В архитектуре компьютера 8-битные целые числа или другие единицы данных — это те, которые имеют ширину 8 бит (1 октет ). Кроме того, 8-битные архитектуры центрального процессора (ЦП) и арифметико-логического устройства (АЛУ) — это те, которые основаны на регистрах или шинах данных такого размера. Адреса памяти (и, следовательно, адресные шины ) для 8-битных ЦП, как правило, больше 8 бит, обычно 16 бит. 8-битные микрокомпьютеры — это микрокомпьютеры, которые используют 8-битные микропроцессоры .
Термин «8-битный» 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 Latin 1 для английского и западноевропейских языков.
IBM System/360 представила память с байтовой адресацией с 8-битными байтами, в отличие от памяти с битовой адресацией или десятичной адресацией цифр или адресацией слов, хотя ее регистры общего назначения были 32-битными, а адреса содержались в нижних 24 битах этих адресов. Различные модели System/360 имели различную ширину внутренних путей данных; IBM System/360 Model 30 (1965) реализовала 32-битную архитектуру System/360, но имела 8-битную ширину собственного пути и выполняла 32-битную арифметику 8 бит за раз. [1]
Первым широко распространенным 8-битным микропроцессором был Intel 8080 , использовавшийся во многих любительских компьютерах конца 1970-х и начала 1980-х годов, часто работавший под управлением операционной системы CP/M ; он имел 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 поколения 1970-х и 1980-х годов. Многие 8-битные процессоры или микроконтроллеры являются основой современных вездесущих встраиваемых систем .
8-битные микропроцессоры были первыми широко используемыми микропроцессорами в компьютерной индустрии, ознаменовав собой существенный сдвиг от мэйнфреймов и мини-компьютеров к более компактным и доступным системам. Внедрение 8-битных процессоров в 1970-х годах позволило производить персональные компьютеры, что привело к популяризации вычислений и заложило основу для современного вычислительного ландшафта.
Zilog Z80 1976 года , один из самых популярных 8-битных процессоров (хотя и с 4-битным АЛУ, по крайней мере в оригинале), был снят с производства в 2024 году (линейка продуктов Z84C00), с заказами Last Time Buy (LTB) до 14 июня 2024 года. [2]
8-битный регистр может хранить 2 8 различных значений. Диапазон целочисленных значений, которые могут храниться в 8 битах, зависит от используемого целочисленного представления . При 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 дополнения до двух .
8-битные ЦП 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 ) из-за практических и экономических соображений. 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 и 32 КБ ПЗУ . Другие, например, очень популярный Commodore 64, имели полные 64 КБ ОЗУ и 20 КБ ПЗУ, что означает, что при 16-битной адресации не вся ОЗУ могла использоваться по умолчанию (например, из включенного интерпретатора языка BASIC в ПЗУ); [3] без использования переключения банков , что позволяет нарушить ограничение в 64 КБ (ОЗУ) в некоторых системах. Другие компьютеры имели бы всего 1 КБ (плюс 4 КБ ПЗУ), например, 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 в ранней игровой консоли Atari 2600 , и, таким образом, 8-битной адресации было бы достаточно для ОЗУ, если бы ей не нужно было охватывать также и ПЗУ). Commodore 128 и другие 8-битные системы, то есть все еще с 16-битной адресацией, могли использовать более 64 КБ, т. е. 128 КБ ОЗУ, также как и BBC Master с возможностью расширения до 512 КБ ОЗУ.
Хотя в целом 8-разрядные процессоры имеют 16-разрядную адресацию, в некоторых архитектурах используются обе, например, в процессоре MOS Technology 6502 , где нулевая страница используется активно, что позволяет экономить один байт в инструкциях, обращающихся к этой странице, а также имеются 16-разрядные инструкции адресации, которые занимают 2 байта для адреса и 1 для кода операции.
Некоторые индексные регистры , например, два в 6502, являются 8-битными. Это ограничивает размер массивов, адресуемых с использованием инструкций индексной адресации , объектами до 256 байт без необходимости в более сложном коде. Другие 8-битные ЦП, например, Motorola 6800 и Intel 8080 , имеют 16-битные индексные регистры.
Первым коммерческим 8-битным процессором был Intel 8008 (1972), 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 самых распространенных типов процессоров во встраиваемых системах.
Технология MOS 6502 и ее варианты использовались в персональных компьютерах, таких как Apple I , Apple II , 8-битных компьютерах Atari , BBC Micro , PET , VIC-20 , а также в домашних игровых консолях, таких как Atari 2600 и Nintendo Entertainment System .
8-битные процессоры продолжают разрабатываться и сегодня для общего образования в области компьютерного оборудования, а также для интересов любителей. Один из таких ЦП был разработан и реализован с использованием интегральных схем серии 7400 на макетной плате . [5] [6] Проектирование 8-битных ЦП и соответствующих им ассемблеров является обычным учебным упражнением для студентов-инженеров, инженеров и любителей. Для этой цели используются ПЛИС .