Cours architecture des ordinateurs structure et fonctionnement du PC, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

LA CIRCULATION DE L’INFORMATION : LES BUS

Les informations entre les différents organes circulent via les . Il s’agit de liaisons électriques (fils,
circuits imprimés) qui permettent le transfert des informations électriques binaires.
Exemple : Transfert d’une information entre l’UC et la RAM :
Il existe trois types de bus : le bus de , le bus d’ et le bus de Appelé également « Data Bus », il permet le transfert de données entre les composants du système.
Suivant le nombre de « fils » que compte le bus, on pourra véhiculer des « mots » de 8, 16, 32 voire 64 bits.
Ce nombre de bits pouvant circuler en même temps (en parallèle) détermine ce que l’on appelle la Les informations circulent entre l’unité centrale et la mémoire centrale dans les deux sens sur un tel bus. Le bus de données est dit Appelé également « Address Bus », il transporte l’adresse de la donnée active à traiter de l’UC à la mémoire. La largeur du bus d’adresses détermine la taille de la mémoire qui sera directement adressable par le microprocesseur. Ainsi, avec un bus d’adresses d’une largeur de 16 bits on peut obtenir 216 combinaisons soit autant de cellules mémoires où loger instructions ou données (avec un bus d’adresses de 32 bits on peut adresser 4 Go de mémoire physique). Dans ce type de bus, les adresses ne circulent que dans le sens unité centrale vers mémoire : ce bus est dit L’adresse est décodée par un au niveau de la mémoire centrale. Il existe plusieurs modes d’adressage (ce point sera étudié plus tard). Appelé également « Control Bus », il transporte les ordres provenant de l’unité de commande et destinés aux différents organes, ainsi que des signaux venant d’organes externes et adressés à l’unité centrale (interruptions).

STRUCTURE DETAILLEE DE L’UNITE CENTRALE

Elle est composée de :
– l’unité
aux différents organes ;
qui reçoit et décode les instructions et envoie les commandes correspondantes
– l’unité
(UAL) ou qui effectue les
opérations ;
– les : zones de mémoire vive à l’intérieur de l’UC (accès très rapide). Ils servent
d’intermédiaires lors des opérations arithmétiques et logiques. Les registres font 8, 16 ou 32 bits en fonction du microprocesseur.
Cette unité a pour rôle de gérer le bon déroulement du ou des programmes en cours. C’est à l’intérieur de cette unité de commande que sera placée l’INSTRUCTION à réaliser et c’est elle qui, en fonction de l’instruction, va répartir les ordres aux divers organes de la machine (lire une information sur le disque, faire un calcul, afficher un texte à l’écran…). Quand l’instruction est réalisée, l’unité de commande va chercher l’instruction suivante. L’unité de commande est composée :
– d’un qui assure le décodage de l’instruction en cours, présente dans le registre instruction et l’envoie sous forme de micro-instructions au séquenceur ;
– d’un qui, à la réception des micro-instructions, envoie des commandes aux différents organes concernés en synchronisant leurs actions. Il utilise pour cela l’horloge ;
– d’un qui mémorise l’instruction en cours ;
– d’un qui mémorise l’adresse de la prochaine instruction à exécuter.

Procédure de traitement d’une instruction :
1 – L’instruction est chargée préalablement dans un registre appelé REGISTRE D’INSTRUCTION.
2 – En fonction de l’instruction présente dans le registre instruction, l’unité de commande va émettre un certain nombre de MICROCOMMANDES vers les autres composants du système. Ces ordres ne sont pas émis n’importe quand, ni vers n’importe quel composant. Une chronologie bien précise doit être respectée en fonction de l’instruction à réaliser. Ce séquencement est rythmé par une HORLOGE interne au système. Cette horloge est un quartz oscillant à une fréquence dépassant les 1 Ghz à l’heure actuelle.
L’unité de l’horloge est le (hz), c’est une unité de fréquence, qui représente le nombre de changements d’états électriques par seconde : F (hz) = 1 / t (s) F : la fréquence en hertz t : le temps en seconde
En théorie, cela correspond au nombre de micro instructions exécutables en 1 seconde, un microprocesseur cadencé à 100 Mhz devrait donc être capable d’exécuter 100 Millions de micro instructions en 1 seconde, en fait les processeurs modernes comme le Pentium sont capables d’exécuter 2 micro instructions par cycle d’horloge. On comprend que plus cette fréquence est élevée et plus l’unité de commande travaille « vite ».
Le composant qui émet ces microcommandes est le SEQUENCEUR qui envoie une séquence de microcommandes vers les composants impliqués par l’instruction.
3 – Pour exécuter correctement son travail, le séquenceur doit en outre connaître l’état d’un certain nombre d’autres composants et disposer d’informations concernant la ou les opérations qui ont déjà été exécutées (par exemple, faut-il tenir compte dans une addition en cours d’une éventuelle retenue préalable générée par une addition précédente). La connaissance des ces autres informations se fait par le biais du REGISTRE D’ETAT qui, grâce à des indicateurs (« flags » ou « drapeaux »), mémorisera certaines informations telle que retenue préalable, résultat nul.