4-біт архітектура

В архітектурі комп'ютера, 4-бітові цілі числа, адреси пам'яті та інші блоки даних, що мають ширину 4 біти. Крім того, 4-бітовими вважаються процесори і арифметико-логічні пристрої, що мають регістри, шини адреси або шини даних такої розрядності. Група з чотирьох бітів називається ніблом або півбайтом і має 24 = 16 можливих значень.

Біт
Застосунок
Точність двійкової рухомої коми
Точність десяткового числа з рухомою комою
  • 32
  • 64
  • 128
4-бітовий процесор Intel 4004

Деякі з перших мікропроцесорів, розроблених близько 1970 року, мали 4-бітову довжину слова. TMS 1000, перший у світі однокристальний мікропроцесор, був 4-розрядним процесором; він мав гарвардську архітектуру, з 8-розрядною постійною пам'яттю інструкцій на кристалі і 4-розрядну оперативну пам'ять даних на кристалі[1]. Першим комерційним мікропроцесором з двійково-десятковим кодуванням (англ. binary-coded decimal, BCD) був Intel 4004,[2][3] розроблений для калькулятора в 1971 році; він мав 4-бітову довжину слова, але 8-розрядні команди і 12-розрядні адреси.

Процесори HP Saturn, які використовувалися в багатьох калькуляторах Hewlett-Packard від 1984 до 2003 року (зокрема в наукових калькуляторах моделей HP 48) є 4-бітовими (або гібридними 64-/4-біти). Подібно до Intel 4004, у них складалося кілька 4-бітових слів разом, наприклад, для формування 20 бітової адреси пам'яті, більшість регістрів були 64-бітовими та зберігали в пам'яті 16 4-розрядних чисел[4][5][6].

З 2003 року нові калькулятори Saturn на базі HP (в тому числі серії HP 49/50) використовують 32-розрядний процесор з ядром ARM920T для емуляції розширеної архітектури процесора Сатурн під назвою Сатурн+ на більш високій швидкості.

Програми для 4-розрядних процесорів створювалися на мові асемблера через обмеження обсягу пам'яті для програм і обмеження компіляторів (наприклад, мова програмування C не має вбудованої підтримки 4-бітового цілого типу; C вимагає, щоб розмір типу даних був щонайменше 8 біт, і щоб всі типи даних, крім бітових полів мали розмір, який є кратним 8 біт).

У 1970-ті роки з'являються 4-бітові користувацькі програми для масового ринку, наприклад, для кишенькових калькуляторів.

У 1970-і і 1980-і роки ряд науково-дослідних і комерційних комп'ютерів використовували секційні процесори, у яких арифметико-логічний пристрій (АЛП) побудовано з кількох 4-бітових секцій, кожна з яких має мікрочип, як-от Am2901 або 74181.

Zilog Z80 це 8-розрядний мікропроцесор, що має 4-бітовий АЛП[7][8][9].

Сучасне використання

Хоча 32- і 64-розрядні процесори більш помітні в сучасній побутовій електроніці, 4-розрядні процесори продовжують використовуватися (зазвичай як частини мікроконтролерів) у застосуваннях, що вимагають мінімальної обчислювальної потужності. Наприклад, для одного популярний велосипедного комп'ютера зазначено, що він використовує «4-бітовий однокристальний мікропроцесор»[10]. Інші типові галузі застосування включають кавоварки, інфрачервоні пульти дистанційного керування[11] й охоронні сигналізації[12].

Використання 4-розрядних процесорів зменшилось, порівняно з 8- або навіть 32-розрядними процесорами, оскільки важко знайти щось дешевше в магазинах електроприладів. Найпростіші види не доступні у жодному з них, а інші є дорожчими (кілька дорогих можна знайти, станом на 2014 рік, на eBay).

Магазин електроніки, як і раніше пропонують, станом на 2014, не-CPU / MCU 4-розрядні чипи, як-от лічильники.

Станом на 2015 рік, більшість материнських плат для персональних комп'ютерів, особливо ноутбуків, використовують 4-розрядний контролер LPC (з'явився 1998 року) для підключення до південного мосту флеш-пам'яті (UEFI або BIOS) і мікросхеми Super I/O[13] [14].

Подробиці

Використовуючи 4 біти, можливо отримати шістнадцять різних значень. Всі однозначні шістнадцяткові числа можна записати за допомогою чотирьох біт. Двійково-десятковий код чисел являє собою метод кодування десяткових чисел, де кожну десяткову цифру подано чотирма бітами.

Двійковий Вісімковий Десятковий Шістнадцятковий
0000 0 0 0
0001 1 1 1
0010 2 2 2
0011 3 3 3
0100 4 4 4
0101 5 5 5
0110 6 6 6
0111 7 7 7
1000 10 8 8
1001 11 9 9
1010 12 10 A
1011 13 11 B
1100 14 12 C
1101 15 13 D
1110 16 14 E
1111 17 15 F

Список 4-бітових процесорів
  • 10NES
  • TMS 1000
  • Intel 4004
  • Intel 4040
  • Atmel MARC4
  • Samsung S3C7 (KS57 Серія) 4-бітовий мікропроцесор (ОЗП: від 512 до 5264 півбайтів, частота 6 МГц)
  • Toshiba TLCS-47
  • HP Saturn та Saturn+
  • NEC μPD75X
  • NEC (зараз Renesas) µPD612xA (припинено), µPD613x, μPD6x та μPD1724x процесори для інфрачервоних пультів керування
  • EM Microelectronic-Marin EM6600, EM6580, EM6682.
  • Epson S1C63

Також дивіться

Примітки
  1. TMS 1000 Series Data Manual. Texas Instruments. December 1976. Процитовано 20 липня 2013.
  2. Mack, Pamela E. (30 листопада 2005). The Microcomputer Revolution. Процитовано 23 грудня 2009.
  3. History in the Computing Curriculum. Архів оригіналу за 19 липня 2011. Процитовано 22 червня 2017.
  4. The Saturn Processor. Процитовано 23 грудня 2015.
  5. Guide to the Saturn Processor. Процитовано 14 січня 2014.
  6. Introduction to Saturn Assembly Language. Процитовано 14 січня 2014.
  7. Shima, Masatoshi; Faggin, Federico; Ungermann, Ralph; Slater, Michael (27 квітня 2007). Zilog Oral History Panel on the Founding of the Company and the Development of the Z80 Microprocessor.
  8. Shirriff, Ken. The Z-80 has a 4-bit ALU.
  9. The Saturn Processor. Процитовано 23 грудня 2015.
  10. Cateye Commuter Manual. Процитовано 11 лютого 2014.
  11. μPD67, 67A, 68, 68A, 69 4-bit single-chip microcontroller for infrared remote control transmission.
  12. Haskell, Richard. Introduction to Digital Logic and Microprocessors (Lecture 12.2). Процитовано 11 лютого 2014.
  13. Mueller, Scott (2004). Upgrading and Repairing Laptops. с. 176. ISBN 9780789728005.
  14. Lawyer, David S. (2007). Plug-and-Play-HOWTO: LPC Bus.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.