16 بت الحوسبة

عرض بت معمارية الكمبيوتر
قليل
1 4 8 12 16 18 24 26 28 30 31 32 36 40 45 48 60 64 128 256 512 تقطيع قليلا
تطبيق
8 16 32 64
دقة النقطة العائمة الثنائية
16 (× ½) 24 32 (× 1) 40 64 (× 2) 80 128 (× 4) 256 (× 8)
دقة الفاصلة العشرية العشرية
32 64 128
الخامس ر ه

في  هندسة الكمبيوتر ، تكون الأعداد الصحيحة 16 بت أو عناوين الذاكرة أو وحدات البيانات الأخرى هي تلك التي يبلغ عرضها 16 بت (2 ثماني بتات ). أيضًا ، بنيات وحدة المعالجة المركزية (CPU) و ALU ذات 16 بت هي تلك التي تعتمد على السجلات أو حافلات العناوين أو ناقلات البيانات بهذا الحجم. الحواسيب الصغيرة ذات 16 بت هي أجهزة كمبيوتر كانت فيها المعالجات الدقيقة 16 بت هي القاعدة.

يمكن لسجل 16 بت تخزين 2 ¹⁶ قيمة مختلفة. و مجموعة من صحيح القيم التي يمكن تخزينها في 16 بت يعتمد على التمثيل الصحيح المستخدمة. مع اثنين من معظم تمثيلات المشتركة، ومجموعة هو من 0 إلى 65535 (2 ¹⁶ - 1) لتمثيل باعتبارها ( غير الموقعة ) عدد ثنائي ، و-32،768 (-1 × 2 ¹⁵ ) من خلال 32767 (2 ¹⁵ - 1) لتمثيل كما مكمل اثنين . نظرًا لأن 2 ¹⁶ هي 65.536 ، يمكن للمعالج الذي يحتوي على عناوين ذاكرة 16 بت الوصول مباشرة إلى 64 كيلوبايت (65536 بايت) من وحدات البايت القابلة للعنونةذاكرة. إذا كان النظام يستخدم تجزئة مع إزاحات مقطع 16 بت ، يمكن الوصول إلى المزيد.

هندسة 16 بت

كان MIT Whirlwind ( سي 1951) ^{[1] [2]} على الأرجح أول كمبيوتر 16 بت على الإطلاق. أخرى في وقت مبكر 16 بت أجهزة الكمبيوتر ( ج. 1965-1970) تشمل IBM 1130 ، ^[3] و HP 2100 ، ^[4] و بيانات عامة نوفا ، ^[5] و ديسمبر PDP-11 . ^[6]

تتضمن المعالجات الدقيقة المبكرة ذات 16 بت متعددة الرقاقات ( حوالي 1973–76) خمسة رقاقات لأشباه الموصلات الوطنية IMP-16 (1973) ، ^[7] ذات الشريحتين NEC μCOM-16 (1974) ، ^{[8] [7]} ثلاث شرائح Western Digital MCP-1600 (1975) وخمس شرائح Toshiba T-3412 (1976). ^[7]

في وقت مبكر رقاقة واحدة المعالجات الدقيقة 16 بت ( ج. 1975-1976) تشمل Panafacom MN1610 (1975)، ^{[9] [10] [7]} اشباه الموصلات وطنية PACE (1975)، عامة صك CP1600 (1975)، تكساس إنسترومنتس TMS9900 ( 1976) ، ^[7] Ferranti F100-L ، و HP BPC . تشمل المعالجات البارزة الأخرى ذات 16 بت Intel 8086 و Intel 80286 و WDC 65C816 و Zilog Z8000 . و إنتل 8088 وكان ثنائي متوافق مع Intel 8086 ، وكان 16 بت من حيث عرض سجلاته 16 بت ، ويمكن أن تعمل التعليمات الحسابية بكميات 16 بت ، على الرغم من أن ناقلها الخارجي كان بعرض 8 بت.

يمكن لعدد صحيح 16 بت تخزين 2 ¹⁶ (أو 65.536) قيم مميزة. في غير موقعة التمثيل، وهذه القيم هي الأعداد الصحيحة بين 0 و 65535. باستخدام مكمل اثنين ، تتراوح القيم الممكنة من -32768 إلى 32767. وبالتالي ، يمكن للمعالج الذي يحتوي على عناوين ذاكرة 16 بت الوصول مباشرة إلى 64 كيلوبايت من الذاكرة القابلة للعنونة .

تم استبدال المعالجات ذات 16 بت بالكامل تقريبًا في صناعة الكمبيوتر الشخصي ، وتستخدم أقل من 32 بت (أو 8 بت) من وحدات المعالجة المركزية في التطبيقات المضمنة.

16/32 بت Motorola 68000 و Intel 386SX

يُطلق على Motorola 68000 أحيانًا اسم 16 بت نظرًا للطريقة التي تعامل بها مع الرياضيات الأساسية. استندت مجموعة التعليمات إلى أرقام 32 بت وكانت السجلات الداخلية بعرض 32 بت ، لذلك من خلال التعريفات الشائعة ، فإن 68000 هو تصميم 32 بت. داخليًا ، يتم إجراء العمليات الحسابية الأساسية 32 بت باستخدام عمليتين 16 بت ، وهذا يؤدي إلى بعض الأوصاف للنظام على أنها 16 بت ، أو "16/32". على الرغم من أن هذا لم يكن حلاً شائعًا في ذلك الوقت ، في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي ، فإن مثل هذه الحلول لها تاريخ طويل في مجال الكمبيوتر ، مع تصميمات مختلفة تؤدي الرياضيات حتى 1 بت في كل مرة ، والمعروفة باسم "الحساب التسلسلي" ، في حين أن معظم التصميمات بحلول سبعينيات القرن الماضي ، تمت معالجة بضع بتات على الأقل في كل مرة.

مثال شائع هو Data General Nova ، الذي كان تصميمًا من 16 بتًا كان يؤدي العمليات الحسابية في أربع عمليات 4 بت ، حيث كان هذا هو حجم وحدة ALU أحادية الشريحة شائعة في تلك الحقبة. باستخدام التعريف المطبق على 68000 ، سيكون Nova كمبيوتر 4 بت ، أو 4/16. لم يمض وقت طويل على طرح الإصدار الثاني من Nova ، وهو SuperNova ، والذي تضمن أربعة من وحدات ALU ذات 4 بت لأداء الرياضيات بمعدل 16 بتًا في المرة الواحدة وبالتالي تقديم أداء أعلى. ومع ذلك ، كان هذا غير مرئي للمستخدم والبرامج التي تستخدم دائمًا تعليمات 16 بت. بطريقة مماثلة ، لاحقًا ، كان لدى 68000 فرد من أفراد الأسرة ، مثل Motorola 68020 ، وحدات ALU 32 بت.

قد يرى المرء أيضًا مراجع لأنظمة تكون ، أو لا تكون ، ذات 16 بت بناءً على بعض المقاييس الأخرى. أحد الأسباب الشائعة هو عندما لا تكون مساحة العنوان بنفس حجم وحدات البت مثل السجلات الداخلية. تقع معظم وحدات المعالجة المركزية ذات 8 بتات في السبعينيات ضمن هذه الفئة ؛ كان لدى MOS 6502 و Intel 8080 و Zilog Z80 ومعظم الآخرين مساحة عنوان 16 بت ، 64 كيلو بايت ، مما يعني أن معالجة العنوان تتطلب دورتين من التعليمات. لهذا السبب ، كان لمعظم المعالجات أوضاع معالجة خاصة بـ 8 بتات ، مما أدى إلى تحسين السرعة. ظل هذا النوع من الاختلاف بين حجم السجل الداخلي وحجم العنوان الخارجي في الثمانينيات ، على الرغم من عكسه في كثير من الأحيان ، حيث جعلت تكاليف الذاكرة في ذلك العصر جهازًا بعنوان 32 بت ، 2 أو 4 جيجابايت ، أمرًا مستحيلًا عمليًا. على سبيل المثال ، 68000 مكشوفة فقط24 بتًا من العنونة على DIP ، مما يحدها من حجم لا يزال ضخمًا (للعصر) 16 ميغابايت. ^[11]

ينطبق تحليل مماثل على استبدال وحدة المعالجة المركزية 80286 من Intel ، المسمى 386SX ، وهو معالج 32 بت مع 32 بت ALU ومسارات بيانات داخلية 32 بت مع ناقل خارجي 16 بت ومعالجة 24 بت للمعالج الذي تم استبداله.

تطبيق 16 بت

في سياق متوافق IBM PC و WINTEL المنابر، وتطبيق 16 بت أي برامج مكتوبة ل MS-DOS ، OS / 2 1.X أو الإصدارات القديمة من مايكروسوفت ويندوز الذي ركض في الأصل على 16 بت انتل 8088 و انتل 80286 المعالجات الدقيقة . استخدمت هذه التطبيقات مقطعًا مكونًا من 20 بت أو 24 بت أو تمثيل عنوان إزاحة المحدد لتوسيع نطاق مواقع الذاكرة القابلة للتوجيه إلى ما هو أبعد مما كان ممكنًا باستخدام عناوين 16 بت فقط. البرامج التي تحتوي على أكثر من 2 ¹⁶ بايت (65536 بايت) من التعليمات والبيانات المطلوبة وبالتالي تعليمات خاصة للتبديل بين 64 كيلوبايت من القطاعات ، مما يزيد من تعقيد برمجة تطبيقات 16 بت.

قائمة وحدات المعالجة المركزية 16 بت

انظر أيضا

• المعالجات الدقيقة § تصاميم 16 بت
• تأثير حواسيب IBM على سوق الحواسيب الشخصية § قبل مقدمة IBM PC
• 74181 (المكون الرئيسي لبعض وحدات المعالجة المركزية (CPU) الأخرى ذات 16 بت وغيرها)
• عمق بت الصوت - حيث أن 16 بت هو عمق البت الأكثر استخدامًا ، على سبيل المثال على قرص مضغوط صوتي .

المراجع