En arquitectura informática , los números enteros u otras unidades de datos de 1 bit son aquellos que tienen un ancho de 1 bit (1/8 de octeto ). Asimismo, las arquitecturas de unidad central de procesamiento (CPU) y unidad aritmético lógica (ALU) de 1 bit son aquellas que se basan en registros de ese tamaño.
No existen ordenadores ni microcontroladores de ningún tipo que sean exclusivamente de 1 bit para todos los registros y buses de direcciones . Un registro de 1 bit solo puede almacenar dos valores diferentes. Esto es muy restrictivo y, por lo tanto, no es suficiente para un contador de programa que, en los sistemas modernos, se implementa en un registro en chip, pero no está implementado 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.
Aunque la computación de 1 bit está en su mayor parte obsoleta, la comunicación serial de 1 bit todavía se utiliza en computadoras modernas, que por lo general son de 64 bits, por ejemplo, y por lo tanto también tienen buses mucho más grandes.
Si bien las CPU de 1 bit están obsoletas, la primera computadora de nanotubos de carbono de 2013 es una computadora de un conjunto de instrucciones de 1 bit (y tiene solo 178 transistores; aunque solo tiene una instrucción, puede emular instrucciones de 20 MIPS ). [1]
Una computadora serial procesa datos de a un bit por vez. Por ejemplo, la PDP-8/S era una computadora de 12 bits que utilizaba una ALU de 1 bit y procesaba los 12 bits en serie. [2]
Un ejemplo de una computadora de 1 bit construida a partir de chips SSI de lógica discreta es la calculadora Wang 500 (1970/1971) [3] [4] así como la serie de procesadores de texto Wang 1200 (1971/1972) [5] desarrollada por Wang Laboratories .
Un ejemplo de una arquitectura de 1 bit que se comercializó como CPU es la unidad de control industrial (ICU) MC14500B de Motorola , [6] [7] introducida en 1977 y fabricada al menos hasta mediados de la década de 1990. [7] Su manual establece:
[…] También se pueden utilizar ordenadores y microordenadores, 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 con entradas y salidas de a una por 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) MC14500B de Motorola es la materialización monolítica de la arquitectura central del PLC […]
Existen funciones para las que las máquinas de un bit no son adecuadas. […] En determinadas circunstancias, una combinación de una MPU MC6800 y una ICU MC14500B puede ser la mejor solución. […]
Contador de programa
El contador de programa está compuesto por dos contadores ascendentes binarios MC145168 encadenados entre sí 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 ascendentemente en el flanco ascendente de la señal de reloj de la ICU (CLK) y restablecerse a cero cuando se reinicia la ICU. Tenga en cuenta que la secuencia de conteo del contador de programa no puede ser alterada por ninguna operación de la ICU. Esto confirma que el sistema está configurado para tener una estructura de control de bucle.Memoria
La memoria de este sistema está compuesta por una memoria PROM MCM7641 de 512 palabras por 8 bits. Debido a que el contador de programa tiene solo 8 bits de ancho, solo se pueden usar 256 palabras (la mitad de la memoria) a la vez. Sin embargo, al conectar el bit más significativo de la dirección de la memoria en alto o bajo, 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 [6]
Una de las computadoras conocidas que se basaba en esta CPU fue la computadora WDR de 1 bit . [8] Una secuencia típica de instrucciones de un programa para una arquitectura de 1 bit podría ser:
Esta arquitectura se consideró superior para programas que tomaban decisiones en lugar de realizar cálculos aritméticos, para lógica de escalera y para procesamiento de datos en serie. [6]
También hay varios estudios de diseño para arquitecturas de 1 bit en el ámbito académico, y la lógica de 1 bit correspondiente también se puede encontrar en la 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. Algunos ejemplos incluyen Goodyear MPP de mayo de 1983 y Connection Machine de 1985. Al usar una arquitectura de 1 bit para los procesadores individuales, se podía construir una matriz muy grande (por ejemplo, Connection Machine tenía 65.536 procesadores) con la tecnología de chips disponible en ese momento. En este caso, la computación lenta de un procesador de 1 bit se compensaba con la gran cantidad de procesadores.
Las CPU de 1 bit ahora pueden considerarse obsoletas; no se han producido muchos tipos, pero a partir de 2022 [update]algunos chips MC14500B están disponibles en corredores de piezas obsoletas. [9] [10]
mi favorita sea la Wang 500. Tiene varias características únicas: una memoria ROM muy inusual hecha de cientos de cables largos recubiertos de esmalte envueltos alrededor de núcleos de hierro; una CPU de un solo bit superrápida construida con chips lógicos SSI; y, por supuesto, toneladas de teclas coloridas de aspecto realmente atractivo.