Aperçu
Cet aperçu est une introduction au comportement des différentes
éléments composant l'unité centrale. Il est
très schématique et sera développé
dans les cours suivants. Il introduit des notions de base comme
le cycle d'horloge, les chronogrammes.
Dispositifs de base
Horloge
Utilisée pour synchroniser l'ensemble des dispositifs
logiques d'un ordinateur.
Cadencement des instructions à fréquence constante
: l'horloge divise le temps en battements de même durée
appelés cycles.
Par exemple, une fréquence d'horloge d'un microprocesseur
à 500MHz donne des cycles élémentaires de
2 nanosecondes.
Registres
Eléments de mémoire rapide internes à
la CPU.
Plus petit est l'espace de recherche, plus rapide est l'accès
à l'information sur front.
Mémorisation commandée par un signal de chargement
: 2 types de registres suivant que le chargement se fait sur niveau
ou sur Bus
Ensemble de fils électriques sur lesquels transitent les
informations entre les unités.
Largeur du bus = nombre de fils constituant le chemin = nombre
d'impulsions électriques pouvant être envoyés
en parallèle (en même temps).
Unités fonctionnelles
Mémoire
Vecteur dont chaque composante est accessible par une adresse.
Les opérations permises sur la mémoires sont les
opérations de lecture et d'écriture.
L'UC inscrit l'adresse d'une cellule dans un registre d'adresse
(RA) et demande une opération de lecture ou d'écriture.
Les échanges se font par l'intermédiaire d'un registre
de mot (RM).
Le mot = l'unité d'information accessible en une seule
opération de lecture (sa taille varie en fonction de la
machine).
ALU
Vue comme une fonction à 3 paramètres : 1 opération,
2 arguments. Elle renvoie un résultat.
Un registre lui est associé : l' accumulateur (ACC) pour
par exemple mémoriser un résultat intermédiaire.
E/S
Sert d'interface avec les périphériques.
Les opérations associées (lecture et/ou écriture)
sont fonction du périphérique.
De manière similaire à la mémoire, on dispose
d'un registre mémorisant l'adresse du périphérique
(le registre de sélection du périphérique
(RSP)) et d'un registre d'échange de données (RE).
Unité de commandes
Son fonctionnement est celui décrit plus haut.
Compteur ordinal (PC) = registre contenant l'adresse mémoire
de l'instruction à exécuter.
Registre d'instruction (RI) mémorise l'instruction (une
instruction est composée de plusieurs parties, ou champs)
La machine complète
Une mémoire, une ALU, une unité de commande, une
unité d'E/S, un bus, et hop !
Jeux d'instructions
Différents formats d'instruction suivant le nombre de parties
réservées aux opérandes (ou adresses).
Par exemples :
| code opération opérande | (format 1 adresse) |
| code opération opérande 1 opérande 2 | (format 2 adresse) |
Conclusion
L'évolution technologique des ordinateurs est liée
à l'évolution des besoins (en terme d'application).
Ce qui explique la course aux performances (et indirectement le
challenge qu'il y a à gérer la diversité
dans l'évolution des performances de chaque composant).
! Le principe de conception d'une machine est lié à
la performance.
Quelles sont les mesures de performance objectives :
· la fréquence d'horloge ? objectif pour une même
architecture
· nombre d'instruction /s ? objectif pour un même
jeu d'instructions (MIPS, MFLOPS)
· temps d'exécution des programmes (benchmarks)
? oui !
! La performance dépend fortement de l'architecture !
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