Computação de 1 bit - 1-bit computing

Não deve ser confundido com bit ou um computador com conjunto de instruções .
Larguras de bits da arquitetura do computador
Pedaço
Aplicativo
Precisão de ponto flutuante binário
Precisão de ponto flutuante decimal
Controlador lógico programável de 1 bit MC14500BCP

Na arquitetura de computador , inteiros de 1 bit ou outras unidades de dados são aqueles que têm 1 bit (1/8 de octeto ) de largura. Além disso, as arquiteturas de unidade de processamento central (CPU) e unidade lógica aritmética (ALU) de 1 bit são aquelas baseadas em registradores desse tamanho.

Não existem computadores, microcontroladores de qualquer tipo, como controladores lógicos programáveis que são exclusivamente de 1 bit para todos os registros e barramentos de endereços . Um registrador de 1 bit pode armazenar apenas 2 1 valores diferentes, ou seja, 0 ou 1, ou eles podem significar, por exemplo, ligado e desligado. Isso é muito restritivo, por exemplo, não é suficiente para um contador de programa (que está em sistemas modernos implementados em um registro no chip), que não é implementado no chip em alguns sistemas de 1 bit. Os opcodes para pelo menos uma arquitetura de processador de 1 bit eram de 4 bits e o barramento de endereços era de 8 bits.

Embora as CPUs de 1 bit sejam obsoletas, o primeiro computador com nanotubo de carbono é um computador com conjunto de instruções de 1 bit (e tem apenas 178 transistores).

1 bit

Um computador serial processa dados um único bit por vez. Por exemplo, o PDP-8 / S era um computador de 12 bits usando uma ALU de 1 bit, processando os 12 bits em série.

Um exemplo de computador de 1 bit construído a partir de chips SSI lógicos discretos é a calculadora Wang 500 (1970/1971), bem como a série de processadores de texto Wang 1200 (1971/1972) dos Laboratórios Wang .

Um exemplo de arquitetura de 1 bit que foi comercializada como CPU é a Unidade de Controle Industrial (ICU) MC14500B da Motorola , lançada em 1977 e fabricada pelo menos até meados dos anos 1990. Seu manual afirma:

[..] Computadores e microcomputadores também podem ser usados, mas tendem a complicar demais a tarefa e muitas vezes requerem pessoal altamente treinado para desenvolver e manter o sistema. Um dispositivo mais simples, projetado para operar em entradas e saídas uma de cada vez e configurado para se parecer com um sistema de relé, foi introduzido. Esses dispositivos ficaram conhecidos na indústria de controles como Controladores Lógicos Programáveis (PLC). A Unidade de Controle Industrial (UTI) Motorola MC14500B é a incorporação monolítica da arquitetura central do PLC [..]

Existem funções para as quais as máquinas de um bit não são adequadas. [..] Em algumas circunstâncias, uma combinação de uma MPU MC6800 e uma ICU MC14500B pode ser a melhor solução. [..]

Programa Contador
O contador de programa é composto por duas MC145168 para acima binários contadores encadeados para criar 8 bits de endereço de memória. Isso dá ao sistema a capacidade de endereçar 256 palavras de memória separadas. Os contadores são configurados para contar na borda ascendente do sinal do relógio ICU (CLK) e redefinir para zero quando o ICU é redefinido. Observe que a seqüência de contagem do contador do programa não pode ser alterada por nenhuma operação da UTI. Isso confirma que o sistema está configurado para ter uma estrutura de controle em loop.

Memória

A memória para este sistema é composta por uma memória PROM MCM7641 de 512 palavras por 8 bits. Como o contador do programa tem apenas 8 bits de largura, apenas 256 palavras (metade da memória) podem ser usadas a qualquer momento. No entanto, ao conectar o bit mais significativo do endereço da memória, alto ou baixo, o projetista do sistema pode selecionar entre dois programas separados com apenas uma opção de jumper. Este pode ser um recurso desejável se mudanças extremamente rápidas no sistema forem necessárias.

-  MANUAL DA UNIDADE DE CONTROLE INDUSTRIAL MC14500B

Um dos computadores baseados nesta CPU foi o computador WDR de 1 bit . Uma sequência típica de instruções de um programa para uma arquitetura de 1 bit pode ser:

  • carregue a entrada digital 1 em um registro de 1 bit;
  • OU o valor no registrador de 1 bit com entrada 2, deixando o resultado no registrador;
  • escreva o valor no registro de 1 bit na saída 1.

Esta arquitetura foi considerada superior para programas que tomam decisões ao invés de realizar cálculos aritméticos, tanto para lógica ladder quanto para processamento de dados seriais.

Existem também vários estudos de design para arquiteturas de 1 bit na academia, e a lógica de 1 bit correspondente também pode ser encontrada na programação.

Outros exemplos de arquiteturas de 1 bit são controladores lógicos programáveis (PLCs), programados na lista de instruções (IL).

Vários dos primeiros computadores maciçamente paralelos também usavam arquiteturas de 1 bit para os processadores. Os exemplos incluem o Goodyear MPP e a Connection Machine . Usando uma arquitetura de 1 bit para os processadores individuais, um array muito grande (por exemplo, a Connection Machine tinha 65.536 processadores) poderia ser construído com a tecnologia de chip disponível na época. Nesse caso, a computação lenta de um processador de 1 bit foi negociada contra o grande número de processadores.

CPUs de 1 bit agora podem ser consideradas obsoletas; não foram produzidos muitos tipos, ainda em 2021 alguns chips MC14500B estavam disponíveis em corretores para peças obsoletas.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos

  • Schembri, Thierry; Bizoirre, Sylvain; Boisseau, Olivier; Chauvaud, Pierre-Emmanuel. "Computador WDR-1-Bit" . OLD-COMPUTERS.COM . Arquivado do original em 20-05-2017 . Recuperado em 20-05-2017 .