4-біт архітектура
| Біт |
|---|
| Застосунок |
| Точність двійкової рухомої коми |
| Точність десяткового числа з рухомою комою |
В архітектурі комп'ютера, 4-бітові цілі числа, адреси пам'яті та інші блоки даних, що мають ширину 4 біти. Крім того, 4-бітовими вважаються процесори і арифметико-логічні пристрої, що мають регістри, шини адреси або шини даних такої розрядності. Група з чотирьох бітів називається ніблом або півбайтом і має 24 = 16 можливих значень.
Деякі з перших мікропроцесорів, розроблених близько 1970 року, мали 4-бітову довжину слова. TMS 1000[en], перший у світі однокристальний мікропроцесор, був 4-розрядним процесором; він мав гарвардську архітектуру, з 8-розрядною постійною пам'яттю інструкцій на кристалі і 4-розрядну оперативну пам'ять даних на кристалі[1]. Першим комерційним мікропроцесором з двійково-десятковим кодуванням (англ. binary-coded decimal, BCD) був Intel 4004,[2][3] розроблений для калькулятора в 1971 році; він мав 4-бітову довжину слова, але 8-розрядні команди і 12-розрядні адреси.
Процесори HP Saturn[en], які використовувалися в багатьох калькуляторах Hewlett-Packard від 1984 до 2003 року (зокрема в наукових калькуляторах моделей HP 48[en]) є 4-бітовими (або гібридними 64-/4-біти). Подібно до Intel 4004, у них складалося кілька 4-бітових слів разом, наприклад, для формування 20 бітової адреси пам'яті, більшість регістрів були 64-бітовими та зберігали в пам'яті 16 4-розрядних чисел[4][5][6].
З 2003 року нові калькулятори Saturn на базі HP (в тому числі серії HP 49/50) використовують 32-розрядний процесор з ядром ARM920T для емуляції розширеної архітектури процесора Сатурн під назвою Сатурн+ на більш високій швидкості.
Програми для 4-розрядних процесорів створювалися на мові асемблера через обмеження обсягу пам'яті для програм і обмеження компіляторів (наприклад, мова програмування C не має вбудованої підтримки 4-бітового цілого типу; C вимагає, щоб розмір типу даних був щонайменше 8 біт, і щоб всі типи даних, крім бітових полів мали розмір, який є кратним 8 біт).
У 1970-ті роки з'являються 4-бітові користувацькі програми для масового ринку, наприклад, для кишенькових калькуляторів.
У 1970-і і 1980-і роки ряд науково-дослідних і комерційних комп'ютерів використовували секційні процесори, у яких арифметико-логічний пристрій (АЛП) побудовано з кількох 4-бітових секцій, кожна з яких має мікрочип, як-от Am2901 або 74181.
Zilog Z80 це 8-розрядний мікропроцесор, що має 4-бітовий АЛП[7][8][9].
Сучасне використання[ред. | ред. код]
Хоча 32- і 64-розрядні процесори більш помітні в сучасній побутовій електроніці, 4-розрядні процесори продовжують використовуватися (зазвичай як частини мікроконтролерів) у застосуваннях, що вимагають мінімальної обчислювальної потужності. Наприклад, для одного популярний велосипедного комп'ютера зазначено, що він використовує «4-бітовий однокристальний мікропроцесор»[10]. Інші типові галузі застосування включають кавоварки, інфрачервоні пульти дистанційного керування[11] й охоронні сигналізації[12].
Використання 4-розрядних процесорів зменшилось, порівняно з 8- або навіть 32-розрядними процесорами, оскільки важко знайти щось дешевше в магазинах електроприладів. Найпростіші види не доступні у жодному з них, а інші є дорожчими (кілька дорогих можна знайти, станом на 2014 рік, на eBay).
Магазин електроніки, як і раніше пропонують, станом на 2014, не-CPU / MCU 4-розрядні чипи, як-от лічильники.
Станом на 2015 рік, більшість материнських плат для персональних комп'ютерів, особливо ноутбуків, використовують 4-розрядний контролер LPC (з'явився 1998 року) для підключення до південного мосту флеш-пам'яті (UEFI або BIOS) і мікросхеми Super I/O[13] [14].
Подробиці[ред. | ред. код]
Використовуючи 4 біти, можливо отримати шістнадцять різних значень. Всі однозначні шістнадцяткові числа можна записати за допомогою чотирьох біт. Двійково-десятковий код чисел являє собою метод кодування десяткових чисел, де кожну десяткову цифру подано чотирма бітами.
| Двійковий | Вісімковий | Десятковий | Шістнадцятковий |
|---|---|---|---|
| 0000 | 0 | 0 | 0 |
| 0001 | 1 | 1 | 1 |
| 0010 | 2 | 2 | 2 |
| 0011 | 3 | 3 | 3 |
| 0100 | 4 | 4 | 4 |
| 0101 | 5 | 5 | 5 |
| 0110 | 6 | 6 | 6 |
| 0111 | 7 | 7 | 7 |
| 1000 | 10 | 8 | 8 |
| 1001 | 11 | 9 | 9 |
| 1010 | 12 | 10 | A |
| 1011 | 13 | 11 | B |
| 1100 | 14 | 12 | C |
| 1101 | 15 | 13 | D |
| 1110 | 16 | 14 | E |
| 1111 | 17 | 15 | F |
Список 4-бітових процесорів[ред. | ред. код]
 | Цей розділ потребує доповнення. (березень 2016) |
- 10NES
- TMS 1000
- Intel 4004
- Intel 4040
- Atmel MARC4
- Samsung S3C7 (KS57 Серія) 4-бітовий мікропроцесор (ОЗП: від 512 до 5264 півбайтів, частота 6 МГц)
- Toshiba TLCS-47
- HP Saturn та Saturn+
- NEC μPD75X
- NEC (зараз Renesas) µPD612xA (припинено), µPD613x, μPD6x та μPD1724x процесори для інфрачервоних пультів керування
- EM Microelectronic-Marin EM6600, EM6580, EM6682.
- Epson S1C63
Також дивіться[ред. | ред. код]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ TMS 1000 Series Data Manual (PDF). Texas Instruments. December 1976. Архів оригіналу (PDF) за 19 грудня 2013. Процитовано 20 липня 2013.
- ↑ Mack, Pamela E. (30 листопада 2005). The Microcomputer Revolution. Архів оригіналу за 14 січня 2010. Процитовано 23 грудня 2009.
- ↑ History in the Computing Curriculum (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 19 липня 2011. Процитовано 22 червня 2017.
- ↑ The Saturn Processor. Архів оригіналу за 11 липня 2005. Процитовано 23 грудня 2015.
- ↑ Guide to the Saturn Processor. Архів оригіналу за 19 листопада 2012. Процитовано 14 січня 2014.
- ↑ Introduction to Saturn Assembly Language. Архів оригіналу за 6 серпня 2016. Процитовано 14 січня 2014.
- ↑ Shima, Masatoshi; Faggin, Federico; Ungermann, Ralph; Slater, Michael (27 квітня 2007). Zilog Oral History Panel on the Founding of the Company and the Development of the Z80 Microprocessor (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 14 вересня 2020. Процитовано 9 серпня 2020.
- ↑ Shirriff, Ken. The Z-80 has a 4-bit ALU. Архів оригіналу за 9 вересня 2013. Процитовано 9 серпня 2020.
- ↑ The Saturn Processor. Архів оригіналу за 11 липня 2005. Процитовано 23 грудня 2015.
- ↑ Cateye Commuter Manual (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 13 травня 2013. Процитовано 11 лютого 2014.
- ↑ μPD67, 67A, 68, 68A, 69 4-bit single-chip microcontroller for infrared remote control transmission (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 19 грудня 2013. Процитовано 20 березня 2016.
- ↑ Haskell, Richard. Introduction to Digital Logic and Microprocessors (Lecture 12.2). Архів оригіналу за 4 березня 2016. Процитовано 11 лютого 2014.
- ↑ Mueller, Scott (2004). Upgrading and Repairing Laptops. с. 176. ISBN 9780789728005. Архів оригіналу за 20 квітня 2016. Процитовано 20 березня 2016.
- ↑ Lawyer, David S. (2007). Plug-and-Play-HOWTO: LPC Bus. Архів оригіналу за 31 березня 2016. Процитовано 20 березня 2016.
Посилання[ред. | ред. код]
- Бітовий // Словник української мови : у 20 т. — К. : Наукова думка, 2010—2022.
- Saturn CPU [Архівовано 11 липня 2005 у Wayback Machine.]
- Epson — High Performance 4-bit Microcontrollers [Архівовано 29 липня 2013 у Wayback Machine.]
- Considerations for 4-bit processing [Архівовано 22 березня 2020 у Wayback Machine.]