Computação de 8 bits

Na arquitetura de computadores, inteiros de 8 bits ou outras unidades de dados são aqueles com 8 bits de largura (1 octeto). Além disso, as arquiteturas de unidade central de processamento (CPU) e unidade lógica aritmética (ALU) de 8 bits são aquelas baseadas em registros ou barramentos de dados desse tamanho. Endereços de memória (e, portanto, barramentos de endereços) para CPUs de 8 bits são geralmente maiores que 8 bits, geralmente 16 bits. Microcomputadores de 8 bits são microcomputadores que usam microprocessadores de 8 bits.

O termo '8 bits' também é aplicado aos conjuntos de caracteres que podem ser usados em computadores com bytes de 8 bits, sendo os mais conhecidos várias formas de ASCII estendido, incluindo a série ISO/IEC 8859 de conjuntos de caracteres nacionais - especialmente Latin 1 para inglês e idiomas da Europa Ocidental.

O IBM System/360 introduziu memória endereçável por bytes com bytes de 8 bits, em oposição à memória endereçável por bits ou dígitos decimais ou endereçável por palavras, embora seus registradores de uso geral tivessem 32 bits de largura e os endereços fossem contido nos 24 bits inferiores desses endereços. Diferentes modelos do System/360 tinham diferentes larguras de caminho de dados internos; o IBM System/360 Model 30 (1965) implementou a arquitetura System/360 de 32 bits, mas tinha uma largura de caminho nativa de 8 bits e executava aritmética de 32 bits, 8 bits por vez.

O primeiro microprocessador de 8 bits amplamente adotado foi o Intel 8080, usado em muitos computadores amadores do final dos anos 1970 e início dos anos 1980, geralmente executando o sistema operacional CP/M; tinha palavras de dados de 8 bits e endereços de 16 bits. O Zilog Z80 (compatível com o 8080) e o Motorola 6800 também foram utilizados em computadores semelhantes. As CPUs Z80 e MOS Technology 6502 de 8 bits foram amplamente utilizadas em computadores domésticos e consoles de jogos de segunda e terceira geração nas décadas de 1970 e 1980. Muitas CPUs ou microcontroladores de 8 bits são a base dos sistemas embarcados onipresentes de hoje.

Contexto histórico

Os microprocessadores de 8 bits foram os primeiros microprocessadores amplamente utilizados na indústria de computação, marcando uma grande mudança de mainframes e minicomputadores para sistemas menores e mais acessíveis. A introdução de processadores de 8 bits na década de 1970 permitiu a produção de computadores pessoais, levando à popularização da computação e estabelecendo as bases para o cenário da computação moderna.

Detalhes

Um registrador de 8 bits pode armazenar 2⁸ valores diferentes. O intervalo de valores inteiros que podem ser armazenados em 8 bits depende da representação inteira usada. Com as duas representações mais comuns, o intervalo é de 0 a 255 (2⁸ − 1) para representação como um número binário (sem sinal) e −128 (−1 × 2^{7) a 127 (27 − 1) para representação como complemento de dois.}

CPUs de 8 bits usam um barramento de dados de 8 bits e podem, portanto, acessar 8 bits de dados em uma única instrução de máquina. O barramento de endereços tem tipicamente um octeto duplo (16 bits) de largura, devido a considerações práticas e econômicas. Isso implica um espaço de endereço direto de 64 KB (65.536 bytes) na maioria dos processadores de 8 bits.

A maioria dos computadores domésticos da era de 8 bits explorava totalmente o espaço de endereço, como o BBC Micro (Modelo B) com 32 KB de RAM mais 32 KB de ROM. Outros, como o muito popular Commodore 64, tinham 64 KB de RAM completos, mais 20 KB de ROM, o que significa que com endereçamento de 16 bits você não poderia usar toda a RAM por padrão (por exemplo, do interpretador de linguagem BASIC incluído na ROM); sem explorar a comutação de banco, o que permite quebrar o limite de 64 KB (RAM) em alguns sistemas. Outros computadores teriam apenas 1 KB (mais 4 KB de ROM), como o Sinclair ZX80 (enquanto o ZX Spectrum, mais tarde muito popular, tinha mais memória), ou mesmo apenas 128 bytes de RAM (mais armazenamento de um cartucho ROM), como em um dos primeiros consoles de jogos Atari 2600 e, portanto, o endereçamento de 8 bits teria sido suficiente para a RAM, se não fosse necessário cobrir a ROM também). O Commodore 128 e outros sistemas de 8 bits, ou seja, ainda com endereçamento de 16 bits, poderiam usar mais de 64 KB, ou seja, 128 KB de RAM, também o BBC Master com expansão para 512 KB de RAM.

Embora em geral CPUs de 8 bits tenham endereçamento de 16 bits, em algumas arquiteturas você tem ambos, como na CPU MOS Technology 6502, onde a página zero é usada extensivamente, economizando um byte nas instruções de acesso a essa página, e também possui instruções de endereçamento de 16 bits que ocupam 2 bytes para o endereço mais 1 para o código de operação. Normalmente, os registros de índice são de 8 bits (enquanto outras CPUs de "8 bits", como o Motorola 6800, tinham registros de índice de 16 bits), como a CPU 6502, e então o tamanho dos arrays endereçados usando indexados as instruções de endereçamento têm no máximo 256 bytes, sem a necessidade de código mais longo, ou seja, significando endereçamento de 8 bits para cada array individual.

CPUs notáveis de 8 bits

O primeiro processador comercial de 8 bits foi o Intel 8008 (1972), que foi originalmente planejado para o terminal inteligente Datapoint 2200. A maioria dos concorrentes da Intel começou com microprocessadores de 8 bits orientados a caracteres. Variantes modernizadas dessas máquinas de 8 bits ainda são um dos tipos mais comuns de processador em sistemas embarcados.

Outra CPU notável de 8 bits é a MOS Technology 6502. Ela e suas variantes foram usadas em vários computadores pessoais, como as séries Apple I e Apple II, a família Atari de 8 bits, o BBC Micro, e Commodore PET e VIC-20, e em vários consoles de videogame, como o Atari 2600 e o Nintendo Entertainment System.

Use para treinamento, prototipagem e educação geral sobre hardware

Os processadores de 8 bits continuam a ser projetados hoje para o ensino geral sobre hardware de computador, bem como para amadores. interesses. Uma dessas CPUs foi projetada e implementada usando circuitos integrados da série 7400 em uma placa de ensaio. Projetar CPUs de 8 bits e seus respectivos montadores é um exercício de treinamento comum para estudantes de engenharia, engenheiros e amadores. FPGAs são usados para essa finalidade.