В компьютерной архитектуре 8 -битные целые числа или другие единицы данных — это те, которые имеют ширину 8 бит (1 октет ). Кроме того, архитектуры 8-битного центрального процессора (ЦП) и арифметико-логического устройства (АЛУ) основаны на регистрах или шинах данных такого размера. Адреса памяти (и, следовательно, адресные шины ) для 8-битных процессоров обычно больше, чем 8-битные, обычно 16-битные. 8-битные микрокомпьютеры — это микрокомпьютеры, в которых используются 8-битные микропроцессоры .
Термин «8-бит» также применяется к наборам символов , которые могут использоваться на компьютерах с 8-битными байтами, наиболее известными из которых являются различные формы расширенного ASCII , включая серию национальных наборов символов ISO/IEC 8859 , особенно латиницу. 1 для английского и западноевропейских языков.
IBM System/360 представила память с побайтовой адресацией и 8-битными байтами в отличие от памяти с побитовой адресацией или десятичной адресацией с цифровой или словесной адресацией, хотя ее регистры общего назначения имели ширину 32 бита, а адреса содержались в младшие 24 бита этих адресов. Различные модели System/360 имели разную ширину внутренних путей данных; IBM System/360 Model 30 (1965) реализовала 32-битную архитектуру System/360, но имела 8-битную собственную ширину пути и выполняла 32-битную арифметику по 8 бит за раз. [1]
Первым широко распространенным 8-битным микропроцессором был Intel 8080 , который использовался во многих компьютерах для любителей в конце 1970-х и начале 1980-х годов, часто работавших под управлением операционной системы CP/M ; у него были 8-битные слова данных и 16-битные адреса. Zilog Z80 (совместимый с 8080) и Motorola 6800 также использовались в подобных компьютерах. 8-битные процессоры Z80 и MOS Technology 6502 широко использовались в домашних компьютерах и игровых консолях второго и третьего поколений 1970-х и 1980-х годов. Многие 8-битные процессоры или микроконтроллеры составляют основу современных встраиваемых систем .
8-битные микропроцессоры были первыми широко используемыми микропроцессорами в компьютерной индустрии, что ознаменовало серьезный переход от мейнфреймов и миникомпьютеров к меньшим и более доступным системам. Появление 8-битных процессоров в 1970-х годах позволило производить персональные компьютеры, что привело к популяризации вычислений и заложило основу для современного компьютерного ландшафта.
8-битный регистр может хранить 2–8 различных значений. Диапазон целочисленных значений , которые могут храниться в 8 битах, зависит от используемого целочисленного представления . В двух наиболее распространенных представлениях диапазон составляет от 0 до 255 (2 8 − 1) для представления в виде ( беззнакового ) двоичного числа и от −128 (−1 × 2 7 ) до 127 (2 7 − 1) для представления в виде дополнение до двух .
8-битные процессоры используют 8-битную шину данных и, следовательно, могут получить доступ к 8 битам данных в одной машинной инструкции . Адресная шина обычно имеет ширину в два октета ( 16 бит ) по практическим и экономическим соображениям. Это подразумевает прямое адресное пространство размером 64 КБ (65 536 байт) на большинстве 8-битных процессоров.
Большинство домашних компьютеров 8-битной эпохи полностью использовали адресное пространство, например BBC Micro (модель B) с 32 КБ ОЗУ плюс 32 КБ ПЗУ . Другие, такие как очень популярный Commodore 64, имели полные 64 КБ ОЗУ плюс 20 КБ ПЗУ, что означает, что при 16-битной адресации вы не могли использовать всю ОЗУ по умолчанию (например, из включенного в ПЗУ интерпретатора языка BASIC ); [2] без использования переключения банков , что позволяет преодолеть ограничение в 64 КБ (ОЗУ) в некоторых системах. Другие компьютеры имели бы всего 1 КБ (плюс 4 КБ ПЗУ), такие как Sinclair ZX80 (в то время как более поздний, очень популярный ZX Spectrum имел больше памяти), или даже всего 128 байт ОЗУ (плюс хранилище от картриджа ПЗУ ). как и в ранней игровой консоли Atari 2600, и, таким образом, 8-битной адресации было бы достаточно для ОЗУ, если бы не требовалось также закрывать ПЗУ). Commodore 128 и другие 8-битные системы, то есть все еще с 16-битной адресацией, могли использовать более 64 КБ, то есть 128 КБ ОЗУ, а также BBC Master с возможностью расширения до 512 КБ ОЗУ.
В то время как в целом 8-битные процессоры имеют 16-битную адресацию, в некоторых архитектурах у вас есть обе, например, в процессоре MOS Technology 6502 , где нулевая страница широко используется, экономя один байт в инструкциях, обращающихся к этой странице, а также имея 16-битные инструкции адресации, которые занимают 2 байта для адреса плюс 1 для кода операции. Обычно индексные регистры являются 8-битными (в то время как другие «8-битные» ЦП, такие как Motorola 6800, имели 16-битные индексные регистры), например ЦП 6502, и тогда размер массивов, адресуемых с помощью инструкций индексированной адресации , не превышает 256 байт, без необходимости более длинного кода, т.е. имеется 8-битная адресация к каждому отдельному массиву.
Первым коммерческим 8-битным процессором был Intel 8008 (1972 г.), который изначально предназначался для интеллектуального терминала Datapoint 2200 . Большинство конкурентов Intel начинали с таких символьно-ориентированных 8-битных микропроцессоров. Модернизированные варианты этих 8-битных машин по-прежнему являются одним из наиболее распространенных типов процессоров во встраиваемых системах.
Еще один известный 8-битный процессор — MOS Technology 6502 . Он и его варианты использовались в ряде персональных компьютеров, таких как серии Apple I и Apple II , семейство 8-битных систем Atari , BBC Micro , Commodore PET и VIC-20 , а также в количество игровых консолей, таких как Atari 2600 и Nintendo Entertainment System .
8-битные процессоры продолжают разрабатываться и сегодня для общего обучения компьютерному оборудованию, а также для интересов любителей. Один такой ЦП был спроектирован и реализован с использованием интегральных схем серии 7400 на макетной плате . [4] [5] Проектирование 8-битных процессоров и соответствующих ассемблеров — обычное упражнение для студентов-инженеров, инженеров и любителей. Для этой цели используются FPGA.