Computación de 1 bit - 1-bit computing

No debe confundirse con una computadora de bit o un conjunto de instrucciones .
Anchos de bits de arquitectura de computadora
Un poco
Solicitud
Precisión binaria de coma flotante
Precisión de coma flotante decimal
Controlador lógico programable de 1 bit MC14500BCP

En la arquitectura de la computadora , los enteros de 1 bit u otras unidades de datos son aquellos que tienen 1 bit (1/8 de octeto ) de ancho. Además, las arquitecturas de unidad central de procesamiento (CPU) y unidad lógica aritmética (ALU) de 1 bit son aquellas que se basan en registros de ese tamaño.

No hay computadoras, microcontroladores de ningún tipo, como controladores lógicos programables que son exclusivamente de 1 bit para todos los registros y buses de direcciones . Un registro de 1 bit solo puede almacenar 2 1 valores diferentes, es decir, 0 o 1, o pueden significar, por ejemplo, encendido y apagado. Esto es muy restrictivo, por ejemplo, no es suficiente para un contador de programa (que está implementado en sistemas modernos en un registro en chip), que no se implementa en chip en algunos sistemas de 1 bit. Los códigos de operación para al menos una arquitectura de procesador de 1 bit eran de 4 bits y el bus de direcciones era de 8 bits.

Si bien las CPU de 1 bit son obsoletas, la primera computadora con nanotubos de carbono es una computadora con un conjunto de instrucciones de 1 bit (y solo tiene 178 transistores).

1 bit

Una computadora en serie procesa los datos un bit a la vez. Por ejemplo, el PDP-8 / S era una computadora de 12 bits que usaba una ALU de 1 bit y procesaba los 12 bits en serie.

Un ejemplo de una computadora de 1 bit construida a partir de chips SSI de lógica discreta es la calculadora Wang 500 (1970/1971), así como la serie de procesadores de texto Wang 1200 (1971/1972) de Wang Laboratories .

Un ejemplo de una arquitectura de 1 bit que se comercializó como CPU es la Unidad de control industrial (ICU) Motorola MC14500B , introducida en 1977 y fabricada al menos hasta mediados de la década de 1990. Su manual dice:

[..] También se pueden usar computadoras y microcomputadoras, pero tienden a complicar demasiado la tarea y, a menudo, requieren personal altamente capacitado para desarrollar y mantener el sistema. Se introdujo un dispositivo más simple, diseñado para operar en entradas y salidas una a la vez y configurado para parecerse a un sistema de relés. Estos dispositivos se conocieron en la industria de los controles como controladores lógicos programables (PLC). La Unidad de Control Industrial (ICU) Motorola MC14500B es la encarnación monolítica de la arquitectura central del PLC [..]

Hay funciones para las que las máquinas de un bit no son adecuadas. [..] En algunas circunstancias, una combinación de una MPU MC6800 y una ICU MC14500B puede ser la mejor solución. [..]

Contador de programa
El contador de programa se compone de dos contadores ascendentes binarios MC145168 encadenados para crear 8 bits de dirección de memoria. Esto le da al sistema la capacidad de direccionar 256 palabras de memoria separadas. Los contadores están configurados para contar hacia arriba en el flanco ascendente de la señal del reloj de la UCI (CLK) y restablecerse a cero cuando se restablece la UCI. Tenga en cuenta que la secuencia de conteo del contador del programa no se puede alterar mediante ninguna operación de la UCI. Esto confirma que el sistema está configurado para tener una estructura de control en bucle.

Memoria

La memoria para este sistema se compone de una memoria PROM MCM7641 de 512 palabras por 8 bits. Debido a que el contador del programa tiene solo 8 bits de ancho, solo se pueden usar 256 palabras (la mitad de la memoria) a la vez. Sin embargo, conectando el bit más significativo de la dirección de la memoria alta o baja, el diseñador del sistema puede seleccionar entre dos programas separados con solo una opción de puente. Esta podría ser una característica deseable si se requieren cambios de sistema extremadamente rápidos.

-  MANUAL DE LA UNIDAD DE CONTROL INDUSTRIAL MC14500B

Una de las computadoras que se sabe que se basa en esta CPU fue la computadora WDR de 1 bit . Una secuencia típica de instrucciones de un programa para una arquitectura de 1 bit podría ser:

  • cargue la entrada digital 1 en un registro de 1 bit;
  • O el valor en el registro de 1 bit con la entrada 2, dejando el resultado en el registro;
  • escriba el valor en el registro de 1 bit en la salida 1.

Esta arquitectura se consideró superior para los programas que toman decisiones en lugar de realizar cálculos aritméticos, para la lógica de escalera y para el procesamiento de datos en serie.

También hay varios estudios de diseño para arquitecturas de 1 bit en la academia, y la lógica de 1 bit correspondiente también se puede encontrar en programación.

Otros ejemplos de arquitecturas de 1 bit son los controladores lógicos programables (PLC), programados en la lista de instrucciones (IL).

Varias de las primeras computadoras masivamente paralelas también usaban arquitecturas de 1 bit para los procesadores. Los ejemplos incluyen Goodyear MPP y Connection Machine . Mediante el uso de una arquitectura de 1 bit para los procesadores individuales, se pudo construir una matriz muy grande (por ejemplo, la máquina de conexión tenía 65.536 procesadores) con la tecnología de chip disponible en ese momento. En este caso, el cálculo lento de un procesador de 1 bit se compensó con la gran cantidad de procesadores.

Las CPU de 1 bit ahora pueden considerarse obsoletas; no se han producido muchos tipos, aún así, a partir de 2021, los corredores pueden adquirir algunos chips MC14500B para piezas obsoletas.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos

  • Schembri, Thierry; Bizoirre, Sylvain; Boisseau, Olivier; Chauvaud, Pierre-Emmanuel. "Computadora WDR-1-Bit" . OLD-COMPUTERS.COM . Archivado desde el original el 20 de mayo de 2017 . Consultado el 20 de mayo de 2017 .