Loading article…
コンピュータアーキテクチャ において、8ビット整数またはその他のデータユニットとは、8ビット幅（1オクテット）のものです。また、8ビット中央処理装置（CPU）および算術論理演算装置（ALU）アーキテクチャとは、そのサイズのレジスタまたはデータバスに基づくものです。8ビットCPUのメモリアドレス（およびアドレスバス）は、一般的に8ビットよりも大きく、通常は16ビットです。8ビットマイクロコンピュータとは、8ビットマイクロプロセッサを使用するマイクロコンピュータのことです。
「8ビット」という用語は、8ビットバイトを持つコンピュータで使用できる文字セットにも適用され、最もよく知られているのは、 ISO/IEC 8859シリーズの各国語文字セット（特に英語や西ヨーロッパ言語用のLatin 1）を含む、さまざまな形式の拡張ASCIIです。
IBM System/360 は、ビットアドレス指定メモリ、10 進数アドレス指定メモリ、またはワードアドレス指定メモリとは異なり、8 ビットバイトのバイトアドレス指定メモリを導入しました。ただし、汎用レジスタは32 ビット幅で、アドレスはそれらのアドレスの下位 24 ビットに含まれていました。System/360 のモデルによって内部データ パス幅が異なり、IBM System/360 モデル 30 (1965 年) は 32 ビット System/360 アーキテクチャを実装しましたが、ネイティブ パス幅は 8 ビットで、32 ビット演算を 8 ビットずつ実行しました。[ 1 ]
最初に広く採用された8ビットマイクロプロセッサはIntel 8080で、1970年代後半から1980年代前半にかけて多くのホビー用コンピュータで使用され、多くの場合CP/Mオペレーティングシステムが動作していました。8ビットのデータワードと16ビットのアドレスを持っていました。Zilog Z80（8080と互換性あり）とMotorola 6800も同様のコンピュータで使用されました。Z80とMOS Technology 6502 8ビットCPUは、1970年代と1980年代の家庭用コンピュータや第2世代および第3世代のゲーム機で広く使用されました。多くの8ビットCPUまたはマイクロコントローラは、今日のユビキタスな組み込みシステムの基盤となっています。
8ビットマイクロプロセッサは、コンピューティング業界で初めて広く使用されたマイクロプロセッサであり、メインフレームやミニコンピュータから、より小型で手頃な価格のシステムへの大きな転換点となった。1970年代に8ビットプロセッサが導入されたことでパーソナルコンピュータの製造が可能になり、コンピューティングの普及につながり、現代のコンピューティング環境の基盤が築かれた。[ 2 ]
1976年に発売されたZilog Z80は、最も人気のある8ビットCPUの1つ（ただし、少なくともオリジナルでは4ビットALUを搭載）でしたが、2024年に生産が終了しました（製品ラインZ84C00）。最終購入（LTB）の注文は2024年6月14日まででした。[ 3 ]
8 ビットレジスタには 2 8種類の異なる値を格納できます。8ビットに格納できる整数値の範囲は、使用する整数表現によって異なります。最も一般的な 2 つの表現では、符号なし2進数として表現する場合は0 から 255 (2 8 − 1)まで、2 の補数として表現する場合は−128 (−1 × 2 7 )から 127 (2 7 − 1)までとなります。
8ビットCPUは8ビットのデータバスを使用するため、1つのマシン命令で8ビットのデータにアクセスできます。アドレスバスは、実用的および経済的な考慮事項から、通常はダブルオクテット（16ビット）幅です。これは、ほとんどの8ビットプロセッサで64KB （65,536バイト）の直接アドレス空間があることを意味します。[ 4 ]
8ビット時代のほとんどの家庭用コンピュータは、 32KBのRAMと32KBのROMを備えたBBC Micro（モデルB）のように、アドレス空間を最大限に活用していました。非常に人気のあるCommodore 64のように、64KBのRAMと20KBのROMを備えたものもありましたが、16ビットのアドレス指定では、デフォルトではRAMのすべてを使用できるわけではありませんでした（たとえば、ROMに付属のBASIC言語インタープリタから）。[ 5 ]バンク切り替えを利用しなければ、一部のシステムでは64KB（RAM）の制限を破ることができました。他のコンピュータでは、Sinclair ZX80のように 1 KB (プラス 4 KB ROM)程度しかないものもありました(後に非常に人気になったZX Spectrum はメモリがもっと多かった) 。あるいは、初期のゲーム機Atari 2600のように、わずか 128 バイトの RAM (プラスROM カートリッジのストレージ) しかないものもありました (ROM もカバーする必要がなければ、8 ビットのアドレス指定で RAM には十分だったでしょう)。Commodore 128やその他の 8 ビット システム (つまり、16 ビットのアドレス指定) は、64 KB を超える、つまり 128 KB の RAM を使用することができました。また、BBC Masterも 512 KB まで RAM を拡張できました。
一般的に8ビットCPUは16ビットアドレッシングを備えていますが、MOS Technology 6502 CPUのように、ゼロページを多用してそのページにアクセスする命令で1バイトを節約し、アドレスに2バイト、オペコードに1バイトを必要とする16ビットアドレッシング命令も備えているアーキテクチャもあります。[ 6 ]
6502 の 2 つのように、一部のインデックス レジスタは8 ビットです。これにより、インデックス付きアドレッシング命令を使用してアドレス指定できる配列のサイズは、より複雑なコードを必要とせずに、最大 256 バイト (2 8バイト) のオブジェクトに制限されます。Motorola 6800やIntel 8080などの他の 8 ビット CPU には、16 ビットのインデックス レジスタがあります。「ウィリアム メンシュへのインタビュー、1995 年 10 月 9 日」。シリコン ジェネシス: 半導体技術の口述歴史。スタンフォード大学図書館。2026年7 月 1 日取得。
最初の商用8ビットプロセッサは、もともとDatapoint 2200インテリジェント端末向けに設計されたIntel 8008 （1972年）でした。Intelの競合他社のほとんどは、このような文字指向の8ビットマイクロプロセッサからスタートしました。これらの8ビットマシンの現代版は、組み込みシステムで最も一般的なプロセッサタイプの1つです。[ 7 ]
MOS Technology 6502とその派生型は、Apple I、Apple II、Atari 8ビットコンピュータ、BBC Micro、PET、VIC-20、Commodore 64などのパーソナルコンピュータや、 Atari 2600やNintendo Entertainment Systemなどの家庭用ビデオゲーム機で使用されました。
8 ビット プロセッサは、コンピュータ ハードウェアに関する一般的な教育だけでなく、趣味の人の興味のためにも設計され続けています。そのような CPU の 1 つは、ブレッド ボード上の7400 シリーズ集積回路を使用して設計および実装されました。[ 9 ] [ 10 ] 8 ビット CPU とそのアセンブラの設計は、工学部の学生、エンジニア、および趣味の人にとって一般的なトレーニング 演習です。この目的のためにFPGAが使用されます。