Microprocesseur

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Sommaire

➢ Partie 1 : L’unité centrale du microprocesseur
➢ Partie 2 : La mémoire centrale du microprocesseur
➢ Partie 3 : Les périphériques et interfaces associées au microprocesseur
➢ Partie 4 : Logiciel

L’unité centrale du microprocesseur

Plan

➢ Introduction
➢ Etude d’un cas d’école
➢ Principes généraux de conception d’une unité centrale
➢Quelques exemples
➢ Etude d’un composant du marché
➢ Notions de programmation en langage d’assemblage

1 Introduction

Le but de ce chapitre est de mettre en évidence les principaux constituants d’une unité centrale. Dans les chapitres précédents, on a mis en évidence la structure d’une :

➢ ALU ou UAL (Unité arithmétique et logique) permettant de réaliser différentes opérationsgrâce à un décodeur
➢ MEMOIRE et en particulier les lignes RD/WR associées ; CS, les bus d’adresse et de données. Ce type de circuit permet de stocker de l’information pour un usage futur.

1 Instructions évoluées

Voyons maintenant les instructions évoluées, dites instructions machine (pour assembleurs). Soit l’instruction suivante (en pseudo-langage) :

Avant la phrase d’exécution,chaque identificateur A, B, C est représenté par une zone de mémoire d’adresse connue notée &A, &B, &C (arbitrairement et symboliquement).

Remarque : on notera également [X] la valeur du mot d’adresse symbolique X.

Pour coder l’instruction {1}, on doit utiliser trois instructions différentes utilisant l’accumulateur (zone mémoire interne à l’UC).

Pour le codage de l’instruction {1} :

Load&A ; ACCU([&A]
Add&A; ACCU([ACCU]+[&B]
Store&C; &C([ACCU]

Pour le codage de l’instruction {2} :

Load &C ; ACCU([&C]
Comp 0; [ACCU]::0
Jg 43; Aller à l’adresse 43 si [ACCU]>0, sinon on va à l’instruction

2 Etude d’un cas d’école

1 Etude d’un microprocesseur fictif

Principales caractéristiques :

➢ Mot de 8 bits par instruction et données
➢ Adresse sur 6 bits, donc 64mots adressables
➢ Un registre ACCU de 8 bits
➢ Un jeu de 4 instructions de format général :

Le jeu d’instruction est le suivant :

Load M (code : 00) ACCU(M
Store M (code : 01) M([ACCU]
Add M (code : 10) ACCU([ACCU]+[M]
Sub (code : 11) ACCU( [ACCU]-[M]

2 Exécution d’un programme du microprocesseur fictif

Schéma du processeur fictif. Ce schéma est a connaître parfaitement.Exercice :

Faire tourner ce processeur avec les données en mémoire.

3 Exécution des instructions du microprocesseur fictif

Deux remarques avant d’examiner en détail le schéma global du processeur.

Le cycle d’exécution d’une instruction se divise en deux phases :

➢ Fetch ou recherche d’instruction (et chargement dans le registre d’instruction)
➢ Exécution proprement ditePour l’écriture, l’adresse est dans le buffer d’adresse, les données sont dans le buffer ES et il faut valider la bascule d’écriture.

Pour la lecture, l’adresse est dans le buffer d’adresses, il faut valider la bascule de lecture et le résultat se trouve dans le buffer ES.

Note : Un buffer est un registre lié à un bus (voir schéma global du processeur).

3 Principe généraux de conceptiond’une unité centrale classique

1 Classification générale des instructions

On distingue 4 classes :

➢ Mouvement de données entre registres et mémoire centrale.
➢ Instructions arithmétiques et logiques : +, *, /, -, in(dé)crémentation, et, ou, comparaisons, décalage, rotation, complémentation.
➢ Instructions de contrôles ou branchements conditionnels, inconditionnels.
➢Instructions de gestion de l’environnement, mise à jour, opérations d’ES, positionnement, lecture des masques de bits, interruptions et indicateurs.

2 Les opérandes

En plus du code opération, c’est ce dont à besoin l’unité centrale pour pouvoir exécuter l’instruction. Par exemple, pour effectuer une addition, on a besoin de deux opérandes au moins (opérateurs binaires) et il faut aussi...
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