Architecture d `un système à MICROPROCESSEUR
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Architecture d ’un système à MICROPROCESSEUR Applications des microprocesseur 1 Organisation Bus Entrées Sorties Stockage • du programme • des données • Gestion du système • Exécution du programme • Communication • Adaptation électrique Microprocesseur périphériques 4 Rôle du microprocesseur µP 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 … ) 5 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) 6 Les mémoires 1/2 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... 7 Les mémoires 2/2 Il existe 2 types de mémoires La mémoire vive : RAM (Random Acces Memory) La mémoire morte : ROM (Read Only Memory) 8 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. 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 le stockage permanent du programme. BIOS en ROM d ’une carte mère (Basic Input Output System) 10 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 11 Interfaces série et parallèle 12 Les bus Bus des Données 1/2 (bidirectionnel) Entrées Sorties Bus de commande Bus d ’adresses (unidirectionnel µP -> autres boîtiers) 13 Les bus Le bus de données est bidirectionnel. 2/2 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. 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. 14 L’unité de traitement (microprocesseur) Mémoire UAL Données & Programmes Unité de commande 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 Comparaisons Calculs sur les réels Calculs sur les entiers Communication mémoire 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 Du µP au µC Entrées Sorties Microprocesseur, mémoires et ports sont des composants. Microcontrôleur Entrées microprocesseur + mémoires + ports + ... Sorties intégrés dans le même boîtier 15
