16-Bit-Architektur

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Unter 16-Bit-Architektur versteht man in der EDV eine Prozessorarchitektur, deren wesentliche Wortbreite 16 Bit beträgt.

Architekturen[Bearbeiten]

16-Bit-Prozessor
  • Die PDP-11 war der erste 16-Bit-Prozessor der Digital Equipment Corporation
  • Der TMS9900 war der erste 16-Bit-Hauptprozessor von Texas Instruments. Er wurde 1975 zu Serienreife gebracht und ab 1979 in den Heimcomputern TI-99/4 bzw. TI-99/4A verbaut, die allgemein als erste erschwingliche 16-Bit-Heimcomputer gelten.
  • Die WDC-65816/65802-Prozessoren von Western Design Center sind die 16-Bit-Nachfolger der 8-Bit-6502-Serie von MOS Technology
  • Die Intel 8086, 80186 und 80286 der Intel-80x86-Familie waren mit 16-Bit-Registern ausgestattet, die Basisadressen wurden erweitert durch eine Segment-Adressierung und die EMS-/XMS-Standards, sodass sich Speicher bis 1 MB direkt und bis 16 MB über Mapping ansprechen ließ. Ab dem 80386 wurde die Familie auf eine 32-Bit-Architektur erweitert.
  • Die Motorola-Prozessoren 68000 und 68010 der 68000er-Familie waren mit externem 16-Bit-Datenbus und interner 16-Bit-ALU ausgelegt, das Programmiermodell orientierte sich jedoch von Anfang an an einer 32-Bit-Verarbeitung, die in den späteren Modellen dieser Prozessorfamilie voll umgesetzt wurde.
  • Der TI MSP430 ist ein 16-Bit-RISC-Mikrocontroller der Firma Texas Instruments.

Design[Bearbeiten]

Vereinfacht dargestellt bedeutet 16 Bit, dass die Prozessoren durch ihr Design so ausgelegt sind, dass 16 Bit (also 2 Byte) gleichzeitig bzw. während eines Taktes verarbeitet werden können. Das schließt die externe und interne Gestaltung von Daten- und Adressbussen, die Ausführung des Registersatzes sowie der Recheneinheiten mit ein. Weiterhin findet sich im Befehlssatz meist eine speziell auf 16 Bit angepasste Umsetzung eines Teils der gängigen Adressierungsarten.

Programmiermodell[Bearbeiten]

Unter der Programmiersprache C schlägt sich die Anzahl der Bits insbesondere bei der Größe der Datentypen void* und int nieder. Das erfolgte zu einer Zeit, in der auch schon erste 32-Bit-Systeme existierten. Zur Repräsentation der schnellen Prozessoroperationen setzte man hier den Int-Typ auf 16 Bit. Da dieser für viele Berechnungen jedoch zu knapp war, setzte man den Long-Typ auf das doppelte, nämlich 32 Bit. Abgekürzt nennt man diesen IP16.

Die ersten verbreiteten Betriebssysteme wie DOS arbeiteten mit IP16 (small-Model), jedoch wurde hier frühzeitig eine Segmentierung hinzugefügt, so dass auch 16+16-segmentierte Zeiger existierten, die effektiv nur in 32 Bit gespeichert werden können. Analog kann das als LP32 abgekürzt sein, was für die 32-Bit-Architekturen dann übernommen wurde. Die meisten Unix-artigen Systeme wurden in Kompatibilität zu 32-Bit-Architekturen frühzeitig als ILP32-Typmodell aufgefasst, bei der auch der Int-Typ 32-bit ist, obwohl in 16-Bit-Architekturen Programme durch die halbe Wortbreite verlangsamt laufen können.