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4-Bit-Architektur
Prozessorarchitektur
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Unter 4-Bit-Architektur wird in der elektronischen Datenverarbeitung eine Prozessorarchitektur verstanden, bei der Prozessoren durch ihr Design so ausgelegt sind, dass 4 Bit gleichzeitig (Wortbreite) während eines Taktes verarbeitet werden können. Diese Festlegung schließt die externe und interne Gestaltung von Daten- und Adressbussen, die Ausführung des Registersatzes sowie der Recheneinheiten mit ein.
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Prozessoren mit 4-Bit-Architektur wurden seit den 1970er Jahren u. a. für Taschenrechner verwendet, da sich in dieser Datengröße die Zahlen 0–15 binär und die Dezimalziffern 0–9 in BCD jeweils in einem Nibble (4 Bit) abbilden lassen.[1]
4-Bit-Mikrocontroller kamen außerdem in zahlreichen Geräten der Haushaltstechnik und Unterhaltungselektronik für einfache Steuer- und Kontrollaufgaben zum Einsatz. Datenblätter belegen 4-Bit-Familien mit integrierten LCD-Treibern, Timern und zahlreichen digitalen Ein-/Ausgängen, die speziell für solche Anwendungen vorgesehen sind.[2][3][4]
Geschichte
Als einer der ersten kommerziell genutzten 4-Bit-Mikroprozessoren gilt der Intel 4004, der 1971 vorgestellt wurde und ursprünglich für den Busicom-Tischrechner 141-PF entwickelt worden war.[5][6] Intel bewarb den 4004 im November 1971 in Electronic News als „programmierbaren Mikroprozessor“, was seinen Markteintritt weithin bekannt machte.[7] In der Folge erschienen 4-Bit-Mikrocontroller wie die TI-Serie TMS1000 (ab Mitte der 1970er Jahre) als „One-Chip-Mikrocomputer“ mit ROM, RAM, I/O und ALU auf einem Chip, insbesondere für Taschenrechner und einfache eingebettete Systeme.[8] Für leistungsfähigere Taschenrechner/Handheld-Systeme entwickelte Hewlett-Packard in den 1980er Jahren die Saturn-Architektur mit 4-Bit-Datenpfad und breiter interner Wortgröße, wie im HP Journal dokumentiert.[9]
Vertreter
Unter anderem folgende Prozessor-Familien sind Vertreter der 4-Bit-Architektur:
- von Intel das Modell 4004 (früher 4-Bit-Mikroprozessor, u. a. in Busicom-Rechnern)[10][11]
- von NEC die 4-Bit-Mikrocontroller-Familie µPD75X (µCOM-75x)[12][13]
- von Texas Instruments die Serie TMS1000 (frühe 4-Bit-„One-Chip-Microcomputer“ für Embedded-Systeme)[14]
- von Hewlett-Packard die Saturn-Familie (4-Bit-Datenpfad mit breiter interner Wortgröße; u. a. im HP-71B)[15]
- von Sharp die SM5xx-Serie (4-Bit-Single-Chip-Mikrocomputer häufig mit LCD-Treibern)[16][17]
