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Architecture de machines Le microprocesseur Cours 2000-2001.

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1 Architecture de machines Le microprocesseur Cours

2 Fabrication

3 UAL Mémoire Données & Programmes Unité de commande Schéma simplifié

4 Lunité de commande n Décodage des instructions n Chargement des informations depuis la mémoire dans l ALU n Contrôle du flux du programme

5 Le langage machine n Ensemble d instructions élémentaires traitées par le microprocesseur –Codage dans la mémoire –Environ 300 instructions BranchementsCalculs sur les entiers ComparaisonsCommunication mémoire Calculs sur les réelsOpérations «multimédia» (MMX…) n Assembleur : représentation « lisible » du langage machine

6 Exemple de code en assembleur 77F9EFE4 call 77F95C57 77F9EFE9 leave 77F9EFEA ret 77F9EFEB push ebp 77F9EFEC mov ebp,esp 77F9EFEE sub esp,10h 77F9EFF1 mov ax,word ptr [ebp+10h] 77F9EFF5 mov edx,dword ptr [ebp+8] 77F9EFF8 mov word ptr [ebp-6],ax 77F9EFFC mov eax,dword ptr [ebp+0Ch] 77F9EFFF push edi

7 Lexécution dun programme n Pas à pas n Notion de cycle dhorloge

8 Les registres n Mémoires contenues dans le microprocesseur n Codés sur un nombre de bits –Capacité de traitement du processeur –Ex : Registres 64 bits dans le pentium n 3 types de registres –Registres entiers : Traitement des nombres entiers –Registres calcul flottant –Registres de contrôle : état et déroulement du programme

9 Exemple dinstructions n Chargement depuis la mémoire –Load Registre, Adresse : Place dans un registre le contenu de ladresse Chargement dune valeur –Load Registre, Valeur : Place dans un registre la valeur fournie n Sauvegarde en mémoire –Store Registre, Adresse : Place dans la mémoire le contenu du registre n Addition –Add Registre1, Registre2 : Ajoute Registre2 à Registre 1 –Add Registre, Valeur : Ajoute la valeur au registre n Multiplication –Mult Registre1, Registre2 : Multiplie Registre1 par Registre 1 Mult Registre, Valeur : Multiplie le registre par la valeur n Comparaison –Cmp Registre1, Registre2 : Compare le registre 1 au registre 2 et saute une adresse si Registre2 <= Registre1 n Sauts inconditionnel –Jmp Adresse (ou libellé) : Effectue un saut inconditionnel vers ladresse spécifiée (ou le libellé pour simplifier)

10 Exemple de compilation : Factorielle En algorithmique Fact = 1 Pour i allant de 2 a N Fact = Fact * i Fin pour En C Int fact(int n) { int i = 2 ; int result = 1 ; while(i <= N) { result *= i ; i++ ; } fact = result ; } ; En assembleur Load A, adresse de N Load B, 1 Load C, 2 BoucleCmp A,C Jmp Fin Mult B,C Add C,1 Jmp Boucle FinRTN

11 Les registres de contrôle n Registre d instruction : RI –Code de l instruction courante n Registre de position dans le programme : CO –Compteur Ordinal : adresse de la prochaine instruction à éxecuter n Registres d état –Etats du microprocesseur Débordements de capacité Comparaisons Mode d exécution n Accumulateur –Stockage des opérandes dans l UAL

12 Lhorloge n Permet de cadencer les traitements dans l ordinateur n Cycle du microprocesseur Traitements effectués en un top d horloge n Détermine la vitesse du microprocesseur n Ne suffit pas pour connaître la performance réelle d une machine

13 Liaisons avec la mémoire n Registre d adresse et registre mot –Stockage de l adresse mémoire et de la donnée –Sélection de l opération Lecture Ecriture –Transfert ê 1 transfert par cycle au maximum –Dépend de la vitesse du bus mémoire

14 Ladressage n Adressage direct –Spécification de l adresse n Adressage indirect –L adresse contient l adresse à considérer (indirection) n Adressage indexé –Utilisation d un registre d index Adresse = Base + index n La pile –Permet de stocker des informations –Définie en mémoire avec un registre de pile (SP)

15 Structure complexe n 3 unités d exécution –Arithmétique Calcul et comparaison des nombres entiers –Calcul flottant calcul sur les nombres réels –Unité multimédia Ex : le mmx

16 Exécution en pipeline n Exécution de plusieurs instructions en même temps –Partage de l UAL –1 instruction prend « 1 cycle » n Pb : vidage du pipeline

17 Exécution parallèle/prédictives n Mise à disposition de plusieurs UAL –Problème de remplissage du pipeline n Exécution prédictive

18 RISC/CISC/VLIW n CISC n RISC n VLIW n Vers une unification ?

19 Exemple: le pentium

20 Exemple: l Athlon


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