4-битные вычисления - 4-bit computing

В  компьютерной архитектуры , 4-битных чисел , или других данных единиц являются те , которые являются 4 бита в ширину. Кроме того, 4-битные архитектуры ЦП и ALU основаны на регистрах или шинах данных такого размера. Адреса памяти (и, следовательно, адресные шины ) для 4-битных процессоров обычно намного больше, чем 4-битные (поскольку только 16 ячеек памяти будут очень ограничивающими), например 12-битные или более, хотя теоретически они могут быть 8-битными. . 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, но также основаны на кубитах , таких как IBM Q Опыт . См. Также: Битовое нарезание # Битовые квантовые компьютеры .

Первым коммерческим микропроцессором был двоично-десятичный (на основе BCD) Intel 4004 , 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 (одна тысячу девятьсот семьдесят-четыре) был 4-битный процессор ; он имел гарвардскую архитектуру с встроенным ПЗУ с инструкциями, 8-битными инструкциями и встроенным ОЗУ данных с 4-битными словами.

4-битные процессоры были запрограммированы на языке ассемблера или Forth , например, «Семейство 4-битных Forth CPU MARC4» из-за крайних ограничений по размеру программ и из-за общих языков программирования (для микроконтроллеров , 8-битных и выше), таких как Язык программирования C не поддерживает 4-битные типы данных (C требует, чтобы размер типа charданных был не менее 8 бит, и чтобы все типы данных, кроме битовых полей, имели размер, кратный размеру символа).

В 1970-е годы 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.

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, иногда называемого «nybble-serial».

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.

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 их регистрам по 4 бита (одна цифра BCD) за раз.

Использует

В то время как 32- и 64-битные процессоры более заметны в современной бытовой электронике, 4-битные процессоры с 2021 года можно будет купить в Интернете по цене до 0,23 доллара (оптом за 1000 единиц, или по 0,70 доллара за один такой же или 2,55 доллара за другой тип), в то время как 8-битный микроконтроллер можно купить за 0,24 доллара за один (также устаревший; а не устаревшие 8-битные процессоры можно купить за 0,30 доллара за единицу, за 702 единицы по 210,60 доллара), доля 4-битной цены, и даже один современный 32-битный микроконтроллер можно купить за 0,24 доллара, поэтому неясно, используются ли 4-битные процессоры для чего-то еще, кроме как для запасных частей. Например, один велосипедный компьютер указывает, что он использует «4-битный однокристальный микрокомпьютер». Другие типичные применения включают кофеварки , инфракрасные пульты дистанционного управления и охранную сигнализацию .

Процессор в пишущих машинках Барби, который может шифровать, представляет собой 4-битный микроконтроллер.

Подробности

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

Список 4-битных процессоров

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.

Настольный калькулятор Olympia CD700 с 4-битным микроконтроллером National Semiconductor MAPS MM570X с последовательным интерфейсом

National Semiconductor MM5700CA / D 4-битный последовательный битовый микроконтроллер

• Intel 4004
• Intel 4040
• ТМС 1000
• Ядро Atmel MARC4 - (снято с производства: «Дата последней поставки : 7 марта 2015 г.»)
• 4-разрядные микроконтроллеры Samsung S3C7 (серия KS57) (ОЗУ: от 512 до 5264 полубайтов, тактовая частота 6 МГц)
• Toshiba TLCS-47 серии
• HP Saturn
• NEC μPD75X
• NEC μCOM-4
• NEC (теперь Renesas ) µPD612xA (снято с производства), µPD613x, µPD6x и микроконтроллеры передатчика для инфракрасного дистанционного управления μPD1724x
• EM Microelectronic-Marin Семейство EM6600, EM6580, EM6682 и др.
• Epson S1C63 семья
• Семейства 4-разрядных микроконтроллеров National Semiconductor "COPS I" и "COPS II" ("COP400")
• MAPS MM570X компании National Semiconductor
• Sharp SM590 / SM591 / SM595
• Sharp SM550 / SM551 / SM552
• Sharp SM578 / SM579
• Sharp SM5E4
• Sharp LU5E4POP
• Sharp SM5J5 / SM5J6
• Sharp SM530
• Sharp SM531
• Sharp SM500 (ПЗУ 1197 × 8 бит, RAM 40 × 4 бит, делитель и 56-сегментная схема драйвера ЖК-дисплея)
• Sharp SM5K1
• Sharp SM4A
• Sharp SM510 (ПЗУ 2772 × 8 бит, RAM 128 × 4 бит, делитель и 132-сегментная схема драйвера ЖК-дисплея)
• Sharp SM511 / SM512 (ПЗУ 4032 × 8 бит, RAM 128/142 × 4 бит, делитель и схема драйвера ЖК-дисплея 136/200 сегментов)
• Sharp SM563

Смотрите также

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

Рекомендации

Внешние ссылки

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