Architecture d ’un système à MICROPROCESSEUR ©T.Berenguer Juin 2008

Applications des microprocesseur 1

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

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 d’Intel, Ted Hoff, propose de concevoir un circuit intégré programmable unique pour réaliser l’ensemble 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 1971. C’est le premier microprocesseur. Il a autant de puissance de calcul que l’ENIAC. 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 60 000 $ les droits de Busicom sur le 4004 (peu après, Busicom fit faillite). Il faut trouver d’autres clients. Intel se lance dans une communication active pour convaincre la profession d’écrire des logiciels pour le 4004 et de l’utiliser pour des automatismes comme le contrôle des feux de circulation. 3

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

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 d’instructions 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 … ) 5

Caractéristiques du µP Le format des données = Nombre de bit du bus de donnée La taille de l ’espace adressable = Nombre de bit du bus d ’adresse 8bits 16bits 32bits 16 bits = 65.536 adresses 32 bits = 4.294.967.296 adresses La puissance de traitement S’exprime en MIPS (Millions d’Instructions Par Seconde) Le jeu d ’instructions Etendu (CISC) Réduit (RISC) La puissance consommée Pd (w) fonction de la vitesse Pd (w) fonction de la tension 6

Les mémoires 1/2 1 Kilo = 210 = 1.024 1Méga = 220 = 1.048.576 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 = 210 = 1.024 1Méga = 220 = 1.048.576 1Giga = 230 = 1.073.741.824 1 bit = information de base =  ou  1 octet ( byte ) = 8 bits         = 165 10 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... 7

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

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

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

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

Interfaces série et parallèle 12

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

Les bus 2/2 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. Le bus d’adresses est unidirectionnel. Microprocesseur  périphériques Il permet la sélection des informations à traiter dans un espace mémoire (ou espace adressable) qui peut avoir 2n 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. 14

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

Evolution A suivre...