INF4170 - Architecture des ordinateurs Processeur à un cycle

INF4170 - Architecture des ordinateurs
Processeur à un cycle
Jacques Berger
© 2009-2017 Jacques Berger
Objectifs
Introduire les composantes principales d'un
processeur
Comprendre le fonctionnement du processeur à
un cycle
© 2009-2017 Jacques Berger
Prérequis
Jeu d'instructions MIPS
Circuits logiques
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1 cycle
Toutes les instructions doivent s'exécuter en un
seul cycle
La fréquence de l'horloge doit être synchronisée
sur le temps d'exécution de l'instruction la plus
lente
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1 cycle
Si une composante doit être utilisée plus d'une
fois par une même instruction, il est nécessaire de
dupliquer la composante
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Instructions supportées
lw
sw
add
sub
and
or
slt
beq
j
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Composantes de haut niveau
Les contrôleurs et multiplexeurs sont manquants
Voir l'image 01
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Composantes de haut niveau
Ajoutons les multiplexeurs et les contrôleurs
Voir l'image 02
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Les composantes
Lire la prochaine instruction
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Les composantes
Traiter les instructions de type R
Nous avons besoin de registres et d'une UAL
Voir l'image 04
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Les composantes
Traiter les instructions de rangement et
chargement
L'UAL sert également pour les lw et sw
On doit pouvoir accéder à la mémoire et faire de
l'extension de signe
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Les composantes
Traiter les branchements
L'UAL est utilisée pour le beq (soustraction)
Voir l'image 06
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Les composantes
On assemble tout ce qui utilise l'UAL
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Les composantes
On assemble tout ce qu'on a vu jusqu'à date
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Les composantes
Pour traiter les instructions de type R et I
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Les composantes
On ajoute le contrôleur
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Chemin de données
Illustre ce qui est utilisé lors d'une instruction
arithmétique de type R
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Chemin de données
Illustre ce qui est utilisé lors d'une instruction de
chargement
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Chemin de données
Illustre ce qui est utilisé lors d'un beq
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Jump
On ajoute ce qu'il manque pour faire un jump
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Conclusion
Cette organisation est inefficace et lente
La duplication coûte cher pour le peu de
performance obtenue
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Plus loin...
Computer organisation and design, 5ème édition
David A. Patterson; John L. Hennessy
Chapitre 4
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