1bitové výpočty - 1-bit computing

Nesmí být zaměňována s bitem nebo jedním počítačem instrukční sady .
Bitové šířky počítačové architektury
Bit
aplikace
Binární s pohyblivou čárkou přesnost
Desetinná přesnost s plovoucí desetinnou čárkou
1bitový programovatelný logický řadič MC14500BCP

V počítačové architektuře jsou 1bitová celá čísla nebo jiné datové jednotky ta, která jsou široká 1 bit (1/8 oktetu ). Také architektury 1bitové centrální procesorové jednotky (CPU) a aritmetické logické jednotky (ALU) jsou ty, které jsou založeny na registrech této velikosti.

Neexistují žádné počítače, mikrokontroléry jakéhokoli druhu, například programovatelné logické řadiče, které jsou výhradně 1bitové pro všechny registry a adresní sběrnice . 1bitový registr může ukládat pouze 2 1 různých hodnot, tj. 0 nebo 1, nebo může znamenat např. Zapnutí a vypnutí. To je velmi omezující, např. Nestačí na čítač programu (který je na moderních systémech implementovaných v registru na čipu), který není implementován na čip v některých 1bitových systémech. Opcodes pro alespoň jednu 1bitovou architekturu procesoru byly 4bitové a adresní sběrnice byla 8bitová.

Zatímco 1bitové procesory jsou zastaralé, první počítač s uhlíkovými nanotrubičkami je 1bitový počítač s jednou instrukční sadou (a má pouze 178 tranzistorů).

1-bit

Serial počítač zpracovává data jediný bit v čase. Například PDP-8 / S byl 12bitový počítač využívající 1bitovou ALU, zpracovávající 12 bitů sériově.

Příkladem 1bitového počítače sestaveného z diskrétních logických čipů SSI je kalkulačka Wang 500 (1970/1971) a řada textových procesorů Wang 1200 (1971/1972) společnosti Wang Laboratories .

Příkladem 1bitové architektury, která byla uvedena na trh jako CPU, je Motorola MC14500B Industrial Control Unit (ICU), představená v roce 1977 a vyráběná nejméně do poloviny 90. let. Jeho příručka uvádí:

[..] Mohou být také použity počítače a mikropočítače, ale mají tendenci příliš komplikovat úkol a pro vývoj a údržbu systému často vyžadují vysoce vyškolený personál. Bylo představeno jednodušší zařízení, které je určeno k samostatnému provozu na vstupech a výstupech a je konfigurováno tak, aby připomínalo reléový systém. Tato zařízení se pro řídicí průmysl stala známá jako Programmable Logic Controllers (PLC). Průmyslová řídicí jednotka (ICU) Motorola MC14500B je monolitickým provedením centrální architektury PLC [..]

Existují funkce, pro které jsou bitové stroje špatně vhodné. [..] Za určitých okolností může být nejlepším řešením kombinace MP68 MC6800 a IC14 MC14500B. [..]

Program Counter programový čítač se skládá ze dvou MC145168 binárních up- čítačů připoutaný spolu vytvořit 8 bitů adresy paměti. To dává systému schopnost adresovat 256 samostatných slov paměti. Čítače jsou nakonfigurovány tak, aby počítaly na vzestupné hraně signálu hodin ICU (CLK) a resetovaly se na nulu, když se ICU resetuje. Všimněte si, že sekvenci počítání programových čítačů nelze změnit žádnou operací na JIP. To potvrzuje, že systém je nakonfigurován tak, aby měl strukturu řízení smyček.

Paměť

Paměť pro tento systém se skládá z jedné MCM7641 512 slov 8bitové paměti PROM. Protože počítadlo programu je široké pouze 8 bitů, lze najednou použít pouze 256 slov (polovinu paměti). Avšak zapojením nejvýznamnější části adresy paměti do paměti vysoké nebo nízké, může návrhář systému vybírat mezi dvěma samostatnými programy pouze s možností propojky. To může být žádoucí funkce, pokud jsou vyžadovány extrémně rychlé změny systému.

-  PŘÍRUČKA PRO PRŮMYSLOVOU ŘÍDICÍ JEDNOTKU MC14500B

Jedním z počítačů, o nichž je známo, že jsou založeny na tomto CPU, byl 1bitový počítač WDR . Typická posloupnost pokynů z programu pro 1bitovou architekturu může být:

  • načíst digitální vstup 1 do 1bitového registru;
  • NEBO hodnota v 1bitovém registru se vstupem 2, přičemž výsledek zůstane v registru;
  • zapište hodnotu do 1bitového registru na výstup 1.

Tato architektura byla považována za lepší pro rozhodování programů než pro provádění aritmetických výpočtů, pro logiku žebříku i pro zpracování sériových dat.

Existuje také několik designových studií pro 1bitové architektury na akademické půdě a odpovídající 1bitovou logiku lze najít také v programování.

Dalšími příklady 1bitových architektur jsou programovatelné logické automaty (PLC) programované v seznamu instrukcí (IL).

Několik časně masivně paralelních počítačů používalo 1bitové architektury také pro procesory. Mezi příklady patří Goodyear MPP a Connection Machine . Použitím 1bitové architektury pro jednotlivé procesory bylo možné zkonstruovat velmi velké pole (např. Propojovací stroj měl 65 536 procesorů) s v té době dostupnou čipovou technologií. V tomto případě byl pomalý výpočet 1bitového procesoru vyměněn proti velkému počtu procesorů.

1bitové procesory lze nyní považovat za zastaralé; dosud nebylo vyrobeno mnoho druhů, stále jsou od roku 2021 k dispozici některé čipy MC14500B od makléřů pro zastaralé součásti.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy

  • Schembri, Thierry; Bizoirre, Sylvain; Boisseau, Olivier; Chauvaud, Pierre-Emmanuel. "1-bitový počítač WDR" . OLD-COMPUTERS.COM . Archivovány od originálu na 2017-05-20 . Citováno 2017-05-20 .