Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Разрядность архитектуры компьютера
Кусочек
Заявление
Двоичная точность с плавающей запятой
Десятичная точность с плавающей запятой
  • v
  • т
  • е

В  компьютерной архитектуры , 4-битных чисел , адресов памяти , или других данных единиц являются те , которые являются 4 бита в ширину. Кроме того, 4-битные архитектуры ЦП и ALU основаны на регистрах , адресных шинах или шинах данных такого размера. Группа из четырех битов также называется полубайтом и имеет 2 4 = 16 возможных значений.

Некоторые из первых микропроцессоров имели 4-битную длину слова и были разработаны примерно в 1970 году. Традиционные (неквантовые) 4-битные компьютеры к настоящему времени устарели, в то время как последние квантовые компьютеры являются 4-битными, [1] [2], но также на основе кубитов , таких как IBM Q Experience . См. Также: Битовое нарезание # Битовые квантовые компьютеры .

Первым коммерческим микропроцессором был двоично-десятичный (на основе BCD) Intel 4004 , [3] [4], разработанный для калькуляторов в 1971 году; он имел длину слова 4 бита, но имел 8-битные инструкции и 12-битные адреса. На смену ему пришел Intel 4040 .

Texas Instruments TMS 1000 (один тысяче девятьсот семьдесят-четыре) был 4-битный процессор ; у него была гарвардская архитектура с встроенным ПЗУ с инструкциями, 8-битными инструкциями и встроенным ОЗУ данных с 4-битными словами. [5]

4-битные процессоры были запрограммированы на языке ассемблера или Forth , например, «Семейство 4-битных Forth CPU MARC4» [6] из-за крайних ограничений размера программ и из-за того, что общие языки программирования (для микроконтроллеров , 8-битные и выше) такие как язык программирования C , не поддерживают 4-битные типы данных (C требует, чтобы размер типа charданных был не менее 8 бит, [7] и чтобы все типы данных, кроме битовых полей, имели размер, кратный размер символа [8] [9] [10] ).

В 1970-х годах появились 4-битные программные приложения для массового рынка, такие как карманные калькуляторы. В 80-е годы 4-битные микропроцессоры использовались в портативных электронных играх для снижения затрат.

В 1970 - х и 1980 - х годов, ряд научно - исследовательских и коммерческих компьютеров используется микропроцессорная секция , в которой ЦП арифметико - логическое устройство (АЛУ) была построена из нескольких 4-битовых широких секций, каждая секция в том числе чип , такие как Am2901 или 74181 чипа .

Zilog Z80 , хотя это 8-битовый микропроцессор, имеет 4-битный ALU. [11] [12]

Хотя Data General Nova представляет собой серию 16-битных миникомпьютеров, оригинальные Nova и Nova 1200 обрабатывают 4 бита за раз с помощью 4-битного ALU, [13] иногда называемого «nybble-serial». [14]

Процессоры HP Saturn , которые использовались во многих калькуляторах Hewlett-Packard в период с 1984 по 2003 год (включая научные калькуляторы HP 48 серии ), являются «4-битными» (или гибридными 64- / 4-битными) машинами; как и Intel 4004, они объединяют в цепочку несколько 4-битных слов, например, чтобы сформировать 20-битный адрес памяти, и большинство регистров имеют ширину 64 бита, в них хранится 16 4-битных цифр. [15] [16] [17]

Кроме того, некоторые ранние калькуляторы, такие как Casio AL-1000 1967 года , Sinclair Executive 1972 года и вышеупомянутый HP Saturn 1984 года,  имели 4-битные каналы данных, которые обращались к своим регистрам по 4 бита (одна цифра BCD) за раз. [18]

Использует [ редактировать ]

В то время как 32- и 64-разрядные процессоры более заметны в современной бытовой электронике, 4-разрядные процессоры с 2020 года можно будет купить в Интернете по цене до 0,18 доллара (оптом для 10000 единиц, минимальный заказ - более 3 долларов) [19] [20 ], однако 20 устаревших 8-битных процессоров можно купить за 1,80 доллара (0,09 доллара за единицу), что составляет долю от 4-битной цены, и даже один современный 32-разрядный микроконтроллер можно купить за 0,24 доллара, поэтому неясно, 4- Битовые процессоры по-прежнему используются ни для чего другого, кроме запасных частей. Например, один велосипедный компьютер указывает, что он использует «4-битный однокристальный микрокомпьютер». [21] Другие типичные области применения включают кофеварки , инфракрасные пульты дистанционного управления , [22] и охранной сигнализации .[23]

По состоянию на 2015 год на большинстве материнских плат ПК, особенно материнских плат ноутбуков, используется 4-битная шина LPC (представленная в 1998 году) для подключения южного моста к флэш-ПЗУ материнской платы ( UEFI или BIOS ) и микросхеме Super I / O. [24] [25]

Подробности [ править ]

Основная статья: Ниббл

Используя 4 бита, можно создать 16 различных значений. Все однозначные шестнадцатеричные числа можно записать с помощью четырех битов. Десятичное число с двоичным кодированием - это метод цифрового кодирования чисел с использованием десятичной записи, где каждая десятичная цифра представлена ​​четырьмя битами.

ДвоичныйВосьмеричныйДесятичныйШестнадцатеричный
0000000
0001111
0010222
0011333
0100444
0101555
0110666
0111777
10001088
10011199
10101210А
10111311B
11001412C
11011513D
11101614E
11111715F

Список 4-битных процессоров [ править ]

Intel C4004
инфракрасный пульт дистанционного управления передатчик , управляемый с помощью NEC D63GS 4-битовый микроконтроллер
NEC D63GS: 4-битный микроконтроллер для передачи данных через инфракрасный порт.
Олимпия CD700 Настольный калькулятор с помощью National Semiconductor MAPS MM570X битого последовательный 4-битовый микроконтроллер
National Semiconductor MM5700CA / D 4-битный последовательный битовый микроконтроллер
  • Intel 4004
  • Intel 4040
  • ТМС 1000
  • Ядро Atmel MARC4 [26] [27] - (снято с производства: «Дата последней поставки : 7 марта 2015 г.» [28] )
  • Samsung S3C7 (серия KS57) 4-битные микроконтроллеры (RAM: от 512 до 5264 полубайтов, частота 6 МГц)
  • Toshiba TLCS-47 серии
  • HP Saturn
  • NEC μPD75X
  • NEC μCOM-4
  • NEC (теперь Renesas ) µPD612xA (снято с производства), µPD613x, μPD6x [22] [29] и μPD1724x [30] микроконтроллеры передатчика инфракрасного дистанционного управления [31] [32]
  • Семейство EM Microelectronic-Marin EM6600, [33] EM6580, [34] [35] EM6682, [36] и т. Д.
  • Epson S1C63 семья
  • Семейства 4-битных микроконтроллеров National Semiconductor "COPS I" и "COPS II" ("COP400") [37]
  • MAPS MM570X компании National Semiconductor
  • Sharp SM590 / SM591 / SM595 [38] : 26–34
  • Sharp SM550 / SM551 / SM552 [38] : 36–48
  • Sharp SM578 / SM579 [38] : 49–64
  • Sharp SM5E4 [38] : 65–74
  • Sharp LU5E4POP [38] : 75–82
  • Sharp SM5J5 / SM5J6 [38] : 83–99.
  • Sharp SM530 [38] : 100–109
  • Sharp SM531 [38] : 110–118
  • Sharp SM500 [38] : 119–127 (ПЗУ 1197 × 8 бит, RAM 40 × 4 бит, делитель и 56-сегментная схема драйвера ЖК-дисплея)
  • Sharp SM5K1 [38] : 128–140
  • Sharp SM4A [38] : 141–148.
  • Sharp SM510 [38] : 149–158 (ПЗУ 2772 × 8 бит, RAM 128 × 4 бит, делитель и 132-сегментная схема драйвера ЖК-дисплея)
  • Sharp SM511 / SM512 [38] : 159–171 (ПЗУ 4032 × 8 бит, ОЗУ 128/142 × 4 бит, делитель и схема драйвера ЖК-дисплея на 136/200 сегментов)
  • Sharp SM563 [38] : 172–186

См. Также [ править ]

  • GMC-4
  • Hitachi HD44780 - ЖК-контроллер с 4-битным режимом
  • Низкое количество выводов (LPC)

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Qiskit / openqasm" . GitHub . Проверено 16 ноября 2020 . bigadder.qasm: квантовый сумматор с волновым переносом. 8-битный сумматор из 2-х 4-битных сумматоров из adder.qasm.
  2. ^ Кросс, Эндрю В .; Епископ Лев С .; Смолин, Джон А .; Гамбетта, Джей М. (13.07.2017). «Открытый квантовый язык ассемблера». arXiv : 1707.03429 [ квант-ф ]. Единственными типами хранения Open QASM (версия 2.0) являются классический и квантовый регистры, которые представляют собой одномерные массивы битов и кубитов соответственно.
  3. ^ Мак, Памела Э. (2005-11-30). «Микрокомпьютерная революция» . Проверено 23 декабря 2009 .
  4. ^ "История в компьютерной программе" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 19 июля 2011 года . Проверено 22 июня 2017 .
  5. ^ Руководство по данным серии TMS 1000 (PDF) . Техасские инструменты . Декабрь 1976 . Проверено 20 июля 2013 .
  6. ^ «Форт-чипсы» .
  7. ^ Спецификация ISO / IEC 9899: 1999 . п. 20, § 5.2.4.2.1.
  8. ^ Спецификация ISO / IEC 9899: 1999 . п. 37, § 6.2.6.1 (4).
  9. ^ Клайн, Маршалл. «Часто задаваемые вопросы по C ++: правила о байтах, символах и символах» .
  10. ^ "4-битное целое" . cplusplus.com . Проверено 21 ноября 2014 .
  11. ^ Шима, Масатоши; Фаггин, Федерико; Унгерманн, Ральф; Слейтер, Майкл (2007-04-27). "Zilog Oral History Panel по основанию компании и разработке микропроцессора Z80" (PDF) .
  12. ^ Ширрифф, Кен. «Z-80 имеет 4-битный ALU» .
  13. ^ Хендри, Гарднер (2002-11-22). "Устная история Эдсона (Эд) Д. де Кастро" (PDF) (Интервью). CS1 maint: ref = harv ( ссылка )п. 44.
  14. ^ "Нова 1200" .
  15. ^ "Процессор Сатурна" . Проверено 23 декабря 2015 .
  16. ^ «Руководство по процессору Saturn» . Проверено 14 января 2014 .
  17. ^ «Введение в язык ассемблера Сатурна» . Проверено 14 января 2014 .
  18. ^ "Настольные электронные калькуляторы: Casio AL-1000" .
  19. ^ "4570 NEC | IC Chips" . ОТСУРС . Проверено 2 июля 2020 .
  20. ^ "UPD6700GH-3B7 Renesas, 10+ | микросхем IC" . ОТСУРС . Проверено 2 июля 2020 .
  21. ^ "Cateye Commuter Manual" (PDF) . Проверено 11 февраля 2014 .
  22. ^ a b "μPD67, 67A, 68, 68A, 69 4-битный однокристальный микроконтроллер для передачи через инфракрасный порт дистанционного управления" (PDF) .
  23. ^ Хаскелл, Ричард. «Введение в цифровую логику и микропроцессоры (лекция 12.2)» . Проверено 11 февраля 2014 .
  24. ^ Мюллер, Скотт (2004). Обновление и ремонт ноутбуков . п. 176. ISBN. 9780789728005.
  25. ^ Юрист, Дэвид С. (2007). "Plug-and-Play-HOWTO: автобус LPC" .
  26. ^ "4-битные микроконтроллеры MARC4 - Руководство программиста" (PDF) . Атмель . Архивировано из оригинального (PDF) 15 декабря 2014 года . Проверено 14 января 2014 .
  27. ^ "4-битная архитектура MARC4" . Атмель . Архивировано из оригинала на 2009-05-31.
  28. ^ «Уведомление об окончании срока службы продукта (EOL)» (PDF) . Атмель . 2014-03-07. Архивировано из оригинального (PDF) 07.08.2016.
  29. ^ "4-битный однокристальный микроконтроллер μPD6P9 для передачи дистанционного управления через инфракрасный порт" (PDF) .
  30. ^ "μPD17240, 17241, 17242, 17243, 17244, 17245, 17246 4-битные однокристальные микроконтроллеры для небольших инфракрасных передатчиков дистанционного управления общего назначения" (PDF) .
  31. ^ «Микроконтроллеры для удаленных контроллеров» (PDF) .
  32. ^ "Mask ROM / ROMless Products 4 / 8bit Remote Control" . Архивировано из оригинала на 2008-10-28.
  33. ^ Кравотта, Роберт. «Каталог встроенной обработки» .
  34. ^ "EM6580" . Архивировано из оригинала на 2013-12-19 . Проверено 12 мая 2013 .
  35. ^ "EM6580 Flash 4-битный микроконтроллер с низким энергопотреблением" .
  36. ^ "EM6682" .
  37. ↑ Калвер, Джон (27.09.2014). "National Semiconductor: COP перед COPS" . www.cpushack.com . Проверено 28 мая 2020 .
  38. ^ a b c d e f g h i j k l m n Справочник по микрокомпьютерам Sharp (PDF) . Сентябрь 1990 . Проверено 5 января 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сатурн CPU
  • «Продукция: высокопроизводительные 4-битные микроконтроллеры (семейство S1C63)» . Epson . Архивировано из оригинала на 2013-07-29.
  • Рекомендации по 4-битной обработке