Computación de 8 bits

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En arquitectura informática , los números enteros de 8 bits u otras unidades de datos son aquellos que tienen 8 bits de ancho (1 octeto ). Asimismo, las arquitecturas de unidad central de procesamiento (CPU) y unidad aritmético 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 tanto los buses de direcciones ) para CPU de 8 bits son generalmente más grandes que 8 bits, normalmente 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 conjuntos 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 conjuntos de caracteres nacionales, especialmente Latin 1 para inglés y los idiomas de Europa occidental.

El IBM System/360 introdujo una memoria direccionable por bytes con bytes de 8 bits, en oposición a la memoria direccionable por bits o por dígitos decimales o por palabras, aunque sus registros de propósito general tenían 32 bits de ancho y las direcciones estaban contenidas en los 24 bits inferiores de esas direcciones. Los distintos modelos del System/360 tenían distintos anchos de ruta de datos internos; el IBM System/360 Model 30 (1965) implementó la arquitectura del System/360 de 32 bits, pero tenía un ancho de ruta nativo de 8 bits y realizaba operaciones aritméticas de 32 bits, 8 bits a la vez. ^[1]

El primer microprocesador de 8 bits ampliamente adoptado fue el Intel 8080 , que se utilizó en muchas computadoras de aficionados de finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, a menudo ejecutando 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. El Z80 y las CPU de 8 bits 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 .

Los microprocesadores de 8 bits fueron los primeros microprocesadores ampliamente utilizados en la industria informática, lo que marcó un cambio importante desde los mainframes y minicomputadoras hacia sistemas más pequeños y asequibles. La introducción de los procesadores de 8 bits en la década de 1970 permitió la producción de computadoras personales, lo que llevó a la popularización de la informática y sentó las bases para el panorama informático moderno.

La Zilog Z80 de 1976 , una de las CPU de 8 bits más populares (aunque con ALU de 4 bits , al menos en el original), se discontinuó en 2024 (su línea de productos Z84C00), con pedidos de última compra (LTB) antes del 14 de junio de 2024. ^[2]

Un registro de 8 bits puede almacenar de 2 a ⁸ valores diferentes. El rango de valores enteros que se pueden almacenar en 8 bits depende de la representación entera utilizada. Con las dos representaciones más comunes, el rango es de 0 a 255 (2 ⁸ − 1) para la representación como un número binario ( sin signo ) , y de −128 (−1 × 2 ⁷ ) a 127 (2 ⁷ − 1) para la representación como complemento a dos .

Las CPU de 8 bits utilizan 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 ancho de dos octetos ( 16 bits ), por razones prácticas y económicas. Esto implica un espacio de direcciones directas 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, más 20 KB de ROM, lo que significa que con el direccionamiento de 16 bits no se podía utilizar toda la RAM de forma predeterminada (por ejemplo, desde el intérprete de lenguaje BASIC incluido en la ROM); ^[3] sin explotar la conmutación de bancos , que permite superar el límite de 64 KB (RAM) en algunos sistemas. Otros ordenadores tendrían tan solo 1 KB (más 4 KB de ROM), como el Sinclair ZX80 (mientras que el posterior y muy popular ZX Spectrum tenía más memoria), o incluso solo 128 bytes de RAM (más el almacenamiento de un cartucho de ROM ), como en una de las primeras consolas de juegos Atari 2600 y, por tanto, el direccionamiento de 8 bits habría sido suficiente para la RAM, si no hubiera necesitado cubrir también la ROM). El Commodore 128 , y otros sistemas de 8 bits, es decir todavía con direccionamiento de 16 bits, podían utilizar 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 tienes ambos, como en la CPU MOS Technology 6502 , donde la página cero se usa ampliamente, ahorrando un byte en las instrucciones que acceden a esa página, y también teniendo instrucciones de direccionamiento de 16 bits que toman 2 bytes para la dirección más 1 para el código de operación.

Algunos registros de índice , como los dos del 6502, son de 8 bits. Esto limita el tamaño de las matrices a las que se accede mediante instrucciones de direccionamiento indexado a objetos de hasta 256 bytes sin necesidad de un código más complicado. Otras CPU de 8 bits, como el Motorola 6800 y el Intel 8080 , tienen registros de índice de 16 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 este tipo de 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.

La tecnología MOS 6502 , y sus variantes, se utilizaron en computadoras personales, como Apple I , Apple II , computadoras Atari de 8 bits , BBC Micro , PET , VIC-20 , y en consolas de videojuegos domésticas como Atari 2600 y Nintendo Entertainment System .

Hoy en día, se siguen diseñando procesadores de 8 bits para la educación general sobre hardware informático, así como para los intereses de los aficionados. Una de estas CPU se diseñó e implementó utilizando circuitos integrados de la serie 7400 en una placa de pruebas . ^{[5] [6]} El diseño de CPU de 8 bits y sus respectivos ensambladores es un ejercicio de formación habitual para estudiantes de ingeniería, ingenieros y aficionados. Los FPGA se utilizan para este propósito.

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