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Anchos de bits de arquitectura de computadora
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En  la arquitectura de la computadora , los enteros de 4 bits u otras unidades de datos son aquellos que tienen 4 bits de ancho. Además, las arquitecturas de CPU y ALU de 4 bits son aquellas que se basan en registros o buses de datos de ese tamaño. Las direcciones de memoria (y, por lo tanto , los buses de direcciones ) para las CPU de 4 bits son generalmente mucho más grandes que las de 4 bits (ya que solo 16 ubicaciones de memoria serían muy restrictivas), como 12 bits o más, mientras que en teoría podrían ser de 8 bits. . Un grupo de cuatro bits también se denomina nibble y tiene 2 4 = 16 valores posibles.

Algunos de los primeros microprocesadores tenían una longitud de palabra de 4 bits y se desarrollaron alrededor de 1970. Las computadoras tradicionales (no cuánticas) de 4 bits ya están obsoletas, mientras que las computadoras cuánticas recientes son de 4 bits, [1] [2] pero también basado en qubits , como IBM Q Experience . Ver también: Bit slicing # Computadoras cuánticas bit-slice .

El primer microprocesador comercial fue el decimal codificado en binario (basado en BCD) Intel 4004 , [3] [4] desarrollado para aplicaciones de calculadoras en 1971; tenía una longitud de palabra de 4 bits, pero tenía instrucciones de 8 bits y direcciones de 12 bits. Fue sucedido por Intel 4040 .

El Texas Instruments TMS 1000 (1974) era una CPU de 4 bits ; tenía una arquitectura de Harvard , con una ROM de instrucción en chip, instrucciones de 8 bits de ancho y una RAM de datos en chip con palabras de 4 bits. [5]

Los procesadores de 4 bits se programaron en lenguaje ensamblador o Forth , por ejemplo, "Familia MARC4 de 4 bits Forth CPU" [6] debido a la restricción extrema de tamaño de los programas y a los lenguajes de programación comunes (para microcontroladores , de 8 bits y mayores), como el lenguaje de programación C , no admiten tipos de datos de 4 bits (C requiere que el tamaño del chartipo de datos sea de al menos 8 bits, [7] y que todos los tipos de datos que no sean campos de bits tengan un tamaño que sea múltiplo de el tamaño del carácter [8] [9] [10] ).

La década de 1970 vio la aparición de aplicaciones de software de 4 bits para mercados masivos como calculadoras de bolsillo. Durante la década de 1980, se utilizaron microprocesadores de 4 bits en juegos electrónicos portátiles para mantener bajos los costos.

En los años 1970 y 1980, un número de ordenadores de investigación y comerciales utiliza bit slicing , en el que de la CPU unidad lógica aritmética (ALU) fue construido a partir de múltiples secciones 4 bits de ancho, cada sección incluyendo un chip tal como un Am2901 o 74181 de chip .

El Zilog Z80 , aunque es un microprocesador de 8 bits, tiene una ALU de 4 bits. [11] [12]

Aunque el Data General Nova es una serie de miniordenadores de 16 bits, el Nova original y el Nova 1200 procesados ​​internamente contienen 4 bits a la vez con una ALU de 4 bits, [13] a veces denominada "nybble-serial". [14]

Los procesadores HP Saturn , utilizados en muchas calculadoras Hewlett-Packard entre 1984 y 2003 (incluida la serie de calculadoras científicas HP 48 ) son máquinas de "4 bits" (o híbridas de 64/4 bits); como hizo el Intel 4004, encadenan varias palabras de 4 bits juntas, por ejemplo, para formar una dirección de memoria de 20 bits, y la mayoría de los registros tienen 64 bits de ancho y almacenan 16 dígitos de 4 bits. [15] [16] [17]

Además, algunas de las primeras calculadoras, como la Casio AL-1000 de 1967 , la Sinclair Executive de 1972 y la mencionada HP Saturn de 1984  , tenían rutas de datos de 4 bits que accedían a sus registros 4 bits (un dígito BCD) a la vez. [18]

Usos [ editar ]

Si bien los procesadores de 32 y 64 bits son más prominentes en la electrónica de consumo moderna, las CPU de 4 bits se pueden comprar en línea a partir de 2021 por hasta $ 0.23 (a granel por 1000 unidades, oa $ 0.70 por uno del mismo tipo o $ 2.55 por un tipo diferente), [19] [20] mientras que un microcontrolador de 8 bits se puede comprar por $ 0.24 por uno solo (también obsoleto; y una CPU de 8 bits no obsoleta se puede comprar por $ 0.30 por unidad, por 702 unidades a $ 210.60), una fracción del precio de 4 bits, e incluso se puede comprar un único microcontrolador moderno de 32 bits por $ 0.24, por lo que no está claro si las CPU de 4 bits todavía se usan para algo más que como repuestos. Por ejemplo, una computadora para bicicleta especifica que utiliza una "microcomputadora de 4 bits y 1 chip". [21] Otros usos típicos incluyen cafeteras., controles remotos por infrarrojos , [22] y alarmas de seguridad . [23]

Detalles [ editar ]

Artículo principal: Nibble

Con 4 bits, es posible crear 16 valores diferentes. Todos los números hexadecimales de un solo dígito se pueden escribir con cuatro bits. El decimal codificado en binario es un método de codificación digital para números que utilizan notación decimal, con cada dígito decimal representado por cuatro bits.

BinarioOctalDecimalHexadecimal
0000000
0001111
0010222
0011333
0100444
0101555
0110666
0111777
10001088
10011199
10101210A
10111311B
11001412C
11011513D
1110dieciséis14mi
11111715F

Lista de procesadores de 4 bits [ editar ]

Intel C4004
un transmisor de control remoto por infrarrojos controlado por un microcontrolador NEC D63GS de 4 bits
NEC D63GS: un microcontrolador de 4 bits para transmisión de control remoto por infrarrojos
Calculadora de escritorio Olympia CD700 con el microcontrolador de 4 bits en serie de bits MAPS MM570X de National Semiconductor
Microcontrolador de 4 bits serie bit serie MM5700CA / D de National Semiconductor
  • Intel 4004
  • Intel 4040
  • TMS 1000
  • Atmel MARC4 core [24] [25] - (descontinuado: "Última fecha de envío: 7 de marzo de 2015" [26] )
  • Microcontroladores de 4 bits Samsung S3C7 (serie KS57) (RAM: 512 a 5264 nibbles, reloj de 6 MHz)
  • Toshiba serie TLCS-47
  • HP Saturno
  • NEC μPD75X
  • NEC μCOM-4
  • NEC (ahora Renesas ) µPD612xA (descontinuado), µPD613x, µPD6x [22] [27] y µPD1724x [28] microcontroladores transmisores de control remoto por infrarrojos [29] [30]
  • Familia EM Microelectronic-Marin EM6600, [31] EM6580, [32] [33] EM6682, [34] etc.
  • Epson S1C63 familia
  • Familias de microcontroladores de 4 bits de National Semiconductor "COPS I" y "COPS II" ("COP400") [35]
  • National Semiconductor MAPS MM570X
  • Sharp SM590 / SM591 / SM595 [36] : 26–34
  • Sharp SM550 / SM551 / SM552 [36] : 36–48
  • Sharp SM578 / SM579 [36] : 49–64
  • Sharp SM5E4 [36] : 65–74
  • Sharp LU5E4POP [36] : 75–82
  • Sharp SM5J5 / SM5J6 [36] : 83–99
  • Sharp SM530 [36] : 100–109
  • Sharp SM531 [36] : 110-118
  • Sharp SM500 [36] : 119-127 (ROM 1197 × 8 bits, RAM 40 × 4 bits, un divisor y circuito de controlador LCD de 56 segmentos)
  • Sharp SM5K1 [36] : 128-140
  • Sharp SM4A [36] : 141–148
  • Sharp SM510 [36] : 149-158 (ROM 2772 × 8 bits, RAM 128 × 4 bits, un divisor y circuito de controlador LCD de 132 segmentos)
  • Sharp SM511 / SM512 [36] : 159-171 (ROM 4032 × 8 bits, RAM 128/142 × 4 bits, un divisor y circuito de controlador LCD de 136/200 segmentos)
  • Sharp SM563 [36] : 172–186

Ver también [ editar ]

  • GMC-4
  • Hitachi HD44780 - Controlador LCD con modo de 4 bits
  • Número de pines bajo (LPC)

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Qiskit / openqasm" . GitHub . Consultado el 16 de noviembre de 2020 . bigadder.qasm: sumador cuántico de transporte de ondas. Sumador de 8 bits formado por 2 sumadores de 4 bits de adder.qasm.
  2. ^ Cruz, Andrew W .; Bishop, Lev S .; Smolin, John A .; Gambetta, Jay M. (13 de julio de 2017). "Open Quantum Assembly Language". arXiv : 1707.03429 [ quant-ph ]. Los únicos tipos de almacenamiento de Open QASM (versión 2.0) son los registros clásicos y cuánticos, que son matrices unidimensionales de bits y qubits, respectivamente.
  3. ↑ Mack, Pamela E. (30 de noviembre de 2005). "La revolución de los microordenadores" . Consultado el 23 de diciembre de 2009 .
  4. ^ "Historia en el plan de estudios de informática" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 19 de julio de 2011 . Consultado el 22 de junio de 2017 .
  5. ^ Manual de datos de la serie TMS 1000 (PDF) . Texas Instruments . Diciembre de 1976 . Consultado el 20 de julio de 2013 .
  6. ^ "Forth Chips" . www.ultratechnology.com .
  7. ^ Especificación ISO / IEC 9899: 1999 . pag. 20, § 5.2.4.2.1.
  8. ^ Especificación ISO / IEC 9899: 1999 . pag. 37, § 6.2.6.1 (4).
  9. ^ Cline, Marshall. "Preguntas frecuentes de C ++: las reglas sobre bytes, caracteres y caracteres" .
  10. ^ "Entero de 4 bits" . cplusplus.com . Consultado el 21 de noviembre de 2014 .
  11. ^ Shima, Masatoshi; Faggin, Federico; Ungermann, Ralph; Slater, Michael (27 de abril de 2007). "Panel de historia oral de Zilog sobre la fundación de la empresa y el desarrollo del microprocesador Z80" (PDF) .
  12. ^ Shirriff, Ken. "El Z-80 tiene una ALU de 4 bits" .
  13. ↑ Hendrie, Gardner (22 de noviembre de 2002). "Historia Oral de Edson (Ed) D. de Castro" (PDF) (Entrevista). pag. 44.
  14. ^ "Nova 1200" .
  15. ^ "El procesador de Saturno" . Consultado el 23 de diciembre de 2015 .
  16. ^ "Guía para el procesador de Saturno" . Consultado el 14 de enero de 2014 .
  17. ^ "Introducción al lenguaje ensamblador de Saturno" . Consultado el 14 de enero de 2014 .
  18. ^ "Calculadoras electrónicas de escritorio: Casio AL-1000" .
  19. ^ "4570 NEC | chips IC" . UTSOURCE . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
  20. ^ "UPD6700GH-3B7 Renesas, 10 + | chips IC" . UTSOURCE . Consultado el 2 de julio de 2020 .
  21. ^ "Manual del viajero de Cateye" (PDF) . Consultado el 11 de febrero de 2014 .
  22. ^ a b "microcontrolador de chip único μPD67, 67A, 68, 68A, 69 de 4 bits para transmisión de control remoto por infrarrojos" (PDF) . documentation.renesas.com . Archivado desde el original (PDF) el 6 de enero de 2016.
  23. ^ Haskell, Richard. "Introducción a la lógica digital y los microprocesadores (Clase 12.2)" . Consultado el 11 de febrero de 2014 .
  24. ^ "Microcontroladores MARC4 de 4 bits - Guía del programador" (PDF) . Atmel . Archivado desde el original (PDF) el 15 de diciembre de 2014 . Consultado el 14 de enero de 2014 .
  25. ^ "Arquitectura MARC4 de 4 bits" . Atmel . Archivado desde el original el 31 de mayo de 2009.
  26. ^ "Notificación de fin de vida útil (EOL) del producto" (PDF) . Atmel . 2014-03-07. Archivado desde el original (PDF) el 7 de agosto de 2016.
  27. ^ "microcontrolador de chip único μPD6P9 de 4 bits para transmisión de control remoto por infrarrojos" (PDF) . documentation.renesas.com . Archivado desde el original (PDF) el 27 de marzo de 2016.
  28. ^ "μPD17240, 17241, 17242, 17243, 17244, 17245, 17246 microcontroladores de un solo chip de 4 bits para pequeños transmisores de control remoto por infrarrojos de uso general" (PDF) . documentation.renesas.com . Archivado desde el original (PDF) el 27 de marzo de 2016.
  29. ^ "Microcontroladores para controladores remotos" (PDF) . documentation.renesas.com . Archivado desde el original (PDF) el 19 de diciembre de 2013.
  30. ^ "Máscara de productos ROM / ROMless Control remoto de 4/8 bits" . Archivado desde el original el 28 de octubre de 2008.
  31. ^ Cravotta, Robert. "Directorio de procesamiento integrado" .
  32. ^ "EM6580" . Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2013 . Consultado el 12 de mayo de 2013 .
  33. ^ "Microcontrolador Flash de 4 bits de baja potencia EM6580" .
  34. ^ "EM6682" .
  35. ↑ Culver, John (27 de septiembre de 2014). "National Semiconductor: La COP antes de la COPS" . www.cpushack.com . Consultado el 28 de mayo de 2020 .
  36. ^ a b c d e f g h i j k l m n Libro de datos de microcomputadoras Sharp (PDF) . Septiembre de 1990 . Consultado el 5 de enero de 2018 .

Enlaces externos [ editar ]

  • CPU de Saturno
  • "Productos: Microcontroladores de 4 bits de alto rendimiento (familia S1C63)" . Epson . Archivado desde el original el 29 de julio de 2013.
  • Consideraciones para el procesamiento de 4 bits