Structure d`un processeur: Unité de traitement Les processeurs

Structure d'un processeur:
Unité de traitement
Eduardo Sanchez
EPFL
Les processeurs
•Un processeur est une machine réalisant un traitement d’information
•Exemple:
Réaliser la somme de 100 nombres
•Deux choses sont nécessaires pour réaliser le processeur:
•un algorithme
•les ressources pour exécuter l’algorithme (éléments de stockage et de
traitement de l’information)
somme =
i
x
i=1
100
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•L’algorithme pourrait être:
somme = 0
loop: for i=1 to 100
somme = somme + xi
end loop
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• Les ressources nécessaires pourraient être:
•Les signaux de contrôle des ressources (en rouge dans la gure)
sont générés par l’unité chargée d’exécuter l’algorithme
Xi 0
CK
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• Un processeur peut toujours être décomposé en deux parties:
• l’unité de contrôle (chargée du séquencement de l’algorithme)
•l’unité de traitement (ensemble d’éléments de stockage et de traitement de
l’information)
•A chaque cycle d’horloge, l’unité de contrôle doit générer tous les
bits qui contrôlent les ressources de l’unité de traitement.
L’unité de contrôle est une machine séquentielle
unité
de
contrôle
unité
de
traitement
entrées de contrôle entrées de données
sorties de contrôle sorties de données
signaux de contrôle
signaux de status
CK
reset
CK
reset
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Exemple
•Concevoir un processeur capable de compter le nombre de 1
présents dans un mot d’entrée
•Un algorithme possible est:
data  inport
ocount  0
mask  1
while data  0 repeat
temp  data and mask
ocount  ocount + temp
data  data >> 1
end while
outport  ocount
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•L’unité de traitement a besoin de 4 éléments de stockage, un par
variable de l’algorithme (data, mask, ocount, temp)
•La structure genérale du processeur serait donc:
unité
de
contrôle
unité
de
traitement
start inport
done outport
signaux de contrôle
data≠0
CK
reset
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Unité de traitement
• Pour stocker les 4 variables de l’algorithme, on utilise un dispositif
avec 8 registres à double accès:
8 registres
CK
WA
WEN
RAA RAB
3
3 3
A B
Deux des 8 registres peuvent être lus en même temps, en donnant leurs adresses (RAA
et RAB).
On peut écrire sur le registre WA, en envoyant l’enable correspondant (WEN).
Les registres utilisés sont R1 (data), R2 (mask), R3 (ocount), R4 (temp) et R0 pour
stocker la constante 0
reset
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• Pour les opérations sur les données nous utilisons une ALU et un
shifter:
shifter
A B
M
S
S
2
3
M S1 S0 ALU
0 0 0 A
0 0 1 A and B
0 1 0 A
B
0 1 1 A or B
1 0 0 A - 1
1 0 1 A + B
1 1 0 A - B
1 1 1 A + 1
S2 S1 S0 shifter
0 0 0 shift left
0 0 1 rotate left
0 1 0 shift right
0 1 1 rotate right
1 0 0 NOP
1 0 1 NOP
1 1 0 NOP
1 1 1 NOP
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8 registres
CK
WA
WEN
RAA RAB
3
3 3
A B
shifter
A B
M
S
SH
2
3
comparateur
1 0
outport
data≠0
0
inport
IE
OE
reset
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