8-Bit-Computing - 8-bit computing

In der Computerarchitektur sind 8-Bit- Ganzzahlen oder andere Dateneinheiten solche, die 8 Bit breit sind (1 Oktett ). Außerdem sind 8-Bit- CPU- und ALU- Architekturen solche, die auf Registern oder Datenbussen dieser Größe basieren . Speicheradressen (und damit Adressbusse ) für 8-Bit-CPUs sind im Allgemeinen größer als 8-Bit, normalerweise 16-Bit, obwohl sie theoretisch 8-Bit sein könnten, und in einigen Situationen werden auch 8-Bit-Adressen mit 16-Bit verwendet. hauptsächlich verwendete Bitadressen. '8-Bit' ist auch eine Generation von Mikrocomputern, in der 8-Bit- Mikroprozessoren die Norm waren.

Der Begriff „8-Bit“ wird auch auf die Zeichensätze angewendet, die auf Computern mit 8-Bit-Bytes verwendet werden könnten, wobei die bekanntesten verschiedene Formen von erweitertem ASCII sind , einschließlich der ISO/IEC 8859- Reihe nationaler Zeichensätze – insbesondere Latein 1 für Englisch und westeuropäische Sprachen.

Das IBM System/360 führte einen byte-adressierbaren Speicher mit 8-Bit-Bytes ein, im Gegensatz zu einem bit-adressierbaren oder dezimalstellen-adressierbaren oder wortadressierbaren Speicher, obwohl seine Universalregister 32 Bit breit waren und Adressen in der niedrigere 24 Bit dieser Adressen. Verschiedene Modelle von System/360 hatten unterschiedliche interne Datenpfadbreiten; das IBM System/360 Model 30 (1965) implementierte die 32-Bit-System/360-Architektur, hatte aber eine native 8-Bit-Pfadbreite und führte 32-Bit-Arithmetik 8 Bits gleichzeitig durch.

Der erste weit verbreitete 8-Bit- Mikroprozessor war der Intel 8080 , der in den späten 1970er und frühen 1980er Jahren in vielen Hobbycomputern verwendet wurde und oft das CP/M- Betriebssystem lief ; es hatte 8-Bit-Datenwörter und 16-Bit-Adressen. Das Zilog Z80 (kompatibel mit dem 8080) und das Motorola 6800 wurden auch in ähnlichen Computern verwendet. Die Z80 und die MOS Technology 6502 8-Bit-CPUs wurden häufig in Heimcomputern und Spielekonsolen der zweiten und dritten Generation der 1970er und 1980er Jahre verwendet. Viele 8-Bit-CPUs oder Mikrocontroller sind die Basis heutiger allgegenwärtiger eingebetteter Systeme .

Einzelheiten

Ein 8-Bit-Register kann 2 8 verschiedene Werte speichern . Der Bereich von Integer- Werten, der in 8 Bit gespeichert werden kann, hängt von der verwendeten Integer-Darstellung ab . Bei den beiden gängigsten Darstellungen reicht der Bereich von 0 bis 255 (2 8 − 1) für die Darstellung als ( vorzeichenlose ) Binärzahl und −128 (−1 × 2 7 ) bis 127 (2 7 − 1) für die Darstellung als Zweierkomplement .

8-Bit-CPUs verwenden einen 8-Bit -Datenbus und können daher in einer einzigen Maschinenanweisung auf 8 Bit Daten zugreifen . Der Adressbus ist aufgrund praktischer und wirtschaftlicher Überlegungen typischerweise ein Doppeloktett ( 16 Bits ) breit. Dies impliziert einen direkten Adressraum von 64  KB (65.536 Byte) auf den meisten 8-Bit-Prozessoren.

Die meisten Heimcomputer aus der 8-Bit-Ära nutzten den Adressraum voll aus, wie der BBC Micro (Modell B) mit 32 KB RAM plus 32 KB ROM . Andere wie der sehr beliebte Commodore 64 hatten volle 64 KB RAM plus 20 KB ROM, was bedeutet, dass Sie bei 16-Bit-Adressierung standardmäßig nicht den gesamten RAM verwenden konnten (zB vom mitgelieferten BASIC- Sprachinterpreter im ROM); ohne Bank-Switching auszunutzen , wodurch die 64-KB-(RAM-)Grenze in einigen Systemen durchbrochen werden kann. Andere Computer hätten nur 1 KB (plus 4 KB ROM), wie der Spectrum ZX80 (während der später sehr beliebte Sinclair ZX Spectrum mehr Speicher hatte) oder sogar nur 128 Bytes RAM (plus Speicher von einer ROM-Kassette ) , wie in einer frühen Spielekonsole Atari 2600 und damit hätte 8-Bit-Adressierung für den RAM gereicht, wenn er nicht auch ROM hätte abdecken müssen). Der Commodore 128 und andere 8-Bit-Systeme, also noch mit 16-Bit-Adressierung, könnten mehr als 64 KB, also 128 KB RAM verbrauchen, auch der BBC Master damit erweiterbar auf 512 KB RAM.

Während 8-Bit-CPUs im Allgemeinen über eine 16-Bit-Adressierung verfügen, haben Sie in einigen Architekturen beides, z. B. in der MOS-Technologie | 6502 CPU, bei der die Nullseite ausgiebig verwendet wird, ein Byte in den Befehlen spart, die auf diese Seite zugreifen, und auch 16-Bit-Adressierungsbefehle hat, die 2 Bytes für die Adresse plus 1 für den Opcode benötigen. Normalerweise sind Indexregister 8-Bit (während andere "8-Bit"-CPUs wie Motorola 6800 16-Bit-Indexregister hatten), wie die 6502-CPU, und dann beträgt die Größe der Arrays, die mit indizierten Adressierungsbefehlen adressiert werden, höchstens 256 Byte, ohne längeren Code, dh 8-Bit-Adressierung an jedes einzelne Array.

Bemerkenswerte 8-Bit-CPUs

Der erste kommerzielle 8-Bit-Prozessor war der Intel 8008 (1972), der ursprünglich für das intelligente Terminal Datapoint 2200 gedacht war . Die meisten Konkurrenten von Intel begannen mit solchen zeichenorientierten 8-Bit-Mikroprozessoren. Modernisierte Varianten dieser 8-Bit-Maschinen gehören nach wie vor zu den gängigsten Prozessortypen in eingebetteten Systemen.

Eine weitere bemerkenswerte 8-Bit-CPU ist die MOS Technology 6502 . Es und Varianten davon wurden in einer Reihe von Personal Computern wie dem Apple I und Apple II , der Atari 8-Bit-Familie , dem BBC Micro und dem Commodore PET und Commodore VIC-20 sowie in einer Reihe verwendet von Videospielkonsolen wie dem Atari 2600 und dem Nintendo Entertainment System .

Frühe oder beliebte 8-Bit-Prozessoren (unvollständig)
Hersteller Prozessor Jahr Kommentar
Intel 8008 1972 Datenpunkt 2200 kompatibel
Signetik 2650 1973
Intel 8080 1974 8008 Quellkompatibel
Motorola 6800 1974
Fairchild F8 1975
MOS 6502 1975 Ähnlich wie 6800, aber nicht kompatibel
Mikrochip PIC 1975 Mikrocontroller mit Harvard-Architektur
Elektronische Arrays EA9002 1976 8-Bit-Daten, 12-Bit-Adressierung
RCA 1802 1976
Zilog Z80 1976 8080 binär kompatibel
Intel 8085 1977 8080 binär kompatibel
Zilog Z8 1978 Mikrocontroller mit Harvard-Architektur
Motorola 6809 1978 Kompatibel mit 6800-Quellen
Intel 8051 1980 Mikrocontroller mit Harvard-Architektur
Motorola 68008 1982 32-Bit-Register, 20-Bit- oder 22-Bit-Adressierung, drei 16-Bit-ALUs, 8-Bit-Datenbus; Motorola 68000 softwarekompatibel, 6809 hardwarekompatibel
MOS 6510 1982 Verbesserter 6502 speziell für den Einsatz im Commodore 64
Ricoh 2A03 1982 6502 Klon ohne BCD-Anleitung für das Nintendo Entertainment System
Zilog Z180 1985 Z80 binär kompatibel
Motorola 68HC11 1985
Atmel AVR 1996
Zilog EZ80 1999 Z80 binär kompatibel
Infineon XC800 2005
Freescale 68HC08
Hudson HuC6280 65C02 binär kompatibel
Motorola 6803
NEC 78K0

Siehe auch

Verweise