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Architecture d un système à MICROPROCESSEUR ©T.Berenguer Juin 2008.

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1 Architecture d un système à MICROPROCESSEUR ©T.Berenguer Juin 2008

2 Applications des microprocesseur 1

3 Qui a inventé le microprocesseur ? quand ? En 1971 Un peu d histoire Composant micro programmé 4 bits 2300 transistors Horloge 100 Khz Développé par INTEL pour BUSICOM 2

4 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 dIntel, Ted Hoff, propose de concevoir un circuit intégré programmable unique pour réaliser lensemble 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 Cest le premier microprocesseur. Il a autant de puissance de calcul que lENIAC. 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 $ les droits de Busicom sur le 4004 (peu après, Busicom fit faillite). Il faut trouver dautres clients. Intel se lance dans une communication active pour convaincre la profession décrire des logiciels pour le 4004 et de lutiliser pour des automatismes comme le contrôle des feux de circulation. 3

5 Organisation Bus Entrées Sorties MicroprocesseurMémoires Interface ou Port Stockage du programme des données Gestion du système Exécution du programme Communication Adaptation électrique Microprocesseur périphériques 4

6 Rôle du microprocesseur Le microprocesseur exécute un programme Il existe plusieurs langages de programmation : Assembleur ( langage machine) Langage évolué ( C, Basic, Java … ) Un programme est une suite dinstructions 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 … ) µ P 5

7 Caractéristiques du µP 8bits 16bits 32bits 16 bits = adresses 32 bits = adresses Le format des données = Nombre de bit du bus de donnée La taille de l espace adressable = Nombre de bit du bus d adresse La puissance de traitement MIPS Sexprime en MIPS (Millions dInstructions Par Seconde) Etendu (CISC) Réduit (RISC) Le jeu d instructions Pd (w) fonction de la vitesse Pd (w) fonction de la tension La puissance consommée 6

8 Les mémoires 1/2 Une mémoire est un composant qui permet de stocker l information. Une mémoire est caractérisée par : Sa capacité exprimée en Bit, Kbit, Mbit, Gbit ou octets, Ko, Mo, Go 1 Kilo = 2 10 = Méga = 2 20 = Giga = 2 30 = 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... 1 bit = information de base = ou 1 octet ( byte ) = 8 bits =

9 Les mémoires 2/2 La mémoire vive : RAM (Random Acces Memory) La mémoire morte : ROM (Read Only Memory) Il existe 2 types de mémoires 8

10 Mémoire Vive : RAM La RAM est utilisée pour le stockage de données temporaires. (valeurs dacquisition, résultats de calculs, etc.) 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. Il existe deux technologies de RAM : RAM statiques (cellule mémoire = bascule) rapide, capacité faible. RAM dynamiques (cellule mémoire = Condensateur) lentes (rafraîchissement), grande capacité. 9

11 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

12 Microprocesseur Les interfaces d entrée / sortie Elles permettent dassurer la communication entre le microprocesseur et les périphériques. (capteur, clavier, afficheur,imprimante, modem, etc.) Il existe 2 types : Parallèles Séries Une seule information à la fois 8 bits disponibles simultanément Bus données 8 bits Interfaceparallèle Interfacesérie 11

13 Interfaces série et parallèle Parallèle Série 12

14 Les bus 1/2 Bus des Données (bidirectionnel) Bus d adresses (unidirectionnel µP -> autres boîtiers) Bus de commande Entrées Sorties MicroprocesseurMémoires Interface ou Port 13

15 Les bus 2/2 Le bus dadresses est unidirectionnel. Microprocesseur périphériques Il permet la sélection des informations à traiter dans un espace mémoire (ou espace adressable) qui peut avoir 2 n 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. Le bus de données est bidirectionnel. Microprocesseur périphériques Il assure le transfert des informations entre le microprocesseur et son environnement, et inversement. Son nombre de lignes est égal au format des mots de données du microprocesseur. 14

16 Du µP au µC Entrées Sorties Microprocesseur MémoiresPort Entrées Sorties Mémoires + Microprocesseur + Ports Microprocesseur, mémoires et ports sont des composants. Microcontrôleur microprocesseur + mémoires + ports +... intégrés dans le même boîtier 15

17 Evolution A suivre...


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