4-біт архітектура

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
4-бітний процесор Intel 4004

У архітектурі комп'ютера 4-бітні цілі числа, адреси пам'яті та інші блоки даних мають 4 біти в ширину. Крім того, 4-бітна архітектура ЦП і АЛУ є такою, що базується на регістрах, адресних шинах або шинах даних такого розміру. Група з чотирьох бітів також називається ніблом і має 24 = 16 можливих значень.

Група, яка складається з чотирьох біт, також називається напівбайтом.

Деякі з перших процесорів мали 4-бітну довжину слова та були розроблені близько 1970 року. TMS 1000, перший в 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. Перший комерційний мікропроцесор був з двійковим кодуванням (BCD основа) Intel 4004, розроблений для калькулятора в 1971 році; він мав 4-бітну довжину слова, але 8-розрядні команди і 12-розрядні адреси.

Процесори HP Сатурн, які використовалися в багатьох калькуляторах Hewlett-Packard в період між 1984 і 2015 роками (у тому числі серії HP 48 наукових калькуляторів) є 4-бітними машинами. Як Intel 4004 робив: їхній рядок є комбінацією з кількох 4-бітних слів, наприклад, для формування адресу пам'яті розміром 20 біт, більшість його 64-бітних регістрів зберігають в пам'яті 16-ти 4-розрядні числа

З 2003 року, нові калькулятори Сатурн 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.

4-розрядні процесори були запрограмовані на асемблері через надмірне обмеження розміру на програми і мови загального програмування (для мікроконтролерів, 8-біт і більше), такі як мова програмування C, не підтримуює 4-бітний (C вимагає, щоб розмір типу даних був щонайменше 8 біт, і щоб всі типи даних, крім бітових полів мали розмір, який є кратним розміром символу). У той час як більш, ніж 4-бітові значення можуть бути використані шляхом об'єднання маленьких одиниць вручну, мова повинна підтримувати менші значення, які використовуються в комбінації. Якщо ні, то збірка є єдиним варіантом.

У 1970-ті роки з'являються 4-бітні програмні додатки для масового ринку, наприклад, для кишенькових калькуляторів.

У 1970-і і 1980-і роки ряд науково-дослідних і комерційних комп'ютерів, де використовується мікропроцесорна секція, в якій процесор - арифметично логічний пристрій побудований з кількох 4-бітних секцій, кожна секція має мікрочип, такий як Am2901 або 74181 чип.

Zilog Z80 це 8-розрядний мікропроцесор, що має 4-бітний ALU

Сучасне використання[ред.ред. код]

У той час як 32, так і 64-розрядні процесори більш помітні в сучасній побутовій електроніці, 4-розрядні процесори продовжують використовуватися (зазвичай, як частини мікроконтролера) в додатках, що вимагають мінімальної обчислювальної потужності. Наприклад, один популярний велосипедний комп'ютер визначає, що він використовує "4-бітний однокристальний мікропроцесор". Інші типові області застосування включають кавоварки, інфрачервоний пульт дистанційного керування і охоронні сигналізації.

Використання 4-розрядних процесорів зменшилось в порівнянні з 8-ми або навіть 32-розрядними процесорами, оскільки важко знайти щось дешевше в магазинах загального постачальника електроприкладів. Найпростіші види не доступні у жодному з них, та інші є неакційними і дорожчими (кілька дорогих можна знайти, станом на 2014 рік, на eBay).

Магазин електроніки, як і раніше зберігають, станом на 2014, не-CPU / MCU 4-розрядні чипи, такі як лічильники.

Станом на 2015 рік, більшість материнських плат для персональних комп'ютерів, особливо ноутбуків, використовують 4-розрядний контролер LPC (з'явився в 1998 році) для підключення до південного мосту флеш-пам'яті (UEFI або BIOS) і мікросхеми Super I/O.[джерело?]

Деталі[ред.ред. код]

Використовуючи 4 біта, можливо отримати шістнадцять різних значень. Всі однозначні номери шістнадцятиричної системи можуть бути записані за допомогою чотирьох біт. Двійковій запис чисел являє собою цифровий метод кодування чисел за допомогою десяткової нотації, де кожна десяткова цифра, представлена чотирма бітами.

Двійковий Вісімковий Десятковий Шіснадцятковий
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-бітних процесорів[ред.ред. код]

Також дивіться[ред.ред. код]

Зовнішні посилання[ред.ред. код]