Architecture d `un système à MICROPROCESSEUR

Architecture d ’un
système
à
MICROPROCESSEUR
©T.Berenguer Juin 2008
Applications des microprocesseur
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Un peu d ’histoire
Qui a inventé le microprocesseur ?
quand ? En 1971
• Composant micro programmé
•
•
•
•
4 bits
2300 transistors
Horloge 100 Khz
Développé par INTEL pour BUSICOM
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Pourquoi un microprocesseur ?
• Intel a initialement produit des mémoires.
• Busicom, fabricant japonais de machines à calculer, lui demande en 1969 de
mettre au point douze circuits intégrés pour assurer les fonctions de ses
machines.
• Un ingénieur d’Intel, Ted Hoff, propose de concevoir un circuit intégré
programmable unique pour réaliser l’ensemble de ces fonctions.
• Busicom approuve cette solution. Le travail fut réalisé en neuf mois sous la
direction de Federico Faggin. Le 4004 est né en 1971. C’est le premier
microprocesseur.
• Il a autant de puissance de calcul que l’ENIAC. Il utilise un « chemin de
données à 4 bits » , ce qui le rend utilisable pour des automatismes ou des
calculettes mais non pour construire un ordinateur.
• Intel rachète pour 60 000 $ les droits de Busicom sur le 4004 (peu après,
Busicom fit faillite). Il faut trouver d’autres clients. Intel se lance dans une
communication active pour convaincre la profession d’écrire des logiciels pour
le 4004 et de l’utiliser pour des automatismes comme le contrôle des feux de
circulation.
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Organisation
Bus
Entrées
Sorties
Stockage
• du programme
• des données
• Gestion du système
• Exécution du programme
• Communication
• Adaptation électrique
Microprocesseur  périphériques
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Rôle du microprocesseur
Le microprocesseur exécute un programme
µP
Il existe plusieurs langages de programmation :
Assembleur ( langage machine)
Langage évolué ( C , 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 … )
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Caractéristiques du µP
Le format des données
= Nombre de bit du bus de donnée
La taille de l ’espace adressable
= Nombre de bit du bus d ’adresse
•16 bits =
•8bits
•16bits
•32bits
65.536 adresses
•32 bits = 4.294.967.296 adresses
La puissance de traitement
S’exprime en MIPS
(Millions d’Instructions Par Seconde)
Le jeu d ’instructions
La puissance consommée
•Pd (w) fonction de la vitesse
•Pd (w) fonction de la tension
•Etendu (CISC)
• Réduit (RISC)
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Les mémoires
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Une mémoire est un composant qui permet de stocker l ’information.
Une mémoire est caractérisée par :
Bit, Kbit , Mbit, Gbit
octets, Ko, Mo, Go
= 210 = 1.024
1Méga = 220 = 1.048.576
•Sa capacité exprimée en
ou
1 Kilo
1Giga
= 230 = 1.073.741.824
1 bit = information de base =  ou 
1 octet ( byte ) = 8 bits
        = 165 10
•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...
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Les mémoires
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Il existe 2 types de mémoires
La mémoire vive :
RAM
(Random Acces Memory)
La mémoire morte :
ROM
(Read Only Memory)
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Mémoire Vive : RAM
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.
La RAM est utilisée pour le
stockage de données temporaires.
(valeurs d’acquisition, résultats de calculs, etc.)
Il existe deux technologies de RAM :
•RAM statiques
(cellule mémoire = bascule)
•rapide, capacité faible.
•RAM dynamiques
(cellule mémoire = Condensateur)
•lentes (rafraîchissement) , grande capacité.
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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 le
stockage 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 :
8 bits
disponibles
simultanément
• Parallèles
• Séries
Bus données 8 bits
Une seule
information à
la fois
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Interfaces série et parallèle
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Les bus
Bus des Données
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(bidirectionnel)
Entrées
Sorties
Bus de commande
Bus d ’adresses
(unidirectionnel µP -> autres boîtiers)
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Les bus
Le bus de données est bidirectionnel.
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Microprocesseur  périphériques
Il assure le transfert des informations
microprocesseur et son environnement, et inversement.
entre
le
Son nombre de lignes est égal au format des mots de
données du microprocesseur.
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.
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Du µP au µC
Entrées
Sorties
Microprocesseur, mémoires et ports sont des composants.
Microcontrôleur
Entrées

microprocesseur + mémoires + ports + ...
Sorties
intégrés dans le même boîtier
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Evolution
A suivre...