8-Bit-Computing - 8-bit computing
Bitbreiten der Computerarchitektur |
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Bit |
Anwendung |
Binäre Gleitkommazahl Präzision |
Dezimalgleitkomma- Präzisions |
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 .
Hersteller | Prozessor | Jahr | Kommentar |
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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 |