器可以一起使用（例如HL，恰当地命名为高的和低的) 形成 16 位地址……但处理器仍被视为 8 位。Intel 8068 有一个 20 位地址总线，但它是一个 16 位处理器。因此地址总线“位数”根本不决定处理器位数。寄存器大小/加载指令更为重要 :)

Answer

“位数”由可用的操作模式决定。虽然有一些（尴尬）处理 16 位值，它确实具有独特的 8 位风格。

操作数/寄存器仅为 8 位，ALU 为 8 位。甚至堆栈指针寄存器 S 也仅为 8 位（内部在高字节中添加了 0x01__ 前缀，以将堆栈从“零页”移出……是的，最大堆栈大小为 256 字节）。只有程序计数器 ( PC) 是 16 位。

要使用 16 位可寻址 RAM（除了加载指令外），计算地址（而不是固定地址，后者可以包含在机器代码中），必须使用零页地址……例如LDA ($24),Y，它将获取存储在 0x24 和 0x25 的 16 位基“指针”，添加 8 位Y（将其视为索引或字节偏移量），然后将 8 位内容从此地址移动到A。因此，“操作系统”未使用且可供程序使用的“零页”（0x00-0xff）上的两个相邻字节在 6502 上非常抢手；）

Z80 处理器系列也类似。两个 8 位寄存器可以一起使用（例如HL，恰当地命名为高的和低的) 形成 16 位地址……但处理器仍被视为 8 位。Intel 8068 有一个 20 位地址总线，但它是一个 16 位处理器。因此地址总线“位数”根本不决定处理器位数。寄存器大小/加载指令更为重要 :)

Question 2

CPU 中有很多东西可以具有 X 位。

寄存器的宽度（通常关注参与 ALU 操作的寄存器，例如累加器或通用寄存器 - 或告诉 CPU 在哪里获取下一条指令的特定寄存器，通常称为程序计数器 [PC] 或指令指针 [IP]）
操作码的宽度（如果所有指令都是固定宽度）
指令的地址操作数的最大宽度 - PC 或 IP 通常必须这么宽，以便 CPU 可以从所有内存执行。
外部数据总线的宽度 - 当大多数 CPU 指令处理 16 位（例如 68008）时，可能会出现较慢的“多路复用”8 位数据总线。
外部地址总线的宽度（CPU 上的地址引脚数量） - 可能与指令地址操作数的最大宽度不匹配。

所有这些都可能不同。

1 和 2 可能是说明 CPU 是 X 位的最具影响力的因素。

有时界限并不明确，指定可能更多地与传统或它与之接口的外部芯片/设备的类型有关。

6502 具有 8 位寄存器（PC 除外，其为 16 位），但具有 16 个地址位。
- 所有接受地址操作数的指令在 1 字节指令后都有 2 个字节来标识地址。
- 例外：有“零页”指令，它以 1 个字节作为地址，并假定地址的高位字节为 0。这些指令速度更快。
- 尽管它可以处理 16 位宽的地址，但无论如何都很难将其称为 16 位芯片。
Z80 具有 8 位寄存器（16 位指令指针）和 16 个地址位，就像 6502 一样。
- 所有接受地址操作数的指令在 1 字节指令后都有 2 个字节来标识地址。
- 某些寄存器可以配对（BC、DE、HL）以像 16 位寄存器一样工作。此外，还有两个仅 16 位的寄存器 IX 和 IY。这使得 Z80 非常具有“16 位”特色
- 没有零页，但是寄存器具有很大的灵活性。

大多数人会将 Z80 称为 8 位 CPU，但它具有很多“16 位”特性。

68000 通常被称为 16 位 CPU，但它有 24 条地址线（我认为后来的版本有更多）。

有很多地址（D 和 A 寄存器）——全部 32 位宽。但（某些）指令可以选择只处理低 8 位（对于 D 寄存器）或低 16 位（仅限 A 寄存器）。
68000 上的内存操作数都是 32 位宽。
指令是 16 位宽（并且组织良好），但是有“Q”指令，ADDQ、MOVEQ 使用指令本身的低 8 位作为操作数。
处理字（16 位）的操作必须与偶数地址对齐。

因此，尽管 68000 传统上被认为是 16 位 CPU，但它具有很多“32 位”特性，并且仍然具有处理 8 位数量的方面。

还有许多模糊的界限。8086 的段寄存器确实很奇怪 - 使用段的概念将 16 位地址变成更大地址空间的“窗口”。

对于现代 x86 CPU，由于指令集扩展到几十年并且由 AMD 独立于英特尔运营，反之亦然。

但是从 80386 开始，指令指针长期以来一直是 32 位（处理器模式可以执行旧的 CS:IP 操作以实现 DOS 兼容），但在 64 位模式下则是 64 位。

在 16 位 x86 时代，IP 是 16 位，但名为 CS 的“段寄存器”会使实际地址变为 CS 乘以 16 加上 IP - 存在只修改 IP 的近跳转和同时修改 IP 的远跳转。x86 长期以来一直是一团糟。

即使 64 位 x86 CPU 具有 64 位宽的寄存器，在需要时仍可以只处理各种寄存器的前 8 位。然后，CPU 的浮点/SIMD 部分可能具有宽达 512 位的寄存器，但这些不是“通用”寄存器。

Answer