Computación de 8 bits

En arquitectura informática, los enteros de 8 bits u otras unidades de datos son aquellos que tienen 8 bits de ancho (1 octeto). Además, las arquitecturas de unidad central de procesamiento (CPU) y unidad aritmética lógica (ALU) de 8 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 CPU de 8 bits son generalmente más grandes que las de 8 bits, generalmente de 16 bits. Las microcomputadoras de 8 bits son microcomputadoras que utilizan microprocesadores de 8 bits.

El término '8 bits' también se aplica a los juegos de caracteres que podrían usarse en computadoras con bytes de 8 bits, siendo los más conocidos varias formas de ASCII extendido, incluida la serie ISO/IEC 8859 de juegos de caracteres nacionales, especialmente Latin 1 para inglés y los idiomas de Europa occidental..

El IBM System/360 introdujo la memoria direccionable por bytes con bytes de 8 bits, a diferencia de la memoria direccionable por bits, direccionable por dígitos decimales o direccionable por palabras, aunque sus registros de uso general tenían 32 bits de ancho y las direcciones eran contenida en los 24 bits inferiores de esas direcciones. Diferentes modelos de System/360 tenían diferentes anchos de ruta de datos internos; IBM System / 360 Model 30 (1965) implementó la arquitectura System / 360 de 32 bits, pero tenía un ancho de ruta nativo de 8 bits y realizaba aritmética de 32 bits 8 bits a la vez.

El primer microprocesador de 8 bits ampliamente adoptado fue el Intel 8080, que se utilizó en muchas computadoras de aficionados de fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, a menudo con el sistema operativo CP/M; tenía palabras de datos de 8 bits y direcciones de 16 bits. El Zilog Z80 (compatible con el 8080) y el Motorola 6800 también se utilizaron en computadoras similares. Las CPU de 8 bits Z80 y MOS Technology 6502 se utilizaron ampliamente en computadoras domésticas y consolas de juegos de segunda y tercera generación de las décadas de 1970 y 1980. Muchas CPU o microcontroladores de 8 bits son la base de los omnipresentes sistemas integrados actuales.

Detalles

Un registro de 8 bits puede almacenar 2⁸ valores diferentes. El rango de valores enteros que se pueden almacenar en 8 bits depende de la representación de enteros utilizada. Con las dos representaciones más comunes, el rango es de 0 a 255 (2⁸ − 1) para la representación como un número binario (sin signo), y −128 (−1 × 2⁷) a 127 (2⁷ − 1) para la representación como complemento a dos.

Las CPU de 8 bits usan un bus de datos de 8 bits y, por lo tanto, pueden acceder a 8 bits de datos en una sola instrucción de máquina. El bus de direcciones suele tener un doble octeto (16 bits) de ancho, debido a consideraciones prácticas y económicas. Esto implica un espacio de direcciones directo de 64 KB (65 536 bytes) en la mayoría de los procesadores de 8 bits.

La mayoría de los ordenadores domésticos de la era de los 8 bits explotaban al máximo el espacio de direcciones, como el BBC Micro (Modelo B) con 32 KB de RAM más 32 KB de ROM. Otros, como el muy popular Commodore 64, tenían 64 KB de RAM completos, más 20 KB de ROM, lo que significa que con el direccionamiento de 16 bits no podía usar toda la RAM de forma predeterminada (por ejemplo, del intérprete de lenguaje BASIC incluido en la ROM); sin explotar el cambio de banco, lo que permite romper el límite de 64 KB (RAM) en algunos sistemas. Otras computadoras tendrían tan solo 1 KB (más 4 KB de ROM), como la Sinclair ZX80 (mientras que la posterior ZX Spectrum, muy popular, tenía más memoria), o incluso solo 128 bytes de RAM (más almacenamiento de un cartucho de ROM), como en una de las primeras consolas de juegos Atari 2600 y, por lo tanto, el direccionamiento de 8 bits habría sido suficiente para la RAM, si no hubiera sido necesario cubrir también la ROM). El Commodore 128 y otros sistemas de 8 bits, es decir, aún con direccionamiento de 16 bits, podrían usar más de 64 KB, es decir, 128 KB de RAM, también el BBC Master con él ampliable a 512 KB de RAM.

Si bien, en general, las CPU de 8 bits tienen direccionamiento de 16 bits, en algunas arquitecturas tiene ambos, como en la CPU MOS Technology 6502, donde la página cero se usa mucho, ahorrando un byte en las instrucciones que acceden a esa página. y también tener instrucciones de direccionamiento de 16 bits que toman 2 bytes para la dirección más 1 para el código de operación. Por lo general, los registros de índice son de 8 bits (mientras que otras CPU de '8 bits', como Motorola 6800 tenían registros de índice de 16 bits), como la CPU 6502, y luego el tamaño de las matrices direccionadas mediante índices las instrucciones de direccionamiento tienen como máximo 256 bytes, sin necesidad de un código más largo, es decir, un direccionamiento de 8 bits para cada matriz individual.

CPU notables de 8 bits

El primer procesador comercial de 8 bits fue el Intel 8008 (1972), que originalmente estaba destinado al terminal inteligente Datapoint 2200. La mayoría de los competidores de Intel comenzaron con estos microprocesadores de 8 bits orientados a caracteres. Las variantes modernizadas de estas máquinas de 8 bits siguen siendo uno de los tipos de procesadores más comunes en los sistemas integrados.

Otra CPU notable de 8 bits es la tecnología MOS 6502. Esta, y sus variantes, se usaron en varias computadoras personales, como Apple I y Apple II, la familia Atari de 8 bits, BBC Micro, y Commodore PET y VIC-20, y en varias consolas de videojuegos, como Atari 2600 y Nintendo Entertainment System.

Úselo para capacitación, creación de prototipos y educación general sobre hardware

Los procesadores de 8 bits se siguen diseñando en la actualidad para la educación general sobre el hardware informático, así como para los aficionados' intereses. Una de estas CPU se diseñó e implementó utilizando circuitos integrados de la serie 7400 en una placa de pruebas. El diseño de CPU de 8 bits y sus respectivos ensambladores es un ejercicio de capacitación común para estudiantes de ingeniería, ingenieros y aficionados. Los FPGA se utilizan para este propósito.