système à MICROPROCESSEUR - labo systèmes...
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Organisation
Bus
Entrées
Sorties
Stockage
• du programme • des données
• Gestion du système
• Exécution du programme
• Communication
• Adaptation électriqueMicroprocesseur périphériques
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Rôle du microprocesseur
Le microprocesseur exécute un programme
Il existe plusieurs langages de programmation :
Assembleur ( langage machine)
Langage évolué ( C , Pascal, Basic , Java … )
Un programme est une suite d’instructions qui réalise une tache
Une instruction est une opération simple
Opération de lecture ou écriture en mémoire
Opération logique ( ET, OU, décalage …)
Opération arithmétique ( Addition, soustraction … )
µ P
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Caractéristiques du µP
•8bits
•16bits
•32bits
•16 bits = 65.536 adresses
•32 bits = 4.294.967.296 adresses
Le format des données
= Nombre de bit du bus de donnéeLa taille de l ’espace adressable = Nombre de bit du bus d ’adresse
La puissance de traitement
S’exprime en MIPS(Millions d’Instructions Par Seconde)
•Etendu (CISC)• Réduit (RISC)
Le jeu d ’instructions
•Pd (w) fonction de la vitesse•Pd (w) fonction de la tension
La puissance consommée
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Les mémoires 1/2
Une mémoire est un composant qui permet de stocker l ’information.
Une mémoire est caractérisée par :
•Sa capacité exprimée en
Bit, Kbit , Mbit, Gbit
ou
octets, Ko, Mo, Go
1 Kilo = 210 = 1.024
1Méga = 220 = 1.048.576
1Giga = 230 = 1.073.741.824
•Son temps d ’accès
Exprimé en ns, il renseigne sur la vitesse de la mémoire
•Le format de son bus de donnée
1bit, 4bits, 8bits...
1 bit = information de base = ou
1 octet ( byte ) = 8 bits
= 165 10
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Les mémoires 2/2
La mémoire vive : RAM(Random Acces Memory)
La mémoire morte : ROM(Read Only Memory)
Il existe 2 types de mémoires
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Mémoire Vive : RAM
La RAM est utilisée pour le stockage de données temporaires.
(valeurs d’acquisition, résultats de calculs, etc.)
Dans la mémoire vive on peut lire et écrire.
La RAM est une mémoire volatile :
•Les données sont perdues à la mise hors tension.
•A la mise sous tension son contenu est aléatoire.
Il existe deux technologies de RAM :
•RAM statiques (cellule mémoire = bascule)
•rapide, capacité faible.
•RAM dynamiques (cellule mémoire = Condensateur)
•lentes (rafraîchissement) , grande capacité. 9
Mémoire morte : ROM
Dans la mémoire morte on ne peut que lire .
La ROM est une mémoire non volatile :
•Les données sont conservées indéfiniment, même hors tension .
La ROM est utilisée pour lestockage permanent du programme.
BIOS en ROM d ’une carte mère
(Basic Input Output System)
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Les interfaces d ’entrée / sortie
Elles permettent d’assurer la communication entre le microprocesseur et
les périphériques.
(capteur, clavier, afficheur,imprimante, modem, etc.)
Il existe 2 types :
• Parallèles
• Séries
Une seule information à
la fois
8 bitsdisponibles
simultanément
Bus données 8 bits
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Les bus 1/2
Bus des Données (bidirectionnel)
Bus d ’adresses (unidirectionnel µP -> autres boîtiers)
Bus de commande
Entrées
Sorties
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Les bus 2/2
Le bus d’adresses est unidirectionnel. Microprocesseur périphériques
Il permet la sélection des informations à traiter dans un espace
mémoire (ou espace adressable) qui peut avoir 2n emplacements, avec n = nombre de
conducteurs du bus d'adresses.
Le bus de commande (ou bus de contrôle)
Est constitué par quelques conducteurs qui assurent la synchronisation
des flux d'informations sur les bus de données et d’ adresses.
Le bus de données est bidirectionnel. Microprocesseur périphériques
Il assure le transfert des informations entre le microprocesseur et son
environnement, et inversement.
Son nombre de lignes est égal au format des mots de données du
microprocesseur.
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Microprocesseur = Unité de
Recherche et de Contrôle + UAL
• L’Unité de recherche et de contrôle
– Décodage des instructions
– Chargement des informations depuis la mémoire dans
l ’UAL
– Contrôle du flux du programme
• L’Unité Arithmétique et Logique
– Réalisation des opérations
• Calculs entiers
• Calculs sur les nombres réels
• Comparaisons
Le langage machine• Ensemble d ’instructions élémentaires traitées par le
microprocesseur
– Environ un millier d’instructions
Branchements Calculs sur les entiers
Comparaisons Communication mémoire
Calculs sur les réels Opérations «multimédia» (MMX…)
– Processeur i8086 :256 Instructions
• Codage dans la mémoire
– « code instruction »
• Assembleur :
– Représentation « lisible » du langage machine
– Mnémonique: représentation des instructions
Les registres• Mémoires contenues dans le microprocesseur
• Codés sur n bits
– Capacité de traitement du processeur
– 64 bits dans les microprocesseurs modernes
– 4/8 bits dans les processeurs anciens
• 3 types de registres
– Registres généraux : manipulation des données
– Registres de contrôle : état et déroulement du programme
– Registres d’adresses: gestion de la mémoire et pointeurs
Principaux registres de contrôle
• Registre d ’instruction : RI
– Code de l ’instruction courante
• Registre de position dans le programme : CO
– Compteur Ordinal : adresse de la prochaine instruction à éxecuter
• Registre de pile : SP
– Permet de créer une « pile » dans la mémoire
• Registres d ’état
– Etats du microprocesseur
• Débordements de capacité
• Comparaisons
• Mode d ’exécution
• Accumulateur
– Registre de travail principal