Bit-Slice

Ein Bit-Slice ist ein vorgefertigter Baustein in Form eines integrierten Schaltkreises, der in der Mikroelektronik zum individuellen Bau eines Prozessors verwendet wird. Bit-Slicing bezeichnet eine Methode aus der Rechnerarchitektur, bei der man aus mehreren Einzelbausteinen, die oft alle für relativ kleine Wörter – den Bit-Slices – (meist 4 bit lang) ausgelegt sind, größere Rechenwerke zusammenbaut. Bit-Slices für arithmetisch-logische Einheiten, Register und Sprung- und Verzweigungseinheiten werden kombiniert, um die gewünschte Wortbreite des Prozessors zu erreichen. Dazu kommen Speicher für das Mikroprogramm, die meist aus schnellen ROM-Bausteinen bestehen, eine Mikroprogrammsteuereinheit sowie diverse kleinere Bausteine wie Bus-Treiber.

Bit-Slice-Bausteine waren ein Entwicklungsschritt auf dem Weg vom aus Einzeltransistoren aufgebauten Computer zum heute ausschließlich eingesetzten Mikroprozessor, also dem Prozessor auf einem einzelnen Chip. In den 1970er und 1980er Jahren existierten Bit-Slice und Mikroprozessor lange Zeit parallel zueinander, da die Bit-Slice-Chips den Mikroprozessoren noch überlegen waren. Die ersten Mikroprozessoren boten nur Wortbreiten von 4 oder 8 Bit, dagegen wurden mit Bit-Slice 16 und 32 Bit breite Prozessoren gebaut, oder sogar unübliche Wortbreiten wie 24 Bit und Höchstleistungsprozessoren mit 64 Bit.

Steigende Integrationsdichte ermöglichte sowohl den Mikroprozessoren als auch den Bit-Slices eine höhere Leistungsfähigkeit, so dass bald Mikroprozessoren mit 32 Bit zur Verfügung standen und auch Bit-Slices mit 32 Bit auf einem einzelnen Chip, die aufgrund höherer Taktraten und komplexerer Recheneinheiten vorerst dem Mikroprozessor noch überlegen waren.

In der zweiten Hälfte der 1980er Jahre war es dann möglich, die gesamte CPU für einen Großrechner auf einem einzelnen Chip zu integrieren, und die Aufteilung auf mehrere Bauteile setzte den Taktfrequenzen zunehmend Grenzen, die von Prozessoren auf nur einem Chip überboten werden konnten. Der höhere Entwicklungs- und Produktionsaufwand für Prozessoren aus Bit-Slices brachte nun keinen Leistungsvorteil mehr. Damit verloren die Bit-Slices im allgemeinen Computerbau ihre Existenzberechtigung und existierten nur noch eine gewisse Zeit in Spezialanwendungen.

Eine Bit-Slice-Familie ist als Baukastensystem für Prozessoren zu verstehen, setzt jedoch höhere Rechnerarchitektur- und Elektronikkenntnisse voraus als der Einsatz eines fertigen Mikroprozessorbausteins. Dies spielt jedoch eine untergeordnete Rolle, wenn man bedenkt, dass sich mittels Bit-Slice-Bausteinen nahezu jeder erdenkliche Prozessor implementieren lässt. Dieser Vorteil wurde vielfach dazu verwendet, einen preiswerten Prototypen eines Mikroprozessors zu bauen, der sich leicht – z. B. durch Auswechseln des Mikroprogramms – testen, modifizieren und korrigieren lässt. Ein anderes Einsatzgebiet war das Kopieren von alten Prozessorarchitekturen zwecks Miniaturisierung oder Ersatz.

Mit dem Aufkommen von programmierbaren Logikbausteinen, die komplex genug waren, um vollständige Prozessoren (oder zumindest große Teile, über mehrere Bausteine verteilt) aufzunehmen, verschwanden Bit-Slice-Bausteine Ende der 1980er Jahre allmählich vom Markt. Programmierbare Logikbausteine sind flexibler und einige Typen lassen sich auch noch vollständig umprogrammieren, wenn sie bereits in eine Schaltung eingebaut sind.

Beispiele für Bit-Slices sind die Am2900-Familie von AMD oder die Series 3000-Familie von Intel.

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  • bit-slice — bitˈ slice noun A now obsolete high performance microprocessor of either 2, 4 or 8 bits, individually programmed and combined to form a customized CPU of any desired word size • • • Main Entry: ↑bit …   Useful english dictionary

  • bit slice — mikroprocesoriaus sekcija statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bit slice; microprocessor section vok. Mikroprozessorsektion, f rus. микропроцессорная секция, f pranc. tranche microprocesseur, f …   Automatikos terminų žodynas

  • Bit-Slice-Prozessor —   [dt. »Bitscheibenprozessor«], für besondere Bedingungen und Anforderungen gefertigter Logik Chip, der ähnliche Aufgaben erfüllt wie ein Prozessor. Seine Verarbeitungsbreite ist besonders gering; sie liegt meist nur bei 2 oder 4 bit, also Teilen …   Universal-Lexikon

  • Bit-Slice-Prozessor — Bit Slice Pro|zes|sor [ bitslais...] der; s, ...oren <zu 1↑Bit, engl. slice »Scheibe« u. ↑Prozessor> schneller, mit Bipolartechnik gefertigter Mikroprozessor …   Das große Fremdwörterbuch

  • Bit-Slice-Prozessor — sekcinis mikroprocesorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bit slice microprocessor; slice microprocessor vok. Bit Slice Prozessor, m; Mikroprozessorscheibe, m; Scheibenprozessor, m rus. секционный микропроцессор, m pranc.… …   Automatikos terminų žodynas

  • bit-slice microprocessor — sekcinis mikroprocesorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bit slice microprocessor; slice microprocessor vok. Bit Slice Prozessor, m; Mikroprozessorscheibe, m; Scheibenprozessor, m rus. секционный микропроцессор, m pranc.… …   Automatikos terminų žodynas

  • Bit-Slice-Architektur — sekcinė architektūra statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bit slice architecture; slice architecture vok. Bitscheibenarchitektur, f; Bit Slice Architektur, f rus. секционная архитектура, f pranc. architecture en tranches, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • bit-slice architecture — sekcinė architektūra statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. bit slice architecture; slice architecture vok. Bitscheibenarchitektur, f; Bit Slice Architektur, f rus. секционная архитектура, f pranc. architecture en tranches, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • Bit-slice microprocessor — Разрядно секционированный микропроцессор …   Краткий толковый словарь по полиграфии

  • bipolar bit-slice microprocessor — dvipolis sekcinis mikroprocesorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bipolar bit slice microprocessor vok. bipolarer Bit Slice Prozessor, m rus. биполярный секционный микропроцессор, m pranc. microprocesseur bipolaire en tranches, m …   Automatikos terminų žodynas

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