# معمارية 4 بت

الحوسبة بـ 4 بت هي استخدام معماريات الحاسوب التي تكون فيها الأعداد الصحيحة (بالإنجليزية: integer)‏ ووحدات البيانات الأخرى بعرض 4 بت. معماريات وحدة المعالجة المركزية (بالإنجليزية: CPU)‏ ووحدة المنطق الحسابي (بالإنجليزية: ALU)‏ بـ 4 بت هي تلك التي تعتمد على السجلات أو نواقل البيانات (بالإنجليزية: Address bus)‏ من ذلك الحجم. تُسمى مجموعة من أربع بتات أيضًا بـ نايبل (بالإنجليزية: nibble)‏ أو نصف بايت ولها 16 قيمة محتملة (حيث 2$^4$ = 16)، مع نطاق من 0 إلى 15.
كانت المعالجات بـ 4 بت تستخدم على نطاق واسع في الآلات الحاسبة الإلكترونية وأدوار أخرى حيث كانت الحسابات العشرية مستخدمة، مثل سجلات النقد الإلكترونية، ومؤقتات أفران الميكروويف، وما إلى ذلك. وذلك لأن قيمة 4 بت تحمل رقمًا واحدًا من الأرقام العشرية المشفرة ثنائيًا (بالإنجليزية: BCD)‏، مما يجعلها حجمًا طبيعيًا لمعالجة القيم العشرية مباشرة. نظرًا لأن قيمة 4 بت صغيرة جدًا عمومًا لتحمل عنوان ذاكرة (بالإنجليزية: Memory address)‏ للبرامج أو البيانات في العالم الحقيقي، كانت نواقل البيانات في هذه الأنظمة أكبر عمومًا. على سبيل المثال، كان للمعالج الدقيق النموذجي بـ 4 بت، إنتل 4004 (بالإنجليزية: Intel 4004)‏، تنسيق البيانات بـ 12 بت.
استخدمت تصاميم 4 بت لفترة قصيرة فقط عندما كانت الدوائر المتكاملة لا تزال باهظة الثمن، وكانت توجد بشكل أساسي في الأدوار الحساسة للتكلفة. بينما عفا الزمن إلى حد كبير بالحوسبة بـ 4 بت ، لا تزال القيم بـ 4 بت مستخدمة في نفس الأدوار التي تركز على النظام العشري التي طُورت من أجلها، والتطبيقات الحديثة أوسع بشكل عام وتعالج قيم 4 بت متعددة بالتوازي. مثال على مثل هذا النظام هو تصميم إتش بي ساتورن $^{[الإنجليزية]}$ (بالإنجليزية: HP Saturn)‏ في الثمانينيات. بحلول التسعينيات، تم استبدال معظم هذه الاستخدامات بتصاميم ثنائية للأغراض العامة.

## التاريخ

قد يبدو المعالج ذو 4 بت محدودًا، ولكنه مناسب تمامًا للآلات الحاسبة، حيث يتسع كل رقم عشري في أربعة بتات.[1]
كانت بعض المعالجات الدقيقة الأولى ذات طول كلمة 4 بت، وقد تم تطويرها حوالي عام 1970. كان أول معالج دقيق تجاري هو إنتل 4004 ذو الترميز العشري الثنائي (BCD)، [2][3] الذي تم تطويره لتطبيقات الآلات الحاسبة في عام 1971؛ كان لديه طول كلمة 4 بت، ولكنه كان يحتوي على تعليمات 8 بت وعناوين 12 بت. خلفه إنتل 4040، الذي أضاف دعم المقاطعة ومجموعة متنوعة من الميزات الجديدة الأخرى.
كان أول حاسوب تجاري أحادي الشريحة هو تكساس إنسترومنتس TMS 1000 ذو 4 بت (1974).[1] احتوى على وحدة معالجة مركزية (CPU) ذات 4 بت مع معمارية هارفارد وتعليمات بعرض 8 بت، وذاكرة للقراءة فقط (ROM) للتعليمات على الشريحة، وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للبيانات على الشريحة بكلمات 4 بت.[4]
كان روكويل PPS-4 معالجًا آخر مبكرًا ذو 4 بت، تم تقديمه في عام 1972، والذي كان له عمر طويل في الألعاب المحمولة باليد والأدوار المماثلة. تم تحسينه باستمرار وبحلول عام 1975 تم دمجه مع العديد من شرائح الدعم لصنع حاسوب أحادي الشريحة.[5]
تمت برمجة معالجات 4 بت بلغة التجميع أو فورث، على سبيل المثال "عائلة MARC4 لوحدة المعالجة المركزية فورث ذات 4 بتات"[6] (والتي تم إيقافها الآن) بسبب القيود الشديدة على حجم البرامج ولأن لغات البرمجة الشائعة (للمتحكمات الدقيقة، 8 بت وأكبر)، مثل لغة البرمجة C، لا تدعم أنواع البيانات ذات 4 بت (C، و C++، والمزيد من اللغات تتطلب أن يكون حجم نوع البيانات char 8 بتات على الأقل، [7] وأن يكون حجم جميع أنواع البيانات الأخرى غير الحقول البتية مضاعفًا لحجم الحرف [8][9][10]).
شهدت السبعينيات ظهور تطبيقات برمجية ذات 4 بت للأسواق الجماعية مثل الآلات الحاسبة الجيبية. خلال الثمانينيات، تم استخدام المعالجات الدقيقة ذات 4 بت في الألعاب الإلكترونية المحمولة باليد للحفاظ على انخفاض التكاليف.
في السبعينيات والثمانينيات، استخدم عدد من الحواسيب البحثية والتجارية تقطيع البتات، حيث تم بناء وحدة الحساب والمنطق (ALU) لوحدة المعالجة المركزية من أقسام متعددة بعرض 4 بت، كل قسم يشتمل على شريحة مثل Am2901 أو 74181.
على الرغم من أن Zilog Z80 هو معالج دقيق ذو 8 بت، إلا أنه يحتوي على وحدة حساب ومنطق 4 بت.[11][12]
على الرغم من أن Data General Nova هي سلسلة من الحواسيب الصغيرة ذات 16 بت، إلا أن Nova الأصلية و Nova 1200 قامتا بمعالجة الأرقام داخليًا 4 بتات في المرة الواحدة باستخدام وحدة حساب ومنطق 4 بت، [13] والتي تسمى أحيانًا "تسلسل النبل".[14]
معالجات HP Saturn، المستخدمة في العديد من آلات حاسبة Hewlett-Packard بين عامي 1984 و 2003 (بما في ذلك سلسلة HP 48 من الآلات الحاسبة العلمية) هي آلات "4 بت" (أو هجينة 64/4 بت)؛ كما فعل إنتل 4004، فإنها تربط كلمات 4 بت متعددة معًا، على سبيل المثال لتشكيل عنوان ذاكرة 20 بت، ومعظم السجلات بعرض 64 بت، وتخزن 16 رقمًا من 4 بتات.[15][16][17] بالإضافة إلى ذلك، كان لدى بعض الآلات الحاسبة المبكرة - مثل Casio AL-1000 عام 1967، و Sinclair Executive عام 1972، و HP Saturn المذكورة أعلاه عام 1984 - مسارات بيانات 4 بت تصل إلى سجلاتها 4 بتات (رقم BCD واحد) في المرة الواحدة.[18]

## قائمة بمعالجات بحجم 4 بت

* إنتل 4004
* إنتل 4040
* محور أتميل MARC4 (atmel.com) - لا يوصى بها للتصاميم الجديدة.
* سلسلة توشيبا TLCS-47
* معالج ساترن من اتش بي HP Saturn (microprocessor)
* إن إي سي μPD75X
* إن إي سي μPD6P9 مرسل أشعة تحت حمرة عن بعد للتحكم

## وصلات خارجية

* رابط وحدة المعالجة المركزية ساترن
* بوابة برمجة الحاسوب
* بوابة تقانة المعلومات
* بوابة علم الحاسوب
* هذه بذرة مقالة عن علوم الحاسوب بحاجة للتوسيع. فضلًا شارك في تحريرها.
* هذه بذرة مقالة عن الحاسوب أو العاملين في هذا المجال، بحاجة للتوسيع. فضلًا شارك في تحريرها.