Architecture d ’un système à MICROPROCESSEUR ©T.Berenguer Juin 2008 Applications des microprocesseur 1 Un peu d ’histoire Qui a inventé le microprocesseur ? quand ? En 1971 • Composant micro programmé • • • • 4 bits 2300 transistors Horloge 100 Khz Développé par INTEL pour BUSICOM 2 Pourquoi un microprocesseur ? • Intel a initialement produit des mémoires. • Busicom, fabricant japonais de machines à calculer, lui demande en 1969 de mettre au point douze circuits intégrés pour assurer les fonctions de ses machines. • Un ingénieur d’Intel, Ted Hoff, propose de concevoir un circuit intégré programmable unique pour réaliser l’ensemble de ces fonctions. • Busicom approuve cette solution. Le travail fut réalisé en neuf mois sous la direction de Federico Faggin. Le 4004 est né en 1971. C’est le premier microprocesseur. • Il a autant de puissance de calcul que l’ENIAC. Il utilise un « chemin de données à 4 bits » , ce qui le rend utilisable pour des automatismes ou des calculettes mais non pour construire un ordinateur. • Intel rachète pour 60 000 $ les droits de Busicom sur le 4004 (peu après, Busicom fit faillite). Il faut trouver d’autres clients. Intel se lance dans une communication active pour convaincre la profession d’écrire des logiciels pour le 4004 et de l’utiliser pour des automatismes comme le contrôle des feux de circulation. 3 Organisation Bus Entrées Sorties Stockage • du programme • des données • Gestion du système • Exécution du programme • Communication • Adaptation électrique Microprocesseur périphériques 4 Rôle du microprocesseur Le microprocesseur exécute un programme µP Il existe plusieurs langages de programmation : Assembleur ( langage machine) Langage évolué ( C , 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 microprocesseur et son environnement, et inversement. entre le 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 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 Evolution A suivre...