الحوسبة أحادية البت

الموسوعة الحرة

وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة أحادية البت MC14500BCP

في هندسة الحاسوب ، تُعرف الأعداد الصحيحة أحادية البت أو وحدات البيانات الأخرى بأنها تلك التي يبلغ عرضها بتًا واحدًا (1/8 من الثمانية بت ). كما أن بنية وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة الحساب والمنطق (ALU) أحادية البت هي تلك التي تعتمد على سجلات بهذا الحجم.

لا توجد حواسيب أو وحدات تحكم دقيقة من أي نوع تستخدم بتًا واحدًا فقط لجميع المسجلات وناقلات العناوين . يمكن للمسجل ذي البت الواحد تخزين قيمتين مختلفتين فقط. هذا قيدٌ كبير، وبالتالي غير كافٍ لعداد البرنامج ، الذي يُنفذ في الأنظمة الحديثة باستخدام مسجل مدمج، ولكنه غير مُنفذ في بعض الأنظمة أحادية البت. كانت رموز العمليات (Opcodes) لبنية معالج أحادي البت واحدة على الأقل تتكون من 4 بت، بينما كان ناقل العناوين يتكون من 8 بت.

على الرغم من أن الحوسبة أحادية البت نادراً ما تستخدم بمفردها اليوم، إلا أن الاتصال التسلسلي أحادي البت لا يزال يستخدم في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، حتى على الأجهزة ذات الحافلات الداخلية الكبيرة.

أول حاسوب مصنوع من أنابيب الكربون النانوية من عام 2013 هو حاسوب أحادي البت ذو مجموعة تعليمات واحدة (ويحتوي على 178 ترانزستورًا فقط؛ على الرغم من أنه يحتوي على تعليمة واحدة فقط، إلا أنه يستطيع محاكاة 20 تعليمة MIPS ). [ 1 ]

بت واحد

يقوم الحاسوب التسلسلي بمعالجة البيانات بت واحد في كل مرة. على سبيل المثال، كان جهاز PDP-8/S حاسوبًا ذا 12 بت يستخدم وحدة حسابية ومنطقية (ALU) ذات بت واحد، ويعالج البتات الـ 12 بشكل تسلسلي. [ 2 ]

ومن الأمثلة على أجهزة الكمبيوتر أحادية البت المبنية من رقائق SSI المنطقية المنفصلة آلة حاسبة Wang 500 (1970/1971) [ 3 ] [ 4 ] بالإضافة إلى سلسلة معالجات الكلمات Wang 1200 (1971/1972) [ 5 ] التي طورتها مختبرات Wang .

من الأمثلة الأخرى على البنى أحادية البت وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، مثل جهاز PDP-14 الذي طُرح عام 1969. [ 6 ] غالبًا ما كانت تُبرمج هذه الوحدات باستخدام منطق السلم أو قائمة التعليمات (IL). ومن الأمثلة على هذه البنى أحادية البت التي سُوّقت كوحدة معالجة مركزية (CPU) وحدة التحكم الصناعية موتورولا MC14500B (ICU)، [ 7 ] [ 8 ] التي طُرحت عام 1977 واستمر تصنيعها حتى منتصف التسعينيات على الأقل. [ 8 ] وينص دليلها على ما يلي:

قد تُستخدم الحواسيب والحواسيب الصغيرة أيضًا، لكنها تميل إلى تعقيد المهمة، وغالبًا ما تتطلب كوادر مؤهلة تأهيلاً عاليًا لتطوير النظام وصيانته. ولذلك، طُرح جهاز أبسط، مصمم للعمل على المدخلات والمخرجات واحدًا تلو الآخر، ومُهيأ ليُحاكي نظام المرحلات. عُرفت هذه الأجهزة في صناعة أنظمة التحكم باسم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). تُعد وحدة التحكم الصناعية موتورولا MC14500B (ICU) التجسيد المتكامل للبنية المركزية لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.

هناك وظائف لا تُناسبها الأجهزة أحادية البت. […] في بعض الحالات، قد يكون الجمع بين وحدة المعالجة المركزية MC6800 ووحدة التحكم الإلكترونية MC14500B هو الحل الأمثل. […]

عداد البرنامج: يتكون عداد البرنامج من عدادين ثنائيين تصاعديين من نوع MC145168 موصولين معًا لتكوين 8 بتات لعناوين الذاكرة. يتيح هذا للنظام إمكانية عنونة 256 كلمة ذاكرة منفصلة. تم ضبط العدادات للعد تصاعديًا عند الحافة الصاعدة لإشارة ساعة وحدة التحكم (CLK)، وتُعاد إلى الصفر عند إعادة ضبط وحدة التحكم. لاحظ أن تسلسل عد عداد البرنامج لا يتأثر بأي عملية لوحدة التحكم. يؤكد هذا أن النظام مُهيأ ببنية تحكم حلقية.

ذاكرة

تتكون ذاكرة هذا النظام من وحدة ذاكرة PROM واحدة من نوع MCM7641، سعتها 512 كلمة وعرضها 8 بت. ولأن عداد البرنامج لا يتجاوز عرضه 8 بت، فلا يمكن استخدام سوى 256 كلمة (نصف الذاكرة) في أي وقت. مع ذلك، يمكن لمصمم النظام، من خلال توصيل البت الأكثر أهمية في عنوان الذاكرة بمستوى عالٍ أو منخفض، الاختيار بين برنامجين منفصلين باستخدام وصلة توصيل فقط. قد تكون هذه ميزة مرغوبة في حال تطلب الأمر تغييرات سريعة للغاية في النظام.

— دليل وحدة التحكم الصناعية MC14500B [ 7 ]

كان حاسوب WDR أحادي البت أحد الحواسيب المعروفة التي تعتمد على وحدة المعالجة المركزية هذه . [ 9 ] قد يكون التسلسل النموذجي للتعليمات من برنامج مصمم لبنية أحادية البت كما يلي:

  • قم بتحميل المدخل الرقمي 1 في سجل مكون من بت واحد؛
  • أو القيمة الموجودة في السجل ذي البت الواحد مع المدخل 2، مع ترك النتيجة في السجل؛
  • اكتب القيمة في سجل البت الواحد لإخراج 1.

كان يُنظر إلى هذه البنية على أنها متفوقة بالنسبة للبرامج التي تتخذ القرارات بدلاً من إجراء العمليات الحسابية، وكذلك بالنسبة لمنطق السلم ومعالجة البيانات التسلسلية. [ 7 ]

توجد أيضًا العديد من الدراسات التصميمية لبنى المعالجات أحادية البت في الأوساط الأكاديمية، ويمكن إيجاد منطق أحادي البت مماثل في البرمجة. كما استخدمت العديد من الحواسيب المتوازية الضخمة المبكرة بنى أحادية البت للمعالجات، ومن الأمثلة على ذلك حاسوب Goodyear MPP الذي طُرح في مايو 1983 وحاسوب Connection Machine الذي طُرح عام 1985. وباستخدام بنية أحادية البت للمعالجات الفردية، أمكن إنشاء مصفوفة ضخمة جدًا (على سبيل المثال، احتوى حاسوب Connection Machine على 65,536 معالجًا) باستخدام تقنية الرقائق المتاحة آنذاك. في هذه الحالة، تم التضحية ببطء الحساب في المعالج أحادي البت مقابل العدد الكبير من المعالجات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كورتلاند، راشيل (25 سبتمبر 2013). "إطلاق أول حاسوب مصنوع من أنابيب الكربون النانوية - قد يُبشّر هذا الجهاز المتواضع ذو البت الواحد وتردد 1 كيلوهرتز بعصر جديد ما بعد السيليكون" . مجلة IEEE Spectrum: أخبار التكنولوجيا والهندسة والعلوم . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2022. تم الاطلاع عليه في 18 أبريل 2021 .
  2. ↑ "ثالثًا. منطق النظام - 3.4. دوائر التحكم - 3.4.1 الجامع". دليل صيانة PDP-8/S (ملف PDF) (الطبعة الرابعة ). ماينارد، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: شركة ديجيتال إكويبمنت . أغسطس 1969 [أكتوبر 1967]. الصفحات 3-14 - 3-15 . F-87S. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 23 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يونيو 2022 .  (191 صفحة)
  3. ↑ واسرمان، كاتي (مارس 2006) [يناير 2004]. "آلات حاسبة LED تسيطر على منزلها" . نشرة هواة جمع الحواسيب / استعراض التكنولوجيا (مقابلة). أجراها إيفان كوبلنتز . تاريخ الاسترجاع: 20 مايو 2017. ربما تكون آلة الحاسبة المفضلة لدي هي Wang 500. فهي تتميز بعدة خصائص فريدة: ذاكرة ROM غير عادية مصنوعة من مئات الأسلاك الطويلة المطلية بالمينا والمُلففة حول نوى حديدية؛ ووحدة معالجة مركزية أحادية البت فائقة السرعة مبنية من رقائق منطق SSI؛ وبالطبع، الكثير من المفاتيح الملونة ذات المظهر الرائع.{{cite interview}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  4. ↑ دليل خدمة المنتج - دليل تخطيطي (PDF) . مختبرات وانغ، 1974. 03-0019-0. مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 20-05-2017 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20-05-2017 .
  5. ↑ باتل، جيم (2010-03-07). "وانغ 1200 - تاريخ وانغ دبليو بي" . مؤرشف من الأصل في 2017-05-21 . تم الاسترجاع في 2017-05-21 .
  6. ↑ "وحدة التحكم الصناعية DEC PDP-14" .
  7. 1 2 3 غريغوري، فيرن؛ ديلاند، برايان؛ دي سيلفسترو، راي؛ مالاركي، تيري؛ سميث، فيل؛ هادلي، مايك (1977). دليل وحدة التحكم الصناعية موتورولا MC14500B - نظرية وتشغيل معالج CMOS أحادي البت متوافق مع أجهزة CMOS من السلسلة B (ملف PDF) . شركة موتورولا لأشباه الموصلات. 33-B78/8.0. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2022-04-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-05-20 .(ملاحظة: متوفر أيضًا باللغة الألمانية تحت عنوان "Motorola MC14500B Industrial Control Unit Handbuch - Theorie und Anwendung eines Ein-Bit-CMOS-Prozessors".)
  8. 1 2 "وحدة التحكم الصناعية MC14500B". بيانات منطق CMOS من موتورولا (ملف PDF) . البيانات الفنية لأشباه الموصلات (الطبعة الثالثة ). موتورولا . 1995. الصفحات 306-313 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 20 مايو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أغسطس 2012 .  
  9. ^ لودفيج، فولكر. باسشيندا، كلاوس؛ شيبرز، هاينز؛ تيرجلان، هيرمان جوزيف؛ غرانيمان، كلاوس. جون بوركهارد. كومار، هيرمان. مينرسن، لودفيج (1986). Fast alles über den WDR-1-Bit-Computer (PDF) (باللغة الألمانية). نيوس وريكلينغهاوزن، ألمانيا: DATANOrf. أرشفة (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 2017-05-20 . تم الاسترجاع 2017/05/20 .

للمزيد من القراءة

  • مولر، ديتر (2005) [2004]. "جهاز MC14500 الشهير/سيئ السمعة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 3 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2018 .
  • مولر، ديتر (2008). "MC14500 والحساب" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 مايو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2018 .
  • مولر، ديتر (2008). "تعديل MC14500" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 مارس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2018 .
  • شمبري، تييري. بيزويري، سيلفان؛ بواسو، أوليفييه؛ شوفو، بيير إيمانويل. "كمبيوتر WDR-1 بت" . OLD-COMPUTERS.COM . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-05-20 . تم الاسترجاع 2017/05/20 .