Jump to content

4-битные вычисления

(Перенаправлено с 4-битной версии )

4-битные вычисления — это использование компьютерных архитектур, в которых целые числа и другие единицы данных имеют ширину 4 бита . Архитектуры 4-битного центрального процессора (ЦП) и арифметико-логического устройства (АЛУ) основаны на регистрах или шинах данных такого размера. Группа из четырех битов также называется полубайтом и имеет 2 4 = 16 возможных значений в диапазоне от 0 до 15.

4-битные процессоры широко использовались в электронных калькуляторах и других устройствах, где использовалась десятичная математика, таких как электронные кассовые аппараты , таймеры для микроволновых печей и т. д. Это связано с тем, что 4-битное значение содержит одну цифру в двоично-десятичном формате (BCD), что делает его естественным размером для непосредственной обработки десятичных значений. Поскольку 4-битное значение обычно слишком мало для хранения адреса памяти для реальных программ или данных, адресная шина этих систем обычно была больше. Например, канонический 4-битный микропроцессор Intel 4004 имел 12-битный формат адреса.

4-битные конструкции использовались только в течение короткого периода, когда интегральные схемы все еще были дорогими, и в основном использовались в чувствительных к стоимости целях. Хотя 4-битные вычисления в основном устарели, 4-битные значения по-прежнему используются в тех же десятичных функциях, для которых они были разработаны, а современные реализации, как правило, намного шире и обрабатывают несколько 4-битных значений параллельно. Примером такой системы является конструкция HP Saturn 1980-х годов. К 1990-м годам большинство таких применений были заменены двоичными конструкциями общего назначения.

20-контактный PSOP — NEC D63GS: 4-битный микроконтроллер для инфракрасного сигнала дистанционного управления. передачи
16-контактный DIP-разъём — Intel C4004
National Semiconductor MAPS MM570X. Настольный калькулятор Olympia CD700 с использованием последовательного 4-битного микроконтроллера
Плата инфракрасного дистанционного управления – инфракрасный передатчик дистанционного управления, управляемый 4-битным микроконтроллером NEC D63GS.

4-битный процессор может показаться ограниченным, но он хорошо подходит для калькуляторов, где каждая десятичная цифра умещается в четыре бита. [ 1 ]

Некоторые из первых микропроцессоров имели 4-битную длину слова и были разработаны примерно в 1970 году. Первым коммерческим микропроцессором был двоично-десятичный (на основе BCD) Intel 4004 , [ 2 ] [ 3 ] разработан для приложений калькуляторов в 1971 году; у него была длина слова 4 бита, но были 8-битные инструкции и 12-битные адреса. На смену ему пришел Intel 4040 , в котором была добавлена ​​поддержка прерываний и множество других новых функций.

Первым коммерческим однокристальным компьютером стал 4-битный компании Texas Instruments TMS 1000 (1974 г.). [ 1 ] Он содержал 4-битный ЦП с гарвардской архитектурой и 8-битными инструкциями, встроенное ПЗУ инструкций и встроенное ОЗУ данных с 4-битными словами. [ 4 ]

Rockwell PPS-4 был еще одним ранним 4-битным процессором, представленным в 1972 году, который долгое время использовался в портативных играх и аналогичных целях. Он постоянно совершенствовался, и к 1975 году его объединили с несколькими вспомогательными микросхемами, чтобы создать одночиповый компьютер. [ 5 ]

4-битные процессоры были запрограммированы на языке ассемблера или Forth , например «Семейство MARC4 4-битных процессоров Forth». [ 6 ] (который сейчас снят с производства) из-за крайнего ограничения размера программ и того, что распространенные языки программирования (для микроконтроллеров , 8-битные и более), такие как язык программирования C , не поддерживают 4-битные типы данных (C и C++). и другие языки требуют, чтобы размер char тип данных должен быть не менее 8 бит, [ 7 ] и что все типы данных, кроме битовых полей, имеют размер, кратный размеру символа. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] ).

В 1970-е годы появились 4-битные программные приложения для массового рынка, такие как карманные калькуляторы. использовались 4-битные микропроцессоры, В 1980-х годах в портативных электронных играх чтобы снизить затраты.

В 1970-х и 1980-х годах ряд исследовательских и коммерческих компьютеров использовали битовую нарезку (АЛУ) ЦП , при которой арифметико-логическое устройство было построено из нескольких секций шириной 4 бита, каждая секция включала в себя микросхему, такую ​​​​как Am2901 или 74181 .

Zilog Z80 хоть и является 8-битным микропроцессором, но имеет 4-битное АЛУ. [ 11 ] [ 12 ]

Хотя Data General Nova представляет собой серию 16-битных миникомпьютеров, оригинальные Nova и Nova 1200 обрабатывали номера по 4 бита за раз с помощью 4-битного АЛУ. [ 13 ] иногда называемый «ниббл-сериалом». [ 14 ]

Процессоры HP Saturn , используемые во многих калькуляторах Hewlett-Packard в период с 1984 по 2003 год (включая серию научных калькуляторов HP 48 ), представляют собой «4-битные» (или гибридные 64-/4-битные) машины; как и Intel 4004, они объединяют несколько 4-битных слов вместе, например, для формирования 20-битного адреса памяти, а большинство регистров имеют ширину 64 бита и хранят 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 пути передачи данных , которые обращались к своим регистрам по 4 бита (одна цифра BCD) за раз. [ 18 ]

Использование

[ редактировать ]

В одном велосипедном компьютере указано, что он использует «4-битный одночиповый микрокомпьютер». [ 19 ] Другие типичные области применения включают кофеварки , инфракрасные пульты дистанционного управления , [ 20 ] и охранная сигнализация . [ 21 ]

Процессор пишущих машинок Барби, способный шифровать, представляет собой 4-битный микроконтроллер. [ 22 ]

Подробности

[ редактировать ]

С помощью 4 битов можно создать 16 различных значений. Все однозначные шестнадцатеричные числа можно записать четырьмя битами.

Двоично-десятичное число — это метод цифрового кодирования чисел с использованием десятичной записи, при котором каждая десятичная цифра представлена ​​четырьмя битами.

Список 4-битных процессоров

[ редактировать ]
National Semiconductor MM5700CA/D Последовательный 4-битный микроконтроллер

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Кен Ширрифф. «Реверс-инжиниринг оперативной памяти в ранних микросхемах калькуляторов Texas Instruments» .
  2. ^ Мак, Памела Э. (30 ноября 2005 г.). «Микрокомпьютерная революция» . Проверено 23 декабря 2009 г.
  3. ^ «История в учебной программе по информатике» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2011 г. Проверено 22 июня 2017 г.
  4. ^ Руководство по данным серии TMS 1000 (PDF) . Техасские инструменты . Декабрь 1976 года . Проверено 20 июля 2013 г.
  5. ^ «Роквелл ППС-4» .
  6. ^ «Форт Чипсы» . www.ultratechnology.com .
  7. ^ Спецификация ISO/IEC 9899:1999 . п. 20, § 5.2.4.2.1 . Проверено 24 июля 2023 г.
  8. ^ Спецификация ISO/IEC 9899:1999 . п. 37, § 6.2.6.1 (4) . Проверено 24 июля 2023 г.
  9. ^ Клайн, Маршалл. «Часто задаваемые вопросы по C++: правила относительно байтов, символов и символов» .
  10. ^ «4-битное целое число» . cplusplus.com . Проверено 21 ноября 2014 г.
  11. ^ Сима, Масатоши; Фаггин, Федерико; Унгерманн, Ральф; Слейтер, Майкл (27 апреля 2007 г.). «Группа устной истории Zilog, посвященная основанию компании и разработке микропроцессора Z80» (PDF) .
  12. ^ Ширрифф, Кен. «У Z-80 4-битное АЛУ» .
  13. ^ Хендри, Гарднер (22 ноября 2002 г.). «Устная история Эдсона (Эд) Д. де Кастро» (PDF) (интервью). п. 44.
  14. ^ "Нова 1200"
  15. ^ «Процессор Сатурна» . Проверено 23 декабря 2015 г.
  16. ^ «Руководство по процессору Сатурна» . Проверено 14 января 2014 г.
  17. ^ «Введение в язык ассемблера Saturn» . Проверено 14 января 2014 г.
  18. ^ "Настольные электронные калькуляторы: Casio AL-1000"
  19. ^ «Руководство Cateye Commuter» (PDF) . Проверено 11 февраля 2014 г.
  20. ^ Jump up to: а б «μPD67, 67A, 68, 68A, 69 4-битный однокристальный микроконтроллер для передачи инфракрасного дистанционного управления» (PDF) . document.renesas.com . Архивировано из оригинала (PDF) 6 января 2016 г.
  21. ^ Хаскелл, Ричард. «Введение в цифровую логику и микропроцессоры (лекция 12.2)» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 г. Проверено 11 февраля 2014 г.
  22. ^ Пол Реуверс и Марк Саймонс. Крипто-музей. «Пишущая машинка Барби», 2015 г.
  23. ^ «4-битные микроконтроллеры MARC4 – Руководство программиста» (PDF) . Атмел . Архивировано из оригинала (PDF) 15 декабря 2014 г. Проверено 14 января 2014 г.
  24. ^ «4-битная архитектура MARC4» . Атмел . Архивировано из оригинала 31 мая 2009 г.
  25. ^ «Уведомление об окончании срока службы продукта (EOL)» (PDF) . Атмел . 07.03.2014. Архивировано из оригинала (PDF) 7 августа 2016 г.
  26. ^ «4-битный однокристальный микроконтроллер μPD6P9 для передачи инфракрасного дистанционного управления» (PDF) . document.renesas.com . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2016 г.
  27. ^ «μPD17240, 17241, 17242, 17243, 17244, 17245, 17246 4-битные однокристальные микроконтроллеры для небольших инфракрасных передатчиков дистанционного управления общего назначения» (PDF) . document.renesas.com . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2016 г.
  28. ^ «Микроконтроллеры для пультов дистанционного управления» (PDF) . document.renesas.com . Архивировано из оригинала (PDF) 19 декабря 2013 г.
  29. ^ «Продукты с масками ROM/ROMless, 4/8-битное дистанционное управление» . Архивировано из оригинала 28 октября 2008 г.
  30. ^ Кравотта, Роберт. «Встроенный каталог обработки» .
  31. ^ «ЕМ6580» . Архивировано из оригинала 19 декабря 2013 г. Проверено 12 мая 2013 г.
  32. ^ «ЕМ6580» .
  33. ^ «ЕМ6682» .
  34. ^ Калвер, Джон (27 сентября 2014 г.). «National Semiconductor: КС перед КС» . www.cpushack.com . Проверено 28 мая 2020 г.
  35. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н Справочник по микрокомпьютерам Sharp (PDF) . Сентябрь 1990 года . Проверено 5 января 2018 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 25ea3abbf3b6ce5dcefdcf99364d25d8__1721476320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/25/d8/25ea3abbf3b6ce5dcefdcf99364d25d8.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
4-bit computing - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)