En arquitectura informática , la informática de 32 bits se refiere a sistemas informáticos con un procesador , memoria y otros componentes importantes del sistema que operan con datos en unidades de 32 bits . [1] [2] En comparación con anchos de bits más pequeños, las computadoras de 32 bits pueden realizar cálculos grandes de manera más eficiente y procesar más datos por ciclo de reloj. Las computadoras personales típicas de 32 bits también tienen un bus de direcciones de 32 bits , lo que permite acceder a hasta 4 GB de RAM , mucho más de lo que permitían las generaciones anteriores de arquitectura de sistemas. [3]
Los diseños de 32 bits se han utilizado desde los primeros días de la informática electrónica, en sistemas experimentales y luego en grandes sistemas mainframe y minicomputadores . El primer microprocesador híbrido de 16/32 bits , el Motorola 68000 , se introdujo a finales de los años 1970 y se utilizó en sistemas como el Apple Macintosh original . Los microprocesadores totalmente de 32 bits, como HP FOCUS , Motorola 68020 e Intel 80386 , se lanzaron entre principios y mediados de los años 1980 y se volvieron dominantes a principios de los años 1990. Esta generación de computadoras personales coincidió y permitió la primera adopción masiva de la World Wide Web . Si bien las arquitecturas de 32 bits todavía se utilizan ampliamente en aplicaciones específicas, el mercado de PC y servidores ha pasado a 64 bits con x86-64 desde mediados de la década de 2000, con una memoria instalada que a menudo excede los límites de direcciones RAM 4G de 32 bits en el nivel de entrada. ordenadores. La última generación de teléfonos móviles también ha pasado a 64 bits.
Un registro de 32 bits puede almacenar 2 32 valores diferentes. El rango de valores enteros que se pueden almacenar en 32 bits depende de la representación entera utilizada. Con las dos representaciones más comunes, el rango es de 0 a 4.294.967.295 (2 32 − 1) para la representación como un número binario ( sin signo ) y de −2.147.483.648 (−2 31 ) a 2.147.483.647 (2 31 − 1) para la representación como complemento a dos .
Una consecuencia importante es que un procesador con direcciones de memoria de 32 bits puede acceder directamente como máximo a 4 GiB de memoria direccionable por bytes (aunque en la práctica el límite puede ser menor).
La primera computadora electrónica con programa almacenado del mundo , la Manchester Baby , utilizó una arquitectura de 32 bits en 1948, aunque fue sólo una prueba de concepto y tenía poca capacidad práctica. Contenía sólo 32 palabras de 32 bits de RAM en un tubo Williams y no tenía operación de suma, solo resta.
La memoria, así como otros circuitos y cableado digitales, eran caras durante las primeras décadas de las arquitecturas de 32 bits (de los años 1960 a los 1980). [4] Por lo tanto, las familias de procesadores de 32 bits más antiguas (o variantes más simples y económicas de las mismas) podrían tener muchos compromisos y limitaciones para reducir costos. Esto podría ser una ALU de 16 bits , por ejemplo, o buses externos (o internos) de menos de 32 bits, lo que limita el tamaño de la memoria o exige más ciclos para la búsqueda, ejecución o reescritura de instrucciones.
A pesar de esto, dichos procesadores podrían etiquetarse como de 32 bits , ya que todavía tenían registros de 32 bits e instrucciones capaces de manipular cantidades de 32 bits. Por ejemplo, el IBM System/360 Modelo 30 tenía una ALU de 8 bits, rutas de datos internas de 8 bits y una ruta de memoria de 8 bits, [5] y el Motorola 68000 original tenía una ALU de datos de 16 bits y una Bus de datos externo de 16 bits, pero tenía registros de 32 bits y un conjunto de instrucciones orientado a 32 bits. El diseño 68000 a veces se denominaba 16/32 bits . [6]
Sin embargo, suele ocurrir lo contrario con los diseños más nuevos de 32 bits. Por ejemplo, el procesador Pentium Pro es una máquina de 32 bits, con registros de 32 bits e instrucciones que manipulan cantidades de 32 bits, pero el bus de direcciones externo tiene 36 bits de ancho, lo que proporciona un espacio de direcciones mayor que 4 GB, y el procesador externo tiene 36 bits de ancho, lo que proporciona un espacio de direcciones mayor que 4 GB. El bus de datos tiene 64 bits de ancho, principalmente para permitir una captación previa más eficiente de instrucciones y datos. [7]
Las arquitecturas de conjuntos de instrucciones de 32 bits más destacadas utilizadas en la informática de propósito general incluyen IBM System/360 e IBM System/370 (que tenían direccionamiento de 24 bits ) y System/370-XA , ESA/370 y ESA/390 (que tenía direccionamiento de 31 bits ), el DEC VAX , el NS320xx , la familia Motorola 68000 (cuyos dos primeros modelos tenían direccionamiento de 24 bits), la versión Intel IA-32 de 32 bits de la arquitectura x86 y el direccionamiento de 32 bits. versiones de bits de las arquitecturas ARM , [8] SPARC , MIPS , PowerPC y PA-RISC . Las arquitecturas de conjuntos de instrucciones de 32 bits utilizadas para la informática integrada incluyen la familia 68000 y las arquitecturas ColdFire , x86, ARM, MIPS, PowerPC e Infineon TriCore .
En la arquitectura x86 , una aplicación de 32 bits normalmente significa software que normalmente (no necesariamente) utiliza el espacio de direcciones lineales de 32 bits (o modelo de memoria plana ) posible con los chips 80386 y posteriores. En este contexto, el término surgió porque DOS , Microsoft Windows y OS/2 [9] fueron escritos originalmente para los microprocesadores 8088/8086 o 80286 de 16 bits con un espacio de direcciones segmentado donde los programas tenían que cambiar entre segmentos para alcanzar más de 64 kilobytes de código o datos. Como esto requiere bastante tiempo en comparación con otras operaciones de la máquina, el rendimiento puede verse afectado. Además, la programación con segmentos tiende a complicarse; Se tuvieron que usar palabras clave especiales lejos y cerca o modelos de memoria (con cuidado), no solo en lenguaje ensamblador sino también en lenguajes de alto nivel como Pascal , BASIC compilado , Fortran , C , etc.
El 80386 y sus sucesores son totalmente compatibles con los segmentos de 16 bits del 80286, pero también con segmentos para desplazamientos de direcciones de 32 bits (utilizando el nuevo ancho de 32 bits de los registros principales). Si la dirección base de todos los segmentos de 32 bits se establece en 0 y los registros de segmento no se usan explícitamente, la segmentación puede olvidarse y el procesador parece tener un espacio de direcciones lineal simple de 32 bits. Los sistemas operativos como Windows u OS/2 ofrecen la posibilidad de ejecutar programas de 16 bits (segmentados) así como programas de 32 bits. La primera posibilidad existe por compatibilidad con versiones anteriores y la segunda suele estar destinada a ser utilizada para el desarrollo de nuevo software .
En imágenes/fotografías digitales, 32 bits generalmente se refiere al espacio de color RGBA ; es decir, imágenes en color verdadero de 24 bits con un canal alfa adicional de 8 bits . Otros formatos de imagen también especifican 32 bits por píxel, como RGBE .
En imágenes digitales, 32 bits a veces se refiere a formatos de imágenes de alto rango dinámico (HDR) que utilizan 32 bits por canal, un total de 96 bits por píxel. Las imágenes de 32 bits por canal se utilizan para representar valores más brillantes de lo que permite el espacio de color sRGB (más brillantes que el blanco); Estos valores se pueden utilizar para retener con mayor precisión las luces brillantes al reducir la exposición de la imagen o cuando se ve a través de un filtro oscuro o un reflejo opaco.
Por ejemplo, el reflejo de una mancha de petróleo es sólo una fracción del que se ve en la superficie de un espejo. Las imágenes HDR permiten reflejar las luces que aún se pueden ver como áreas blancas brillantes, en lugar de formas grises apagadas.
Un formato de archivo de 32 bits es un formato de archivo binario en el que cada información elemental se define en 32 bits (o 4 bytes ). Un ejemplo de dicho formato es el formato de metarchivo mejorado .