Cours 2-Pr sentation du Mips R 3000 - Elearn

14/11/2015
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Cours architectures des ordinateurs
Cours 2:
Présentation du processeur MIPS R3000
Enseignante: Chafika Benkherourou
Année universitaire: 2015-2016
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Université KASDI MERBAH – Ouargla
Faculté des Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication
Département d’Informatique et Technologie de l’information
•Introduction
•Généralités sur les microprocesseurs
•Architecture de base d’un microprocesseur
•Architectures RISC/CISC
•Présentation du MIPS R3000
•Mode Utilisateur/Superviseur
•Le schéma fonctionnel du MIPS R3000
•Registres
•Format d’une instruction
•Les co-processeurs 0 et FPU
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Plan:

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Introduction:
•Dans cette partie, nous allons voir la notion
de microprocesseurs.
•Ce cours présente une version simplifiée
de l'architecture externe du processeur
MIPS R3000.
•L'architecture externe représente ce que
doit connaître un programmeur souhaitant
programmer en assembleur.
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Notion de Processeur
•Un microprocesseur est un circuit intégré complexe qui
permet l’interprétation et l'exécution des instructions d'un
programme.
•Le processeur exécute chaque instruction très
rapidement, en quelques cycles d’horloges.
•La fréquence de cette horloge s’exprime en MHz
(millions de cyles par seconde) ou GHz (milliards de
cycles par secondes). Par exemple, un processeur “ Intel
Core 2 ” possède une horloge de 2,26 GHz.
•C’est le cerveau de l’ordinateur.
•A l’heure actuelle, la puissance des processeurs
continue de s’accroître et leur taille diminue
régulièrement. 4

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Notion de Processeur
Architecture de base d’un microprocesseur
Un microprocesseur est construit autour de deux unités
principales:
1. Unité de commande:
•Permet de contrôler le déroulement des
instructions.
•Effectue la recherche en mémoire de l'instruction.
•Assure le décodage de l’instruction puis effectue la
préparation de l'instruction suivante.
2. Unité arithmétique et logique:
•Regroupe les circuits qui assurent les traitements
nécessaires à l'exécution des instructions.
•Assure les opérations logiques (ET, OU,
Comparaison, Décalage , etc…) ou arithmétiques
(Addition, soustraction…).
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Présentation du processeur MIPS R3000
•MIPS (de l'anglais Microprocessor without interlocked
pipeline stages) a été développée par la compagnie
MIPS Computer Systems Inc., basée en Californie.
•En 1988, la société MIPS Computer Systems, présente le
MIPS R3000 qui succède au MIPS R2000.
•Son jeu d’instructions est de type RISC.
•Le processeur MIPS R3000 est un processeur 32 bits.
•Le principal marché du MIPS: les applications
embarquées, les ordinateurs de poche, les routeurs Cisco
et les consoles de jeux vidéo (Nintendo 64 et Sony
PlayStation, et PSP)…
•Il existe plusieurs réalisations industrielles de cette
architecture (Siemens, Toshiba, Philips, Silicon Graphics,
etc...)
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Notion d’architectures CISC/RISC:
Deux grandes catégories de processeurs, qui se distinguent
par la conception de leurs jeux d’instructions :
•CISC (Complex Instruction Set Computer)
•jeu étendu d’instructions complexes;
•instructions proches des constructions typiques des
langages de haut niveau
•Exemples : Motorola 68000, x86 Intel, AMD...
•RISC (Reduced Instruction Set Computer)
•jeu d’instructions réduit;
•toutes les instructions sont codées avec un même
nombre de bits, généralement un mot machine; Ceci
facilite le décodage des instructions.
•Exemples : MIPS, PowerPC, UltraSPARC (Sun), ...
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Mode Utilisateur/Superviseur:
Afin de mettre en œuvre les mécanismes de protection
nécessaires pour un système, le processeur possède deux
modes de fonctionnement :
•Le mode superviseur: permet une plus grande sécurité
pour le système. Quand le processeur est en mode
superviseur, l’utilisateur ne peut pas accéder à certaines
zones (ex: mémoire, registres...)
•Le mode utilisateur: Ce mode permet à l’utilisateur
d’accéder uniquement aux zones réservées aux
utilisateurs. Le processeur part en exception si l’utilisateur
accède à une zone privilégiée.
Note: quand le processeur est en mode superviseur, le
système peut accéder aux zone protégées et non
protégées. 9
Les registres
•Les registres sont une zone de stockage temporaire
située dans le processeur.
•La valeur de certains registres peut être lue ou modifiée
par les instructions.
•Selon les modes de fonctionnement du processeur, il
existe deux catégories de registres:
–Les registres non protégés (Accessibles en mode
utilisateur)
–Les registres protégés (Accessibles en mode
superviseur)
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