Введение

Ширина битов компьютерной архитектуры

4-битные вычисления – это использование компьютерных архитектур, в которых целые числа и другие единицы данных имеют ширину 4 бита. Архитектуры 4-битных центральных процессоров (CPU) и арифметико-логических устройств (ALU) основаны на регистрах или шинах данных такого размера. Группа из четырех битов также называется ниббл и имеет 2^4 = 16 возможных значений. 4-битные процессоры широко использовались в электронных калькуляторах и других устройствах, где применялась десятичная арифметика, таких как электронные кассовые аппараты, таймеры микроволновых печей и тому подобное. Это объясняется тем, что 4-битное значение может хранить одну цифру двоично-десятичного кода (BCD), что делает его удобным для непосредственной обработки десятичных значений. Поскольку 4-битного значения обычно недостаточно для хранения адреса памяти в реальных программах или данных, адресная шина этих систем обычно была больше. Например, канонический 4-битный микропроцессор Intel 4004 имел 12-битный формат адреса. 4-битные разработки использовались лишь короткий период, когда интегральные схемы были еще дорогими, и применялись в основном в устройствах, чувствительных к стоимости. Хотя 4-битные вычисления в значительной степени устарели, 4-битные значения по-прежнему используются в тех же областях, связанных с десятичной арифметикой, для которых они изначально разрабатывались, а современные реализации обычно намного шире и обрабатывают несколько 4-битных значений параллельно. Примером такой системы является разработка HP Saturn 1980-х годов. К 1990-м годам большинство таких применений были заменены универсальными двоичными разработками.

История

4-битный процессор может показаться ограниченным, но он хорошо подходит для калькуляторов, где каждая десятичная цифра помещается в четыре бита. Он включал в себя 4-битный процессор с гарвардской архитектурой и 8-битные инструкции, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с инструкциями на чипе и оперативную память (ОЗУ) на чипе с 4-битными словами. 4-битные процессоры программировались на языке ассемблера или Forth, например, "семейство 4-битных Forth-процессоров MARC4", иногда называемое "последовательным ниббл-обменом". Процессоры HP Saturn, использовавшиеся во многих калькуляторах Hewlett Packard с 1984 по 2003 год (включая серию научных калькуляторов HP 48), являются "4-битными" (или гибридными 64/4-битными) машинами; подобно Intel 4004, они объединяют несколько 4-битных слов, например, для формирования 20-битного адреса памяти, и большинство регистров имеют ширину 64 бита, храня 16 4-битных цифр.

Применение

Один велосипедный компьютер указывает, что в нем используется "4-битный микрокомпьютер на одном чипе".

Подробности

С 4 битами можно создать 16 различных значений. Все однозначные шестнадцатеричные числа можно представить четырьмя битами. Десятичная кодировка двоичным кодом (или BCD) – это способ цифрового кодирования чисел, использующий десятичную систему счисления, где каждая десятичная цифра кодируется четырьмя битами.