Architecture d ’un

système à

MICROPROCESSEUR

Applications des microprocesseur

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Organisation

Bus

Entrées

Sorties

Stockage

• du programme • des données

• Gestion du système

• Exécution du programme

• Communication

• Adaptation électriqueMicroprocesseur périphériques

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Rôle du microprocesseur

Le microprocesseur exécute un programme

Il existe plusieurs langages de programmation :

Assembleur ( langage machine)

Langage évolué ( C , Pascal, 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 … )

µ P

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Caractéristiques du µP

•8bits

•16bits

•32bits

•16 bits = 65.536 adresses

•32 bits = 4.294.967.296 adresses

Le format des données

= Nombre de bit du bus de donnéeLa taille de l ’espace adressable = Nombre de bit du bus d ’adresse

La puissance de traitement

S’exprime en MIPS(Millions d’Instructions Par Seconde)

•Etendu (CISC)• Réduit (RISC)

Le jeu d ’instructions

•Pd (w) fonction de la vitesse•Pd (w) fonction de la tension

La puissance consommée

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Les mémoires 1/2

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

•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...

1 bit = information de base = ou

1 octet ( byte ) = 8 bits

= 165 10

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Les mémoires 2/2

La mémoire vive : RAM(Random Acces Memory)

La mémoire morte : ROM(Read Only Memory)

Il existe 2 types de mémoires

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Mémoire Vive : RAM

La RAM est utilisée pour le stockage de données temporaires.

(valeurs d’acquisition, résultats de calculs, etc.)

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.

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 lestockage permanent du programme.

BIOS en ROM d ’une carte mère

(Basic Input Output System)

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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

Une seule information à

la fois

8 bitsdisponibles

simultanément

Bus données 8 bits

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Interfaces série et parallèle

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Les bus 1/2

Bus des Données (bidirectionnel)

Bus d ’adresses (unidirectionnel µP -> autres boîtiers)

Bus de commande

Entrées

Sorties

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Les bus 2/2

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.

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.

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UAL

Mémoire

Données

&

Programmes

Unité de

commande

L’unité de traitement

(microprocesseur)

Microprocesseur = Unité de

Recherche et de Contrôle + UAL

• L’Unité de recherche et de contrôle

– Décodage des instructions

– Chargement des informations depuis la mémoire dans

l ’UAL

– Contrôle du flux du programme

• L’Unité Arithmétique et Logique

– Réalisation des opérations

• Calculs entiers

• Calculs sur les nombres réels

• Comparaisons

Le langage machine• Ensemble d ’instructions élémentaires traitées par le

microprocesseur

– Environ un millier d’instructions

Branchements Calculs sur les entiers

Comparaisons Communication mémoire

Calculs sur les réels Opérations «multimédia» (MMX…)

– Processeur i8086 :256 Instructions

• Codage dans la mémoire

– « code instruction »

• Assembleur :

– Représentation « lisible » du langage machine

– Mnémonique: représentation des instructions

Les registres• Mémoires contenues dans le microprocesseur

• Codés sur n bits

– Capacité de traitement du processeur

– 64 bits dans les microprocesseurs modernes

– 4/8 bits dans les processeurs anciens

• 3 types de registres

– Registres généraux : manipulation des données

– Registres de contrôle : état et déroulement du programme

– Registres d’adresses: gestion de la mémoire et pointeurs

Principaux registres de contrôle

• Registre d ’instruction : RI

– Code de l ’instruction courante

• Registre de position dans le programme : CO

– Compteur Ordinal : adresse de la prochaine instruction à éxecuter

• Registre de pile : SP

– Permet de créer une « pile » dans la mémoire

• Registres d ’état

– Etats du microprocesseur

• Débordements de capacité

• Comparaisons

• Mode d ’exécution

• Accumulateur

– Registre de travail principal

Du µP au µC

Entrées

Sorties

Entrées

Sorties

Microprocesseur, mémoires et ports sont des composants.

Microcontrôleur

microprocesseur + mémoires + ports + ...

intégrés dans le même boîtier

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