8-битные вычисления
 | В данной статье поднимается несколько вопросов. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
| Разрядность архитектуры компьютера |
|---|
| Кусочек |
| Приложение |
| с плавающей запятой Двоичная точность |
| с плавающей запятой Десятичная точность |
В компьютерной архитектуре 8 -битные целые числа или другие единицы данных — это те, которые имеют ширину 8 бит (1 октет ). Кроме того, архитектуры 8-битного центрального процессора (ЦП) и арифметико-логического устройства (АЛУ) основаны на регистрах или шинах данных такого размера. Адреса памяти (и, следовательно, адресные шины ) для 8-битных процессоров обычно больше, чем 8-битные, обычно 16-битные. 8-битные микрокомпьютеры — это микрокомпьютеры, в которых используются 8-битные микропроцессоры .
Термин «8-бит» также применяется к наборам символов , которые могут использоваться на компьютерах с 8-битными байтами, наиболее известными из которых являются различные формы расширенного ASCII , включая ISO/IEC 8859 серию национальных наборов символов , особенно латиницы. 1 для английского и западноевропейских языков.
IBM System/360 представила память с побайтовой адресацией и 8-битными байтами в отличие от памяти с побитовой адресацией, десятичной адресацией или адресацией по словам, хотя ее регистры общего назначения имели ширину 32 бита, а адреса содержались в младшие 24 бита этих адресов. Различные модели System/360 имели разную ширину внутренних путей данных; IBM System/360 Model 30 (1965) реализовала 32-битную архитектуру System/360, но имела 8-битную собственную ширину пути и выполняла 32-битную арифметику по 8 бит за раз. [1]
Первым широко распространенным 8-битным микропроцессором был Intel 8080 , который использовался во многих компьютерах для любителей в конце 1970-х и начале 1980-х годов и часто работал под управлением CP/M операционной системы ; у него были 8-битные слова данных и 16-битные адреса. Zilog Z80 (совместимый с 8080) и Motorola 6800 также использовались в аналогичных компьютерах. 8-битные процессоры Z80 и MOS Technology 6502 широко использовались в домашних компьютерах и игровых консолях второго и третьего поколений 1970-х и 1980-х годов. Многие 8-битные процессоры или микроконтроллеры составляют основу современных встраиваемых систем .
Исторический контекст [ править ]
8-битные микропроцессоры были первыми широко используемыми микропроцессорами в компьютерной индустрии, что ознаменовало серьезный переход от мэйнфреймов и миникомпьютеров к меньшим и более доступным системам. Появление 8-битных процессоров в 1970-х годах позволило производить персональные компьютеры, что привело к популяризации вычислений и заложило основу для современного компьютерного ландшафта.
1976 года Zilog Z80 , один из самых популярных 8-битных процессоров (хотя и с 4-битным ALU, по крайней мере, в оригинале), был снят с производства в 2024 году (линейка продуктов Z84C00), а заказы Last Time Buy (LTB) поступили к июню. 14, 2024. [2]
Подробности [ править ]
В 8-битном регистре могут храниться 2 8 разные ценности. Диапазон используемого целочисленных значений , которые могут храниться в 8 битах, зависит от целочисленного представления . В двух наиболее распространенных представлениях диапазон составляет от 0 до 255 (2 8 − 1) для представления в виде ( беззнакового ) двоичного числа и −128 (−1 × 2 7 ) через 127 (2 7 − 1) для представления в виде дополнения до двух .
8-битные процессоры используют 8-битную шину данных и, следовательно, могут получить доступ к 8 битам данных в одной машинной инструкции . Адресная шина обычно имеет ширину в два октета ( 16 бит ) по практическим и экономическим соображениям. Это подразумевает прямое адресное пространство размером 64 КБ (65 536 байт) на большинстве 8-битных процессоров.
Большинство домашних компьютеров 8-битной эпохи полностью использовали адресное пространство, например BBC Micro (модель B) с 32 КБ ОЗУ плюс 32 КБ ПЗУ . Другие, такие как очень популярный Commodore 64, имели полные 64 КБ ОЗУ плюс 20 КБ ПЗУ, что означает, что при 16-битной адресации вы не могли использовать всю ОЗУ по умолчанию (например, из включенного BASIC ); в ПЗУ интерпретатора языка [3] без использования переключения банков , что позволяет преодолеть ограничение в 64 КБ (ОЗУ) в некоторых системах. Другие компьютеры имели бы всего 1 КБ (плюс 4 КБ ПЗУ), такие как Sinclair ZX80 (в то время как более поздний, очень популярный ZX Spectrum имел больше памяти), или даже всего 128 байт ОЗУ (плюс хранилище от картриджа ПЗУ ). как в ранней игровой консоли Atari 2600, и, таким образом, 8-битной адресации было бы достаточно для ОЗУ, если бы не требовалось также закрывать ПЗУ). Commodore 128 и другие 8-битные системы, то есть все еще с 16-битной адресацией, могли использовать более 64 КБ, то есть 128 КБ ОЗУ, а также BBC Master с возможностью расширения до 512 КБ ОЗУ.
В то время как в целом 8-битные процессоры имеют 16-битную адресацию, в некоторых архитектурах у вас есть обе, например, в процессоре MOS Technology 6502 , где нулевая страница широко используется, экономя один байт в инструкциях, обращающихся к этой странице, а также имея 16-битные инструкции адресации, которые занимают 2 байта для адреса плюс 1 для кода операции. Обычно индексные регистры являются 8-битными (в то время как другие «8-битные» ЦП, такие как Motorola 6800, имели 16-битные индексные регистры), например ЦП 6502, и тогда размер массивов, адресуемых с помощью инструкций индексированной адресации , не превышает 256 байт, без необходимости более длинного кода, т.е. имеется 8-битная адресация к каждому отдельному массиву.
8- процессоры Известные битные
Первым коммерческим 8-битным процессором был Intel 8008 (1972 г.), который изначально предназначался для Datapoint 2200 интеллектуального терминала . Большинство конкурентов Intel начинали с таких символьно-ориентированных 8-битных микропроцессоров. Модернизированные варианты этих 8-битных машин по-прежнему являются одним из наиболее распространенных типов процессоров во встраиваемых системах.
Еще один известный 8-битный процессор — MOS Technology 6502 . Он и его варианты использовались в ряде персональных компьютеров, таких как Apple I и Apple II , 8-битные компьютеры Atari , BBC Micro , Commodore PET и VIC-20 , а также в количество игровых консолей, таких как Atari 2600 и Nintendo Entertainment System .
| Производитель | Процессор | Год | Комментарий |
|---|---|---|---|
| Интел | 8008 | 1972 | с Datapoint 2200 Совместимость |
| Сигнетика | 2650 | 1973 | |
| Интел | 8080 | 1974 | Совместимость с источником 8008 |
| Моторола | 6800 | 1974 | |
| Фэйрчайлд | F8 | 1975 | |
| нет | 6502 | 1975 | Похож на 6800, но несовместим |
| Микрочип | ПОС | 1975 | Гарвардской архитектуры Микроконтроллер |
| Электронные массивы | EA9002 | 1976 | 8-битные данные, 12-битная адресация |
| РКА | 1802 | 1976 | |
| Зилог | Z80 | 1976 | Совместимость с двоичным кодом 8080 |
| Интел | 8085 | 1977 | Совместимость с двоичным кодом 8080 |
| Зилог | Z8 | 1978 | Микроконтроллер Гарвардской архитектуры |
| Моторола | 6809 | 1978 | Совместимость с источником 6800 |
| Интел | 8051 | 1980 | Микроконтроллер Гарвардской архитектуры |
| Моторола | 68008 | 1982 | 32-битные регистры, 20- или 22-битная адресация, три 16-битных АЛУ, 8-битная шина данных; Совместимость с программным обеспечением Motorola 68000 , аппаратная совместимость с 6809 |
| нет | 6510 | 1982 | Усовершенствованный процессор 6502, специально созданный для использования в Commodore 64. |
| Рико | 2А03 | 1982 | Клон 6502 без инструкций BCD для Nintendo Entertainment System |
| Зилог | Z180 | 1985 | Совместимость с двоичными данными Z80 |
| Моторола | 68HC11 | 1985 | |
| Хадсон | HuC6280 | 1987 | Совместимость с двоичным кодом 65C02 |
| Атмел | АВР | 1996 | |
| Зилог | ЭЗ80 | 1999 | Совместимость с двоичными данными Z80 |
| Инфинеон | ХС800 | 2005 | |
| Фрискейл | 68HC08 | ? | |
| Моторола | 6803 | ? | |
| НЭК | 78К0 [4] | ? |
для обучения, прототипирования и общего обучения аппаратному . Используйте обеспечению
8-битные процессоры продолжают разрабатываться и сегодня для общего обучения компьютерному оборудованию, а также для интересов любителей. Один такой ЦП был спроектирован и реализован с использованием интегральных схем серии 7400 на макетной плате . [5] [6] Проектирование 8-битных процессоров и соответствующих ассемблеров — обычное упражнение для студентов-инженеров, инженеров и любителей. . Для этой цели используются FPGA
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Амдал, генеральный директор ; Блаув, Джорджия ; Брукс, Ф.П. (1964). «Архитектура IBM System/360» (PDF) . Журнал исследований и разработок IBM . 8 (2): 87–101. дои : 10.1147/rd.82.0087 . Архивировано (PDF) из оригинала 10 августа 2017 г.
- ^ «Линейка продуктов X80: Z84C00» (PDF) . 15 апреля 2024 г.
- ^ «Переключение банков — C64-Wiki» . www.c64-wiki.com . Проверено 8 апреля 2021 г.
- ^ «НЭК 78К0» . НЭК . Архивировано из оригинала 28 октября 2008 г. Проверено 10 февраля 2009 г.
- ^ Оберхаус, Дэниел (9 февраля 2019 г.). «Этот парень спроектировал и построил 8-битный процессор с нуля» . Материнская плата . Проверено 4 ноября 2021 г.
- ^ Константино, Пауло. Самодельный 8-битный процессор + компьютер с графикой и звуком, созданный с нуля с использованием 74HC Logic .