Architecture de von Neumann
La majorité des processeurs actuels continuent à exploiter l'architecture développée par John von Neumann à 1946.
Le principe de la machine de von Neumann est qu'il n'existe pas de séparation tranchée entre programmes et données.
Unité de Contrôle + Unité Arithmétique + Unité d'Entrée/Sortie = Processeur
Jeu d'instructions du processeur c'est l'ensemble des actions "câbles" dans le processeur qui détermine la langage machine
Chaque instruction (identifié par son code) a un circuit spécifique
Rôles des instructions:
- modification et consultation l'état de mémoire ou d'un de registres A ou R
- déclenchement d'opération Entrée/Sortie
- modification la séquence d'instructions formulées par le programme en effectuant de "saut"
Le contenu mémoire est obtenu à l'aide d'une adresse.
Le processeur ne connaît pas la nature du type de données qui se
trouve à cette adresse. Le processeur considère l'adresse dans son
compteur programme comme le début d'une instruction
Principe d'exécution séquentielle - une seul instruction est exécutée à la fois et les autres attendent son tour
Séquence d'exécution d'une instruction
1. Etape de lecture FETCH : l'unité de contróle va chercher en mémoire la prochaine instruction à exécuter.
Comment sait-on où aller la chercher ? L'unité de contrôle maintient cette information dans un compteur de programme (PC)
qui à chaque instant contient l'adresse en mémoire de l'instruction suivante. Dans le cas le plus simple
(pas de débranchement) c'est l'adresse du mot qui suit l'instruction en cours. Dans le cas d'un débranchement
: eh bien l'instruction de débranchement consiste précisément à placer dans le PC l'adresse de l'instruction
à laquelle le programme doit se poursuivre (doit "sauter" : les débranchements sont aussi appelés sauts ;
on distingue les branchements conditionnels et les sauts simples, inconditionnels).Le PC peut résider dans un registre de l'unité centrale.
2. Etape de décodage DEC : l'unité de contróle analyse le code opération et détermine ainsi le circuit logique qui correspond
à l'instruction désirée. Simultanément au décodage, l'unité de contrôle effectue la lecture des registres
impliqués dans l'instruction. Cette simultanéité impose des instructions à format fixe, où le nombre et l'emplacement
des bits qui désignent les registres soient toujours les mêmes. Le contenu des registres est recopié dans des registres
de travail temporaires.
3. Etape d'exécution EXEC : l'instruction déterminée à l'étape de décodage est exécutée ;
s'il doit y avoir un accès mémoire l'adresse effective est calculée ; s'il s'agit d'un branchement conditionnel
le contenu du registre lu à l'étape précédente permet de déterminer si le branchement doit ê tre "pris"
et si oui l'adresse de branchement est calculée.
4. Etape d'accès mémoire MEM : cette étape a lieu pour les opérations de chargement
et de rangement en mémoire et pour les branchements. Les chargement ou rangements ont lieu,
ou la valeur convenable est placée dans le PC. Ces opérations ont lieu dans le cache, ce qui
explique que cette étape ait une durée comparable aux autres.
5. Etape d'écriture du résultat RES dans les registres affectés.
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