Présentation
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj8tL8ufKnHaZmkWTIT2e_kPpHHN1b71U2N1reGbblnop30-oDo53cdnd9ZhNzQ4S2b6zTY-RergQHbdvgM9VbYmO4d1EwPkL6lsYoggL1KsXPUB4GtQLDHgv8YfWpFc5nBpGipR2mP3fK6/s1600/processeur2.jpg)
Le premier microprocesseur
(Intel 4004) a été inventé en 1971. Il s'agissait d'une unité de calcul
de 4 bits, cadencé à 108 kHz. Depuis, la puissance des microprocesseurs
augmente exponentiellement. Quels sont donc ces petits morceaux de
silicium qui dirigent nos ordinateurs?
Fonctionnement
Le processeur (noté CPU, pour Central Processing Unit)
est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne,
grâce à un cristal de quartz qui, soumis à un courant électrique,
envoie des impulsions, appelées « top ». La fréquence d'horloge (appelée également cycle,
correspondant au nombre d'impulsions par seconde, s'exprime en Hertz
(Hz). Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200
000 000 de battements par seconde. La fréquence d'horloge est
généralement un multiple de la fréquence du système (FSB, Front-Side Bus), c'est-à-dire un multiple de la fréquence de la carte mère.
A chaque top d'horloge le
processeur exécute une action, correspondant à une instruction ou une
partie d'instruction. L'indicateur appelé CPI (Cycles Par Instruction)
permet de représenter le nombre moyen de cycles d'horloge nécessaire à
l'exécution d'une instruction sur un microprocesseur. La puissance du
processeur peut ainsi être caractérisée par le nombre d'instructions
qu'il est capable de traiter par seconde. L'unité utilisée est le MIPS (Millions d'Instructions Par Seconde) correspondant à la fréquence du processeur que divise le CPI.
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjokqzhEDSuzfmLuAnLJfbmlkBiMPbQSP6SbVYRyeTtaPYwoy31W-syR1MBMiy8xdzIXnp1T3Mzsdw_axR17pImD2qRhLJ3STM8giAvdopHLVmtN0gZcwcq8qQEHAzjKNbdaOfHClAXZUAO/s200/processeur1.jpg)
Instruction
Une instruction est l'opération
élémentaire que le processeur peut accomplir. Les instructions sont
stockées dans la mémoire principale, en vue d'être traitée par le
processeur. Une instruction est composée de deux champs :
- le code opération, représentant l'action que le processeur doit accomplir ;
- le code opérande, définissant les paramètres de l'action. Le code opérande dépend de l'opération. Il peut s'agir d'une donnée ou bien d'une adresse mémoire.
Les instructions peuvent être classées en catégories dont les principales sont :
- Accès à la mémoire : des accès à la mémoire ou transferts de données entre registres.
- Opérations arithmétiques : opérations telles que les additions, soustractions, divisions ou multiplication.
- Opérations logiques : opérations ET, OU, NON, NON exclusif, etc.
- Contrôle : contrôles de séquence, branchements conditionnels, etc.
Registres
Lorsque le processeur exécute des instructions,
les données sont temporairement stockées dans de petites mémoires
rapides de 8, 16, 32 ou 64 bits que l'on appelle registres. Suivant le type de processeur le nombre global de registres peut varier d'une dizaine à plusieurs centaines.
Les registres principaux sont :
- le registre accumulateur (ACC), stockant les résultats des opérations arithmétiques et logiques ;
- le registre d'état (PSW, Processor Status Word), permettant de stocker des indicateurs sur l'état du système (retenue, dépassement, etc.) ;
- le registre instruction (RI), contenant l'instruction en cours de traitement ;
- le compteur ordinal (CO ou PC pour Program Counter), contenant l'adresse de la prochaine instruction à traiter ;
- le registre tampon, stockant temporairement une donnée provenant de la mémoire.
Transistor
Pour effectuer le traitement de l'information, le microprocesseur possède un ensemble d'instructions, appelé « jeu d'instructions
», réalisées grâce à des circuits électroniques. Plus exactement, le
jeu d'instructions est réalisé à l'aide de semiconducteurs, « petits
interrupteurs » utilisant l'effet transistor, découvert en 1947 par John Barden, Walter H. Brattain et William Shockley qui reçurent le prix Nobel en 1956 pour cette découverte.
Un transistor (contraction de transfer resistor, en français résistance de transfert)
est un composant électronique semi-conducteur, possédant trois
électrodes, capable de modifier le courant qui le traverse à l'aide
d'une de ses électrodes (appelée électrode de commande). On parle ainsi
de «composant actif», par opposition aux « composants passifs », tels
que la résistance ou le condensateur, ne possédant que deux électrodes
(on parle de « bipolaire »).
Familles
Chaque type de processeur possède son propre
jeu d'instruction. On distingue ainsi les familles de processeurs
suivants, possédant chacun un jeu d'instruction qui leur est propre :
- 80x86 : le « x » représente la famille. On parle ainsi de 386, 486, 586, 686, etc.
- ARM
- IA-64
- MIPS
- Motorola 6800
- PowerPC
- SPARC
- ...
Cela explique qu'un programme réalisé pour un type de processeur ne puisse fonctionner directement sur un système possédant un autre type de processeur, à moins d'une traduction des instructions, appelée émulation. Le terme « émulateur » est utilisé pour désigner le programme réalisant cette traduction.
Jeu d'instruction
On appelle jeu d'instructions l'ensemble
des opérations élémentaires qu'un processeur peut accomplir. Le jeu
d'instruction d'un processeur détermine ainsi son architecture, sachant
qu'une même architecture peut aboutir à des implémentations différentes
selon les constructeurs.
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire