4bitové výpočty - 4-bit computing

V  počítačové architektuře jsou 4bitová celá čísla nebo jiné datové jednotky ty, které jsou široké 4 bity . Také 4bitové architektury CPU a ALU jsou ty, které jsou založeny na registrech nebo datových sběrnicích této velikosti. Paměťové adresy (a tedy adresy sběrnic ) pro 4bitové CPU jsou obecně mnohem větší než 4bitové (protože pouze 16 paměťových míst by bylo velmi omezujících), například 12bitové nebo více, zatímco teoreticky by mohly být 8bitové . Skupině čtyř bitů se také říká nibble a má 2 ⁴ = 16 možných hodnot.

Některé z prvních mikroprocesorů měly 4bitovou délku slova a byly vyvinuty kolem roku 1970. Tradiční (nekvantové) 4bitové počítače jsou již zastaralé, zatímco nedávné kvantové počítače jsou 4bitové, ale také založené na qubitech , jako například IBM Q zkušenosti . Viz také: Bitový segment # Bitové segmenty kvantových počítačů .

Prvním komerčním mikroprocesorem byl binárně kódovaný desítkový (na bázi BCD) Intel 4004 , vyvinutý pro aplikace kalkulaček v roce 1971; měl 4bitovou délku slova, ale měl 8bitové pokyny a 12bitové adresy. To bylo následováno Intel 4040 .

Texas Instruments TMS 1000 (z roku 1974) byl 4-bit CPU ; měl harvardskou architekturu s instrukcí ROM na čipu, 8bitovými instrukcemi a datovou RAM na čipu se 4bitovými slovy.

Čtyřbitové procesory byly naprogramovány v montážním jazyce nebo Forth , např. „MARC4 Family of 4 bit Forth CPU“ kvůli extrémnímu omezení velikosti programů a kvůli běžným programovacím jazykům (pro mikrokontroléry , 8bitové a větší), jako například Programovací jazyk C nepodporuje 4bitové datové typy (C vyžaduje, aby velikost chardatového typu byla alespoň 8 bitů a aby všechny datové typy jiné než bitová pole měly velikost, která je násobkem velikosti znaků).

V 70. letech se objevily 4bitové softwarové aplikace pro masové trhy, jako jsou kapesní kalkulačky. Během 80. let se v ručních elektronických hrách používaly 4bitové mikroprocesory, které udržovaly nízké náklady.

V sedmdesátých a osmdesátých letech používala řada výzkumných a komerčních počítačů bitové řezy , ve kterých byla aritmetická logická jednotka CPU (ALU) postavena z více 4bitových sekcí, přičemž každá sekce obsahovala čip, jako je čip Am2901 nebo 74181 .

Z80 , přestože se jedná o 8-bitový mikroprocesor, je 4-bitové ALU.

Ačkoli Data General Nova je řada 16bitových minipočítačů, původní Nova a Nova 1200 interně zpracovávaly 4 bity současně se 4bitovou ALU, někdy nazývanou „nybble-serial“.

V HP Saturn procesory, které se používají v mnoha Hewlett-Packard kalkulačky mezi 1984 a 2003 (včetně řady HP 48 vědeckých kalkulaček), jsou "4-bit" (nebo hybridní 64- / 4-bit) stroje; jak to udělal Intel 4004, spojili dohromady více 4bitových slov, např. aby vytvořili 20bitovou adresu paměti, a většina registrů je široká 64 bitů a ukládá 16 4bitových číslic.

Kromě toho některé časné kalkulačky - například Casio AL-1000 z roku 1967 , výkonný ředitel Sinclair z roku 1972 a výše zmíněný 1984 HP Saturn  - měly 4bitové datové cesty, které přistupovaly k jejich registrům 4 bity (jedna číslice BCD) najednou.

Použití

Zatímco 32- a 64bitové procesory jsou v moderní spotřební elektronice výraznější, 4bitové procesory lze od roku 2021 koupit online za pouhých 0,23 USD (hromadně za 1 000 jednotek, nebo za 0,70 USD za stejný druh nebo 2,55 USD za jiný druh), zatímco 8bitový mikrokontrolér lze zakoupit za 0,24 $ za jediný (také zastaralý; a zastaralé 8bitové CPU lze zakoupit za 0,30 $ za jednotku, za 702 jednotek za 210,60 $), zlomek 4bitové ceny a dokonce i jediný moderní 32bitový mikrokontrolér lze zakoupit za 0,24 $, takže není jasné, zda se 4bitové CPU stále používají pro cokoli jiného než pro náhradní díly. Například jeden cyklistický počítač uvádí, že používá „4bitový mikropočítač s 1 čipem“. Mezi další typická použití patří kávovary , infračervené dálkové ovladače a bezpečnostní alarmy .

Procesor v psacích strojích Barbie, který dokáže šifrovat, je 4bitový mikrokontrolér.

Detaily

Se 4 bity je možné vytvořit 16 různých hodnot. Všechna jednociferná hexadecimální čísla lze zapsat čtyřmi bity. Binárně kódované desetinné číslo je metoda digitálního kódování čísel pomocí desítkové notace, přičemž každá desetinná číslice je reprezentována čtyřmi bity.

Seznam 4bitových procesorů

Intel C4004

infračervené dálkové ovládání vysílač řízen NEC D63GS 4-bitový mikrokontrolér

NEC D63GS: 4bitový mikrokontrolér pro přenos infračerveným dálkovým ovládáním

Stolní kalkulačka Olympia CD700 využívající 4bitový mikrokontrolér National Semiconductor MAPS MM570X bit-serial

4-bitový mikroprocesor National Semiconductor MM5700CA / D bit-serial

• Intel 4004
• Intel 4040
• TMS 1000
• Atmel MARC4 core - (ukončeno: „Datum poslední expedice: 7. března 2015“)
• Samsung S3C7 (KS57 Series) 4-bit microcontrollers (RAM: 512 to 5264 nibbles, 6 MHz clock)
• Řada Toshiba TLCS-47
• HP Saturn
• NEC μPD75X
• NEC μCOM-4
• Mikroprocesory dálkového ovládání infračerveného dálkového ovládání NEC (nyní Renesas ) µPD612xA (ukončeno), μPD613x, μPD6x a μPD1724x
• Řada EM Microelectronic-Marin EM6600, EM6580, EM6682 atd.
• Rodina Epson S1C63
• 4bitové rodiny mikrokontrolérů National Semiconductor „COPS I“ a „COPS II“ („COP400“)
• National Semiconductor MAPY MM570X
• Sharp SM590 / SM591 / SM595
• Sharp SM550 / SM551 / SM552
• Sharp SM578 / SM579
• Sharp SM5E4
• Sharp LU5E4POP
• Sharp SM5J5 / SM5J6
• Sharp SM530
• Sharp SM531
• Sharp SM500 (ROM 1197 × 8 bitů, RAM 40 × 4 bitů, dělič a 56segmentový obvod ovladače LCD)
• Sharp SM5K1
• Sharp SM4A
• Sharp SM510 (ROM 2772 × 8 bitů, RAM 128 × 4 bitů, dělič a 132segmentový obvod ovladače LCD)
• Sharp SM511 / SM512 (ROM 4032 × 8 bitů, RAM 128/142 × 4 bitů, rozdělovač a 136 / 200segmentový ovladač LCD)
• Sharp SM563

Viz také

• GMC-4
• Hitachi HD44780 - řadič LCD se 4bitovým režimem
• Nízký počet pinů (LPC)

Reference

externí odkazy

• Saturn CPU
• „Products: High Performance 4-bit Microcontrollers (S1C63 family)“ . Epson . Archivovány od originálu dne 2013-07-29.
• Úvahy o 4bitovém zpracování