przetwarzanie 8-bitowe - 8-bit computing

W architekturze komputera , 8-bitowych liczb całkowitych lub inne dane urządzenia są te, które są 8 bitów szerokości (1 bajt ). Również 8-bitowe architektury CPU i ALU to te, które są oparte na rejestrach lub magistralach danych tego rozmiaru. Adresy pamięci (a tym samym szyny adresowe ) dla 8-bitowych procesorów są zazwyczaj większe niż 8-bitowe, zwykle 16-bitowe, podczas gdy teoretycznie mogą być 8-bitowe, aw niektórych sytuacjach adresy 8-bitowe są również używane z 16-bitowymi używane głównie adresy bitowe. „8-bit” to także generacja mikrokomputerów, w których 8-bitowe mikroprocesory były normą.

Termin „8-bitowy” jest również stosowany do zestawów znaków, które mogą być używane na komputerach z 8-bitowymi bajtami, przy czym najbardziej znane są różne formy rozszerzonego ASCII , w tym zestawy znaków narodowych ISO/IEC 8859 – zwłaszcza łacińskie 1 dla języków angielskiego i zachodnioeuropejskiego.

IBM System / 360 wprowadzono bajt adresowalnych pamięci z 8-bitowych bajtów, w przeciwieństwie do pamięci bitową adresowalna lub dziesiętną cyfrowy adresowalnych lub słowo adresowalne, chociaż jego rejestrów ogólnego przeznaczenia było 32-bitowe, i adresy znajdowały się w niższe 24 bity tych adresów. Różne modele System/360 miały różne wewnętrzne szerokości ścieżek danych; IBM System / 360 model 30 (1965) wprowadziła 32-bitowy system / 360 architekturę, ale miał 8-bitowy natywny szerokość ścieżki i przeprowadzono 32-bitowy arytmetyczne 8 bitów na raz.

Pierwszym powszechnie stosowanym mikroprocesorem 8-bitowym był Intel 8080 , używany w wielu komputerach hobbystycznych w późnych latach 70. i wczesnych 80., często z systemem operacyjnym CP/M ; miał 8-bitowe słowa danych i 16-bitowe adresy. Zilog Z80 (kompatybilne z 8080) oraz Motorola 6800 zostały również wykorzystane w podobnych komputerów. 8-bitowe procesory Z80 i MOS Technology 6502 były szeroko stosowane w komputerach domowych oraz konsolach drugiej i trzeciej generacji w latach 70. i 80. XX wieku. Wiele 8-bitowych procesorów lub mikrokontrolerów stanowi podstawę dzisiejszych wszechobecnych systemów wbudowanych .

Detale

Rejestr 8-bitowy może przechowywać 2 8 różnych wartości. Zakres od całkowitych wartości, które mogą być przechowywane w 8 bitów zależy od reprezentacji całkowitej używany. W przypadku dwóch najczęstszych reprezentacji zakres wynosi od 0 do 255 (2 8-1 ) dla reprezentacji jako ( bez znaku ) liczby binarnej i -128 (-1 x 2 7 ) do 127 (2 7-1 ) dla reprezentacji jako uzupełnienie do dwóch .

8-bitowe procesory wykorzystują 8-bitową magistralę danych i dlatego mogą uzyskać dostęp do 8 bitów danych w pojedynczej instrukcji maszynowej . Szyna adresowa ma zwykle szerokość podwójnego oktetu ( 16 bitów ), ze względu na względy praktyczne i ekonomiczne. Oznacza to bezpośrednią przestrzeń adresową 64  KB (65 536 bajtów) na większości procesorów 8-bitowych.

Większość komputerów domowych z ery 8-bitów w pełni wykorzystywała przestrzeń adresową, tak jak BBC Micro (Model B) z 32 kB pamięci RAM plus 32 kB ROM . Inne, takie jak bardzo popularny Commodore 64, miały pełne 64 KB RAM plus 20 KB ROM, co oznacza, że ​​przy adresowaniu 16-bitowym nie można było domyślnie używać całej pamięci RAM (np. z dołączonego interpretera języka BASIC w ROMie); bez wykorzystywania przełączania banków , co pozwala na przekroczenie limitu 64 KB (RAM) w niektórych systemach. Inne komputery miałyby zaledwie 1 KB (plus 4 KB ROM), takie jak Spectrum ZX80 (podczas gdy później bardzo popularny Sinclair ZX Spectrum miał więcej pamięci), a nawet tylko 128 bajtów pamięci RAM (plus pamięć z kasety ROM ). , tak jak we wczesnej konsoli do gier Atari 2600, a więc adresowanie 8-bitowe wystarczyłoby dla pamięci RAM, gdyby nie musiała ona również obejmować ROM). Commodore 128 i inne układy 8-bitowe, co oznacza jeszcze z 16-bitowego adresowania, można użyć więcej niż 64 KB, czyli pamięci RAM 128 KB, również BBC magistra z rozszerzalnego 512 KB RAM.

Chociaż ogólnie 8-bitowe procesory mają 16-bitowe adresowanie, w niektórych architekturach masz oba, na przykład w technologii MOS | 6502 CPU, gdzie strona zerowa jest szeroko używana, zapisując jeden bajt w instrukcjach uzyskujących dostęp do tej strony, a także mając 16-bitowe instrukcje adresowania, które zajmują 2 bajty na adres plus 1 na kod operacyjny. Powszechnie rejestry indeksowe są 8-bitowe (podczas gdy inne „8-bitowe” procesory, takie jak Motorola 6800, miały 16-bitowe rejestry indeksowe), takie jak CPU 6502, a wtedy rozmiar tablic adresowanych za pomocą instrukcji adresowania indeksowanego wynosi co najwyżej 256 bajtów, bez konieczności dłuższego kodu, czyli 8-bitowego adresowania do każdej indywidualnej tablicy.

Wybitne 8-bitowe procesory

Pierwszym komercyjnym 8-bitowym procesorem był Intel 8008 (1972), który pierwotnie był przeznaczony dla inteligentnego terminala Datapoint 2200 . Większość konkurentów Intela zaczynała od takich 8-bitowych mikroprocesorów zorientowanych na znaki. Zmodernizowane warianty tych 8-bitowych maszyn są nadal jednym z najpopularniejszych typów procesorów w systemach wbudowanych.

Innym godnym uwagi 8-bitowym procesorem jest technologia MOS 6502 . To i jego warianty były używane w wielu komputerach osobistych, takich jak Apple I i Apple II , rodzina Atari 8-bit , BBC Micro , Commodore PET i Commodore VIC-20 oraz w wielu konsol do gier wideo, takich jak Atari 2600 i Nintendo Entertainment System .

Wczesne lub popularne procesory 8-bitowe (niekompletne)
Producent Edytor Rok Komentarz
Intel 8008 1972 Kompatybilny z Datapoint 2200
Sygnetyka 2650 1973
Intel 8080 1974 Kompatybilny ze źródłem 8008
Motorola 6800 1974
Fairchild F8 1975
MOS 6502 1975 Podobny do 6800, ale niekompatybilny
Mikroczip FOTKA 1975 Mikrokontroler architektury Harvarda
Tablice elektroniczne EA9002 1976 8-bitowe dane, 12-bitowe adresowanie
RCA 1802 1976
Zilog Z80 1976 Kompatybilność binarna 8080
Intel 8085 1977 Kompatybilność binarna 8080
Zilog Z8 1978 Mikrokontroler architektury Harvarda
Motorola 6809 1978 Kompatybilny ze źródłem 6800
Intel 8051 1980 Mikrokontroler architektury Harvarda
Motorola 68008 1982 rejestry 32-bitowe, adresowanie 20-bitowe lub 22-bitowe, trzy 16-bitowe jednostki ALU, 8-bitowa magistrala danych; Kompatybilny z oprogramowaniem Motorola 68000 , kompatybilny ze sprzętem 6809
MOS 6510 1982 Ulepszony 6502 wykonany na zamówienie do użytku w Commodore 64
Ricoh 2A03 1982 6502 klon minus BCD instrukcje dla Nintendo Entertainment System
Zilog Z180 1985 Kompatybilność binarna Z80
Motorola 68HC11 1985
Atmel AVR 1996
Zilog EZ80 1999 Kompatybilność binarna Z80
Infineon XC800 2005
Swobodna skala 68HC08
Hudson HuC6280 Kompatybilność binarna 65C02
Motorola 6803
NEC 78K0

Zobacz też

Bibliografia