Projet Architec Projet Architecture hitecture

Université Gaston Berger de Saint-Louis
UFR de sciences appliquées et Technologies
Section Informatique
Projet Architecture
Licence Informatique
(2012-2013)
Conception d’un microprocesseur pour
la gestion d’une pompe à essence
(station de service EDK)
Présenter par :
OUMAR HAMID OUMAR
MAHAMAT ASSADICK HASSANE SAYAR
Sous la direction de :
Dr. CHERIF DIALLO
Université Gaston Berger de Saint-Louis
UFR de sciences appliquées et Technologies
Section Informatique
Projet Architecture
Licence Informatique
(2012-2013)
Conception d’un microprocesseur pour
la gestion d’une pompe à essence
(station de service EDK)
Présenter par :
OUMAR HAMID OUMAR
MAHAMAT ASSADICK HASSANE SAYAR
Sous la direction de :
Dr. CHERIF DIALLO
Université Gaston Berger de Saint-Louis
UFR de sciences appliquées et Technologies
Section Informatique
Projet Architecture
Licence Informatique
(2012-2013)
Conception d’un microprocesseur pour
la gestion d’une pompe à essence
(station de service EDK)
Présenter par :
OUMAR HAMID OUMAR
MAHAMAT ASSADICK HASSANE SAYAR
Sous la direction de :
Dr. CHERIF DIALLO

Sommaire
I. Introduction .................................................................................................................................... 3
II. Description fonctionnelle d’une pompe à essence. ..................................................................... 3
III. Les interfaces d’entrées et sorties ............................................................................................. 3
IV. Architecture et fonctionnement du microprocesseur............................................................... 5
V. Jeux d’instructions.......................................................................................................................... 6
VI. Mode d’adressage des instructions ........................................................................................... 6
VII. Unité arithmétique et logique.................................................................................................... 8
VIII. Unite de contrôle........................................................................................................................ 9
IX. Cycle d’exécution d’une instruction........................................................................................... 9
X. Programmation microprocesseur ................................................................................................ 10
XI. Conclusion................................................................................................................................. 11

I. Introduction
La conception d'un micro-processeur impose d'incessants allers-retours entre le niveau
fonctionnel (ce que la machine sera capable de faire), et le niveau matériel, qui spécifie
comment elle le fera. Nous avons choisi de suivre partiellement la même démarche.
D’abord, nous aborderons notre description du microprocesseur par le niveau fonctionnel,
car c'est à ce niveau que seront définies les caractéristiques les plus générales. Il nous sera
cependant impossible de définir totalement ce niveau fonctionnel en l'absence de définition
matérielle. Cette première étape nous permettra de proposer une première ébauche
d'architecture, en particulier en termes de constituants élémentaires. Ce n'est qu'ensuite
que nous pourrons revenir sur le niveau fonctionnel et proposer, par exemple, un jeu
d'instructions précis.
II. Description fonctionnelle d’une pompe à essence.
On désire réaliser un microprocesseur capable de gérer une pompe à essence d’une station
de service (cas de l’EDK). Celui-ci fonctionne comme suit :
Un bouton Volume est activé (v=1) lorsque la commande est en fonction de la quantité(le
nombre de litre). Un bouton Montant est actif (m=1) lorsque la commande est fonction du
Montant.
Pour envoyer une commande on appuie sur Envoyer(e=1), qui se trouve juste derrière le
clavier. On peut aussi annuler une commande en tapant sur Annuler (a=1).
Lors que nous souhaitons commander par volume (par exemple 30 L), la première chose à
faire c’est d’initialiser le système de telle sorte qu’il accepte le nombre de litre, en appuyant
sur la touche Volume du clavier de bord ci-dessus. C’est le même principe si on veut
commander par Montant, il suffit juste de commencer en tapant avant tout sur la touche
Montant et continuer la saisie.
En bref, une fois le mode de commande est choisi, l’utilisateur entre une valeur, puis il
appuie sur le bouton envoyer pour valider la commande ou sur annuler, en cas d’erreur, afin
de pouvoir recommencer l’opération.
Lors d’un envoi, un test est effectué pour savoir l’état du réservoir (r=1 si le réservoir
contient du carburant). Si r=1 un signal est émis pour envoyer le carburant et afficher le
Montant et le volume commandés. Si r=0 un signal indiquant que le réservoir est vide et qu’il
faut réapprovisionner, est alors envoyer.
Lors d’une annulation de commande (a=1)le système est réinitialisé.
III. Les interfaces d’entrées et sorties

On dispose d’un clavier contenant des touches numériques et des touches de commande
dont nous avons besoin pour lancer une commande, ce clavier sera lié a un décodeur
d’adresse qui va décoder le code saisi au clavier et par la suite l’envoyer à un
microprocesseur qui va traiter l’information ,c’est à dire effectuer la commande et en fin
afficher le Montant et le volume dans les afficheurs LEDS.(voir figure ci-dessous)

IV. Architecture et fonctionnement du microprocesseur
Notre microprocesseur est organisé autour des deux composants fondamentaux qui sont
l'ALU (Arithmetic and Logic Unit) et l'Unité de Contrôle (CU). Schématiquement, l'ALU est
l'entité de calcul d'un microprocesseur tandis que l'UC est son entité de synchronisation. Ces
deux composants sont reliés entre eux et avec les éléments de mémorisation par trois bus
principaux : les bus A et B sont les bus d'entrée de l'ALU tandis que le bus C correspond a son
bus de sortie (dans notre cas, les mots seront de 16 bits ; ce sera donc la taille de nos bus ).
Schématiquement, l'ALU va réaliser des calculs sur les valeurs des bus A et B et mettre les
résultats a disposition sur le bus C tandis que l'unité de contrôle sera chargée de décoder les
instructions machines. Celles-ci, une fois décodées, vont correspondre a une suite
d'ouvertures et de fermetures de commandes de façon à ce que les valeurs désirées soient
placées sur les bons bus de données et que le résultat soit acheminé au bon endroit. C'est
aussi l'Unite de Contrôle qui fixe l'opération effectuée par l'ALU (signaux Add, Comp, Shl,
Shr, And, TrA et TrB) et qui choisit les registres d'index (signaux ID0 et ID1) lorsqu'ils sont
utilises. Dans un microprocesseur, les unités de mémorisation sont des registres dont les
temps d'accès sont beaucoup plus rapides que le temps d'accès mémoire (entre autre parce
qu'un registre n'a pas à être adressé). Notre microprocesseur comprend des registres dédies
a l'adressage (IDX1, IDX2 et IDX3) et des registres spécifiques (program counter, Instruction
Register et Accumulateur). Dans le cas particulier du microprocesseur, on trouve aussi trois
registres spécifiques destinés aux entrées sorties mémoire (AR, MW-R et MR-R) et trois
constantes (NULL, +1 et -1). Le tableau suivant présente les différents registres de notre
microprocesseur.
Acronyme
Nom
Fonction
PC
Program Counter
Contient l'adresse mémoire de la
prochaine instruction à exécuter.
IR
Instruction Register
Contient le code machine de l'instruction
en cours d'exécution.
Acc
Accumulateur
Registre destiné à recevoir le résultat des
opérations de calcul.
AR
Address Register
Lors d'un accés mémoire (en lecture ou
en écriture), ce registre contient l'adresse
mémoire utilisée.
MW-R
Memory Write Register
Lors d'une opération d' ecriture en
mémoire, ce registre contient le mot à
transferer du bus vers la memoire.
MR-R
Memory Read Register
Lors d'une lecture mémoire, ce registre
contient le mot a transférer de la mémoire
vers le bus.
IDX1
Index 1
Premier registre d'index.
IDX2
Index 2
Deuxième registre d'index.
IDX3
index 3
Troisième registre d'index.
NULL
Null register
Constante 0x0000 (utilisé pour spécifier
les modes d'adressage non-index es).
+1
Plus one register
Constante 0x0001.
-1
Minus one register
Constante 0xFFFF
Schéma logique de l’application