4-Bit-Architektur

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4-Bit-Prozessor Intel D4004

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.

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.<ref>Binary-coded decimal – Overview. In: ScienceDirect Topics. Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>

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.<ref>TMS 1000 Series Data Manual. (PDF) In: Texas Instruments. Dezember 1976, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref><ref>NEC 4-bit Microcontrollers – 75X Series. (PDF) In: NEC (Übersicht). Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref><ref>Sharp Microcomputers Data Book. (PDF) In: Sharp. 1990, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>

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.<ref>The First Programmable Microprocessor: The 4004. In: Intel Timeline. 15. November 1971, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref><ref>Busicom 141-PF Printing Calculator Engineering Prototype. In: Computer History Museum. Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref> Intel bewarb den 4004 im November 1971 in Electronic News als „programmierbaren Mikroprozessor“, was seinen Markteintritt weithin bekannt machte.<ref>Intel Marks 50th Anniversary of the Intel 4004. (PDF) In: Intel Newsroom (Presseunterlage). 15. November 2021, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref> 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.<ref>TMS 1000 Series Data Manual. (PDF) In: Texas Instruments. Dezember 1976, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref> 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.<ref>Custom CMOS Architecture for a Handheld Computer. (PDF) In: HP Journal. Juli 1984, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>

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)<ref>Intel 4004 Microprocessor – Datasheet. (PDF) In: Intel. Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref><ref>Busicom 141-PF Printing Calculator Engineering Prototype. In: Computer History Museum. Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>
• von NEC die 4-Bit-Mikrocontroller-Familie µPD75X (µCOM-75x)<ref>µPD75004/006/008 – 4-Bit Single-Chip Microcomputer (75X Series). (PDF) In: NEC / alldatasheet. Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref><ref>NEC 4-bit Microcontrollers – 75X Series. (PDF) In: NEC (Übersicht). Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>
• von Texas Instruments die Serie TMS1000 (frühe 4-Bit-„One-Chip-Microcomputer“ für Embedded-Systeme)<ref>TMS 1000 Series Data Manual. (PDF) In: Texas Instruments. Dezember 1976, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>
• von Hewlett-Packard die Saturn-Familie (4-Bit-Datenpfad mit breiter interner Wortgröße; u. a. im HP-71B)<ref>Custom CMOS Architecture for a Handheld Computer. (PDF) In: HP Journal. Juli 1984, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>
• von Sharp die SM5xx-Serie (4-Bit-Single-Chip-Mikrocomputer häufig mit LCD-Treibern)<ref>Sharp SM5xx – 4-Bit Single-Chip Microcomputer (LCD Driver). In: alldatasheet / Sharp. Abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref><ref>Sharp Microcomputers Data Book. (PDF) In: Sharp. 1990, abgerufen am 13. Oktober 2025 (). </ref>

Weblinks

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Commons: 4-bit microprocessors – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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