Architecture des Ordinateurs

C. Wolf!# 1!
INSA-3IF!
Architecture des
Ordinateurs!
Christian Wolf,!
INSA-Lyon, Dép. IF!
Séance 1!

C. Wolf!# 2!
Au Menu!
CM1!ISA : Introduction. Jeux d’instructions,
assembleur.!
TD!La «"Micromachine"» : réalisation d’un processeur
simple sur papier!
CM2!ISA : Encodage; Histoire!
TP!Réalisation de la micromachine sous Logicworks!
CM3!Approfondissements, typologie, comparaisons!
CM4!Parallélisme : pipeline, processeurs super-
scalaires !
CM5!Hiérarchie mémoire!
TP!Prise en main du controleur MSP 430!
CM6!Les GPU !
TD!Micromachine sur papier : les interruptions!
TP!MSP 430 : pile, timer, interruptions!

C. Wolf!# 3!
Bibliographie!
Hennessy et Patterson, Architecture des
Ordinateurs!

C. Wolf!# 4!
Mon premier ordinateur!
Chapitre 8
Jeux d’instruction
8.1 Rappels
Une machine de von Neumann c’est un processeur relié à une mémoire.
Processeur Mémoire
adresse
données
FIGURE 8.1 – Mon premier ordinateur
La mémoire est adressable par mot (de 8, 16, 32 ou 64 bits de nos jours), et grande (de nos
jours, de l’ordre de 109, ou 230 mots). La mémoire est non typée : chaque mot peut être interprété
de multiples manières.
Le processeur exécute le cycle de von Neumann. Pour cela, il garde dans un coin une adresse
qu’il appelle PC (program counter). Le cycle, réalisé de nos jours dans les 109fois par seconde, est
le suivant :
— lire le contenu de la cellule à l’adresse PC
— l’interpréter comme une instruction, et l’exécuter
— Ajouter 1 au PC
— Recommencer
Une instruction est donc l’unité de travail que peut réaliser un processeur.
Définir un jeu d’instruction c’est définir la manière dont le processeur interprète nbits
comme une instruction. C’est le travail du constructeur du processeur, et la courte histoire de
l’informatique est pleine d’idées rigolotes dans ce domaine, pour nallant de 4 à 256.
Un bon jeu d’instruction est un jeu d’instruction
1. universel (ou Turing-complet, ou qui permet d’exprimer tout programme exprimable),
2. pour lequel il sera facile de construire le processeur qui l’exécute, et
3. avec lequel il sera facile d’écrire des programmes.
Le point 1 est facile à assurer, il suffit d’exhiber un programme qui simule la machine de
Turing qui vous arrange. Par contre, il y a une Loi de Conservation des Emmerdements qui dit
que les points 2 et 3 sont antagonistes.
67

C. Wolf!# 5!
La mémoire!
Instr 1!
Instr 3!
Instr 2!
Instr 4!
Instr 6!
Instr 5!
donnée!
donnée!
donnée!
donnée!
donnée!
Chapitre 8
Jeux d’instruction
8.1 Rappels
Une machine de von Neumann c’est un processeur relié à une mémoire.
Processeur Mémoire
adresse
données
FIGURE 8.1 – Mon premier ordinateur
La mémoire est adressable par mot (de 8, 16, 32 ou 64 bits de nos jours), et grande (de nos
jours, de l’ordre de 109, ou 230 mots). La mémoire est non typée : chaque mot peut être interprété
de multiples manières.
Le processeur exécute le cycle de von Neumann. Pour cela, il garde dans un coin une adresse
qu’il appelle PC (program counter). Le cycle, réalisé de nos jours dans les 109fois par seconde, est
le suivant :
— lire le contenu de la cellule à l’adresse PC
— l’interpréter comme une instruction, et l’exécuter
— Ajouter 1 au PC
— Recommencer
Une instruction est donc l’unité de travail que peut réaliser un processeur.
Définir un jeu d’instruction c’est définir la manière dont le processeur interprète nbits
comme une instruction. C’est le travail du constructeur du processeur, et la courte histoire de
l’informatique est pleine d’idées rigolotes dans ce domaine, pour nallant de 4 à 256.
Un bon jeu d’instruction est un jeu d’instruction
1. universel (ou Turing-complet, ou qui permet d’exprimer tout programme exprimable),
2. pour lequel il sera facile de construire le processeur qui l’exécute, et
3. avec lequel il sera facile d’écrire des programmes.
Le point 1 est facile à assurer, il suffit d’exhiber un programme qui simule la machine de
Turing qui vous arrange. Par contre, il y a une Loi de Conservation des Emmerdements qui dit
que les points 2 et 3 sont antagonistes.
67
Adressable par mot (8, 16, 32, 64 bits)!
Grande (109 = 230 mots)!
Non typé!