| Architecture des Ordinateurs Introduction Licence Informatique - USTL David Simplot |
| À propos du cours Site web du cours : Les TD commencent la semaine du 15/10 Les TP commencent la semaine du 22/10 Évaluation : Trois DS en Travaux Dirigés Un projet en Travaux Pratiques (en Assembleur) • contrôle individuel sur machine Un examen en janvier2 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Plan du cours Introduction Objectifs, Plan, Historique Partie I : Concepts de Base Qu’est-ce qu’un ordinateur ? Partie II : Le microprocesseur Partie III : Liens avec le système d ’exploitation Partie IV : Gestion de la mémoire et E/S 5 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Historique (1/7) Préhistoire -500 Apparition des premiers outils pour calculer • bouliers, abaque 1632 invention de la règle à calcul 1642 Pascal invente la « Pascaline » 1833 Machine de Babbage 1854 Boole publie un ouvrage sur la logique 1904 invention du tube à vide 1937 Alan Turing publie des articles sur les fontions calculables 1943 Création du ASCC Mark I (Harvard - IBM) • Automatic Sequence-Controlled Calculator 1945 naissance du bug !Bogue ! 6 |
| Historique (2/7) Les premiers ordinateurs 1946 Création de l ’ENIAC • Electronic Numerical Integrator and Computer • architecture Von Neuman 1947 invention du transistor 1956 premier ordinateur à transistors le : TRADIC (Bell) 1958 premier circuit intégré créé par Texas Instrument 1960 premier jeu sur ordinateur : SpaceWar! 1964 langage de programmation BASIC 1968 invention de la souris (Stanford) 1969 Systèmes d ’exploitation • MULTICS puis UNIX (Bell) 7 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Historique (3/7) L ’informatique dans un garage 1971 ARPANET (ancêtre de l ’internet) 1971 Intel commercialise le premier microprocesseur • le 4004 (4 bits, 108 KHz, 2300 transistors en 10 microns)… 1972 Intel sort le 8008 (8 bits, 200 KHz, 3500 transistors) 1972 Bill Gates et Paul Allen fondent Traff-of-Data 1973 Gary Kildall écrit le système d ’exploitation CP/M 1973 Invention du C pour le développement d’UNIX 1974 le français François Moreno invente la carte à puce 1974 Motorolla commercialise son 1er processeur • le 6800 (8 bits) 1974 Intel sort le 8080 (8 bits, ) 8 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Historique (4/7) L ’informatique dans un garage (suite) 1975 Traf-of-Data devient Micro-Soft 1976 Steve Jobs et Steve Wozniak commercialisent l ’Apple Computer (à base de MOS Tech. 6502) 1976 Zilog sort le Z80 • 8bits, 2.5MHz Micro-informatique 1978 Intel lance son 8086 • (16bits, 4.7 MHz, 29000 transistors à 3 microns) 1979 Taito sort le jeu Space Invaders… 1979 Motorolla commercialise le 68000 • 16/32 bits, 68000 transistors 1980 Sinclair sort le ZX80 à base de Z80... |
| Historique (5/7) Micro-Informatique (suite) 1980 IBM sous-traite le système d ’exploitation de sa future machine (à base de 8086) à Microsoft… • QDOS ? 86-DOS ? MS-DOS 1982 Intel commercialise le 80286 • 16 bits, 6 MHz, 134000 transistors 1982 Microsoft édite une version MS-DOS pour compatibles ! Sony et Phillips inventent le CD-ROM 1984 Apple sort le Macintosh avec une interface graphique conviviale… ... 10 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Architecture des Ordinateurs Partie I : Concepts de Base 1. Qu’est-ce qu’un ordinateur ? David Simplot |
| Au sommaire... Modèle de Von Neuman /architecture réelle Représentation de l’information Algèbre de Boole et fonctions booléennes Conclusion 14 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instruction ou information ? Qu ’est-ce qui fait la différence entre une instruction ou une information ? Qu ’est-ce qu ’une information ? Dans un ordinateur, il n ’y a que des 0 ou des 1 courant ? 1 pas de courant ? 0 on parle de bit pour binary digit En mémoire, on a des mots binaires d ’une taille fixée par le microprocesseur (ex. 8 bits, 16 bits,...) 17 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Système de numération (1/7) Exemple Base 4 En base 10 (décimale), on utilise les chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 En base 4, on utilise les chiffres : 0, 1, 2, 3 18 |
| Système de numération (3/7) Base B Système par position: dn-1 dn-2 … d1 d0, d-1 … d-m • ex : base 4 : 301,23 (n=3, m=4) (N)B = dn-1Bn-1+dn-2Bn-2+...+d1B1+d0B0 + d-1B-1+...+d-mB-m Partie entière Partie fractionnaire • ex : (301,23)4=3.42 + 0.41 + 1.40 + 2.4-1 + 3.4-2 3.16 + 0.4 + 1.1 + 2.0,25 + 3.0,0625 = 49,3125 B = base di = valeur du i+1ième chiffre à la gauche de virgule d-j = valeur du jième chiffre à la droite de la virgule n = nombre de chiffres entiers dans N m = nombre de chiffres fractionnaires dans N 20 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Système de numération (4/7) Systèmes les plus utiles B = 10 (Décimal) • chiffres : (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) B = 2 (Binaire) • chiffres : (0, 1) B = 8 (Octal) • chiffres : (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) B = 16 (Hexadécimal) • chiffres : (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F) 21 |
| Système de numération (5/7) Conversions Comment passer d’un système de numération à l’autre (changement de base)? Algorithme 1: Définition favorable pour les conversions vers le système décimal (N1)A ? (N2)10 Algorithme 2: Divisions et multiplications successives favorable pour les conversions à partir du système décimal (N1)10 ? (N2)B (34,625)10 ? (?)2 22 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Système de numération (7/7) Binaire ? Hexadécimal Binaire ? Hexadécimal Il faut former des groupes de 4 bits en commençant au point. Chaque groupe de 4 bits représente directement un chiffre hexadécimal. Hexadécimal ? Binaire Il faut convertir chaque chiffre hexadécimal à son équivalent binaire (4 bits). ex : 0000 ? 0 0101 ? 5 1010 ? A 24 |
| Nombres binaires (1/8) non-signés à virgule fixe C ’est la base 2 avec un nombre de chiffres avant la virgule fixé et un nombre de chiffres après la virgule fixé dn-1dn-2dn-3 ... d2d1d0d-1…d-m avec n et m fixé on « oublie » la virgule puisque l ’on sait sa position… cas particulier : m=0, ce sont les entiers naturels ! N = (00011010110)2(7,4) = (?)10 Mot de 11 chiffres Représentation en virgule fixe, avec 4 chiffres pour la partie fractionnaire Rappel :en base 2, un chiffre = un bit (BInary digIT) 25 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombres binaires (2/8) Exemple mots de 3 bits
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| Nombres binaires (3/8) Comparaison Comment savoir si a<b où a et b sont des nombres binaires ? On compare bit à bit en commençant par la gauche. Le premier qui a un 0 alors que l ’autre est à 1 est le plus petit… 01001 est plus petit que 01011 (9<11) | 000 001 010 011 100 101 110 111 | 27 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombres binaires (4/8) Addition Pour n et m fixés (par exemple n=4 et m=0)
1 0 1 1 0 6 + 0 1 0 1 5 = 10 1 1 11 Quels que soient n et m, c ’est toujours la même technique… Attention au débordement : avec n=4 et m=0, on ne peut pas faire 6+11 (0110+1011=1 0001). 28 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombres binaires (5/8) Nombres signés 3 façons de représenter +/- N avec n bits: Module et signe (noté M&S) • on utilise le bit le plus à gauche pour représenter le signe • ex : (n=4, m=0) 0011 ? 3 1011 ? -3 Complément à 1 (noté Cà1) • pour un nombre négatif, on prend la représentation de la partie entière et on inverse tous les bits • ex : (n=4, m=0) 0100 ? 4 1011 ? -4 Complément à 2 (noté Cà2) • idem, mais avant d ’inverser, on soustrait 1 • ex : (n=4, m=0) 29 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombres binaires (6/8) Exemples de nombres signés n=3, m=0
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| Nombres binaires (7/8) Addition binaire (par complément) Le bit signe est traité comme tous les autres bits (on les additionne!) La soustraction est un cas particulier de l'addition; les nombres négatifs sont traités comme des nombres à additionner. Addition par Cà1 (Retenue? +1) 0110 + 1110 = 1 0100 ? +1 ? 0101 6 + (-1) = 5 0001 + 1101 = 1110 ? 1110 1 + (-2) = -1 Addition par Cà2 (Directe) 0110 + 1111 = 1 0101 6 + (-1) = 5 0001 + 1110 = 1111 1 + (-2) = -1 31 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | |
| Nombres binaires (8/8) Dépassement de capacité Un dépassement de capacité survient lorsque les opérandes ont le même signe et le résultat a un signe différent de celui des opérandes. Ex. 7+3, mots de 4 bits, Cà2 +7 0 111 +3 0011 (-5) 1 010 Nom anglais : overflow 32 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | |
| Algèbre de Boole Pour les preuves, voir sur le site Pour pouvoir manipuler des 0 et des 1, on n ’a besoin que de trois opérations : Fonction négation (complémentation) « NON » (« NOT ») • noté avec une barre a a • 0 = 1 et 1 = 0 Fonction conjonction « ET » (« AND ») • noté « . » a.b • 0.0 = 0.1 = 1.0 = 0 1.1 = 1 Fonction disjonction « OU » (« OR ») • noté « + »a+b • 0+0 = 0 0+1 = 1+0 = 1+1 = 1 33 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | |
| Propriétés (2/2) Idempotence : a.a = a a + a = a Involution : a= a Théorème de De Morgan : a.b = a + b a +b = a.b Exercice : montrer ces propriétés à partir des axiomes... 39 |
| Additionneur élémentaire (1/2) La table de vérité d ’un additionneur élémentaire est
le nombre de 1 (en entrée) est impair ? Si=1 Si = Ai ? Bi ? Ci-1 le nombre de 1 est supérieur (strictement) à 1 ? Ci=1 Ci = AiBi + AiCi-1 + BiCi-1 41 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Code de Gray ou code réfléchi : Pour passer d ’une val qu ’un bit... 0 000 1 001 2 011 3 010 4 110 5 111 6 101 7 100 | Autre codages des entiers (3/3) eur à la suivante, on ne change 0 000 1 001 2 011 3 010 4 110 5 111 6 101 7 100 | 45 |
| En conclusion En TD : arithmétique et logique binaire Les TP ne commencent pas cette semaine ! 46 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | ||
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| Architecture des Ordinateurs Partie I : Concepts de Base 2. Composants élémentaires David Simplot |
| Au sommaire... Circuits arithmétiques additionneurs, comparateurs Circuits combinatoires codeurs, décodeurs, sélecteurs, multiplexeurs, démultiplexeurs Bascules, registres & mémoires Conclusion 51 |
| Comparateurs (1/4) Comparateur 1 bit :
p = « a plus petit que b » = a.b e = « a égal b » = a ? b (le XNOR/coïncidence/équivalence) g = « a plus grand que b » = a.b 59 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Codeurs (2/2) Codeur 3 vers 2 : N=2, M=1
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| Multiplexeurs (1/2) Le multiplexeur (MUX) sélectionne, à l'aide de N entrées de commande (c0..n-1), une des 2N entrées d'information (e0..2N-1)et la dirige à la sortie. La sortie est égale à 1 ssi l ’entrée (c0c1…cN-1)2 est vraie.
Exemple: Multiplexeur 4 à 1. On utilise un décodeur et un sélecteur... 71 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| R S | Bascules, registres et mémoires (1/3) Bascule (bistable/flip-flop) = moyen de mémoriser de l ’information Différents type de bascules RS=0, RS=0, RST, D, JK, JKT, RSME, JKME... Ex. Bascule RS=0
75 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Bascules, registres et mémoires (3/3) Mémoires persistantes ROM, EEPROM, Flash Read-Only Memory Mémoires volatiles RAM (Random Acces Memory) Deux types statique ou dynamique • SRAM et DRAM 77 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Architecture des Ordinateurs Partie II : Microprocesseur 1. Mémoire et Entrées/Sorties David Simplot |
| Au sommaire... Machine à base de µP Mémoire Entrées/Sorties D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | 81 |
| Machine à µP (2/2) 1 – Lire l’instruction 2 – Décoder l’instruction 3 – Exécuter l’instruction 4 – Préparer l’instruction suivante Performance du µP dépend Nombre de cycle d’horloge moyen pour faire 1 à 4 Vitesse de l’horloge Compacité du code Deux approches : CISC ou RISC 83 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Mémoire (4/7) Assemblage de mémoire Espace d’adressage du µP Déterminé par la taille du bus d’adresses • 10 bits ? 210 mots = 1024 mots = 1 Kilomot • 16 bits ? 216 mots = 65536 mots = 64 Kilomot • 20 bits ? 220 mots = 1024x1Kmot = 1 Mégamot • 30 bits ? 230 mots = 1024x1Mmot = 1 Gigamot • 32 bits ? 232 mots = 4x1Gmot = 4 Gigamot On découpe l’espace d’adressage en « plages mémoire ». 87 |
| Mémoire (5/7) Assemblages de mémoire (suite)
Ex. µP 8 bits (bus de données) et 23 bits d’adressage ? soit 8 Mo On peut découper en plages de 1 Mo 23 bits : 010 0010 1101 1001 0110 0001 a22 …88 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
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| Architecture des Ordinateurs Partie II : Microprocesseur 2. Instructions machines David Simplot | |
| Objectifs Voir les instructions élémentaires du microprocesseur Comment on les réalise à l’intérieur du µP… 95 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | |
| Au sommaire... Instructions Sous-routines INT/DMA Microprogrammation D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | 96 |
| Instructions (1/14)
Programmes = suite d’instructions assemblage compilation Trois types d’instructions De rangement De calcul De branchement D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | 6D 03 R1?3 c=3 | 97 | ||||||||||||||||||
| Instructions (2/14) Exemples d’instructions « machine »
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| Instructions (3/14) Codage des instructions Structure :
1 mot 0 ou plusieurs mots La plupart du temps, certaines opérandes sont implicitement données dans le code opération. Par exemple : MOV R1, 4 2 mots = 89 04 ADD R2, 3 2 mots = B2 03 99 | ||||||||||||||||||||
| Instructions (4/14) Codage des instructions (suite) MOV R1, 4 89 04 1000 1001 0000 0100 10001 001 0000 0100 MOV R1 4 ADD R2, 3 B2 03 1011 0010 0000 0011 10110 010 0000 0011 ADD R2 3 100 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (5/14) Exemple d’exécution Mémoire : 1515 = 89 1516 = 04 1517 = B2 1518 = 03 1-Lire l’instruction 2-Décoder 3-Exécuter 4-Préparer l’instruction suivante 101 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (7/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 1 – Lire l’instruction PC vaut 1515 Mettre PC dans MAR et donner l’ordre de lecture • PCout – LDMAR • Read – WaitMemory Placer la valeur de MDR dans IR pour que l’instruction soit décodée • MDRout – LDIR Pb. Lors de la phase 3, on va avoir besoin de récupérer les paramètres qui sont à PC+1 • ? on anticipe 103 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (8/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 1 (suite) On profite du fait que la lecture en mémoire est lente pour incrémenter PC Dès que l’on est en phase 3, PC pointe vers le premier argument Nb. S’il n’y a pas d’arguments, PC pointe vers l’instruction suivante. « code » réel de la phase 1 : • PCout – LDMAR – LDX • Read – INCX – LDY • Yout – LDPC – WaitMemory • MDRout - LDIR 104 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (9/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 2 – décodage de l’instruction Pris en charge par l’UC (unité de contrôle) Phase 3 – exécution Deux sous-phases : • 3.1 Récupérer les arguments éventuellement • 3.2 Exécution 3.1 lecture argument + incrémentation PC • PCout – LDMAR – LDX • Read – INCX – LDY • Yout – LDPC - WaitMemory 105 |
| Instructions (10/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 3 (suite) 3.1 lecture argument + incrémentation PC • PCout – LDMAR – LDX • Read – INCX – LDY • Yout – LDPC - WaitMemory 3.2 exécuter l’instruction (ici MOV R1,4) • R1out – LDX • MDRout – ADD – LDY • Yout – LDR1 Phase 4 (préparer l’instruction suivante) Rien pour l’instant ? 106 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
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| Architecture des Ordinateurs Partie II : Microprocesseur 2. Instructions machines (suite) David Simplot |
| Au sommaire... Instructions (suite) Sous-routines INT/DMA Microprogrammation D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | 111 |
| Instructions (7/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 1 – Lire l’instruction PC vaut 1515 Mettre PC dans MAR et donner l’ordre de lecture • PCout – LDMAR • Read – WaitMemory Placer la valeur de MDR dans IR pour que l’instruction soit décodée • MDRout – LDIR Pb. Lors de la phase 3, on va avoir besoin de récupérer les paramètres qui sont à PC+1 • ? on anticipe 113 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (8/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 1 (suite) On profite du fait que la lecture en mémoire est lente pour incrémenter PC Dès que l’on est en phase 3, PC pointe vers le premier argument Nb. S’il n’y a pas d’arguments, PC pointe vers l’instruction suivante. « code » réel de la phase 1 : • PCout – LDMAR – LDX • Read – INCX – LDY • Yout – LDPC – WaitMemory • MDRout - LDIR 114 |
| Instructions (9/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 2 – décodage de l’instruction Pris en charge par l’UC (unité de contrôle) Phase 3 – exécution Deux sous-phases : • 3.1 Récupérer les arguments éventuellement • 3.2 Exécution 3.1 lecture argument + incrémentation PC • PCout – LDMAR – LDX • Read – INCX – LDY • Yout – LDPC - WaitMemory 115 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (10/14) Exemple d’exécution (suite) Phase 3 (suite) 3.1 lecture argument + incrémentation PC • PCout – LDMAR – LDX • Read – INCX – LDY • Yout – LDPC - WaitMemory 3.2 exécuter l’instruction (ici MOV R1,4) • R1out – LDX • MDRout – ADD – LDY • Yout – LDR1 Phase 4 (préparer l’instruction suivante) Rien pour l’instant ? 116 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Instructions (11/14) Instructions de branchement Trois types de branchement Branchements simples Branchements conditionnels Branchements sous-routines Deux types de références Absolu ou relatif En relatif, on ne donne pas une adresse mais un déplacement… Branchements simples : JMP 1789 ou JP 1789 C’est équivalent à un MOV dans PC 117 |
| Exemple 1 En C : if ( cpt == 10 ) cpt = 0; else cpt++; La variable cpt est soit en mémoire soit dans un registre (ici on suppose que c’est dans R3). 1515: CMP R3, 0A 1517: JNZ 1525 ; partie else 1520: MOV R3, 0 1522: JMP 1526 ; suite du programme 1525: INC R3 1526: … 120 |
| Exemple 2 En C : for ( i=0 ; i<15 ; i++ ) a[i] = a[i] + i; i est dans le registre R1, a est un tableau de bytes dont l’adresse de début est dans R2 1515: MOV R1, 00 ; initialisation boucle 1517: MOV R3, R2 1518: CMP R1, 0F ; début boucle 1520: JGE 1530 1523: MOV R4, [R3] 1524: ADD R4, R1 ; a[i] = a[i] + i 1525: INC R1 1526: INC R3 1527: JMP 1518 1530: … 121 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | |
| Instructions (14/14) Modes d’adressage Valeur immédiate MOV R1, 3E Valeur d’un registre MOV R1, R2 Adressage direct MOV R1,[1515] Adressage indirect MOV R1,[R2] Adressage indexé MOV R1,[1515+R2] D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | 122 |
| Sous-routines (1/7) Instruction CALL ou JSR C’est une instruction de branchement …1789: … 1492: CALL 1789 … 1495: …… …1815: RET 1515: CALL 1789 1518: … … Pb. Comment savoir si l’on revient en 1495 ou 1518 ? Quels sont les registres que l’on peut utiliser dans la sousroutines ? 123 | |
| Sous-routines (3/7) Adresse de retour (suite) Après la lecture de l’instruction CALL, PC contient l’adresse de retour Lors du CALL : On « pushe » PC On met l’adresse de la sous-routine dans PC Lors du RET On « pope » l’adresse de retour et on la met dans PC La sous-routine doit rendre la pile « propre », i.e. autant de push que de pop… 125 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Sous-routine (4/7) Registres utilisables Pour les registres… La sous-routine sauvegarde dans la pile les valeurs des registres qu’elle va utiliser 1789: push R1 push R2 push R5 mov R1, 5 … pop R5 pop R2 pop R1 1815: ret 126 |
| Sous-routines (6/7) Passage de paramètres Deux possibilités Registres • Sauf si banques de registres Pile push R3 ; argument 1 push R7 ; argument 2 1515: call 1789 pop R71789: push R1 | |
| Obligatoire pour rendre la pile « propre » | |
| Sous-routines (7/7) Passage de paramètres (suite) Inconvénients des deux techniques Par registres : • Nombre de paramètres limité Par pile : • Coûteux pour de petites fonctions • ? technique de compilation in-lining 131 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
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| Architecture des Ordinateurs Partie II : Microprocesseur 3. Interruptions et DMA David Simplot |
| Au sommaire... Introduction Interruptions matérielles Interruptions logicielles Direct Access Memory Exemple d’implémentation D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | 135 |
| Introduction (2/2) Déroutements : Débordement numérique Division par zéro Non-reconnaissance d’une instruction Accès à la mémoire illégale … Interruptions matérielles Demande de données d’un périphérique Alerte provenant du matériel (batterie faible) Interruptions logicielles Appels de fonctions du système d’exploitation Fonctionne sur le même principe que les deux précédentes, mais sont générées par une instruction spécifique : INT 137 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Interruptions matérielles (2/7) On introduit un pb supplémentaire : Prise en compte du niveau de la batterie Première méthode ? scrutation active (comme pour la t°) debut: mov R1, [1515] ; prise de la température cmp R1, 50 ; suffisamment basse ? jl stop mov [1516], 1 ; on met en route le ventilateur jmp suite mov [1516], 0 ; on arrête le ventilateur mov R1, [1414] ; niveau de la batterie cmp R1, 5 ; moins de 5% jg debut call AURG ; arrêt d’urgence 139 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateursjmp debut |
| Interruptions matérielles (5/7) Suivant le µP, il peut y avoir plusieurs lignes d’interruptions INT1, INT2, … (généralement 2 ou 3) Il y existe des interruptions non-masquable NMI = Non-Maskable Interruption D0..7 Les autres interruptions sont A0..15 donc masquables R/W Ready Instructions DI (disable int.) et INT1 EI (enable int.) INT2 NMI Utile pour les sections critiques et initialisations 142 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Interruptions matérielles (7/7) L’information donnée par le gestionnaire d’interruption fait référence à un vecteur d’interruptions 0000 : @ int0 0004 : @ int1 0008 : @ int2 1515: … 000C : @ int3 RET … Au choix : Implémentation soft : • Un seul branchement d’INT lors de la phase 4 qui lui va consulter le vecteur d’interruption Implémentation hard : • Lors de la phase 4, on consulte le registre d’interruption et on fait le bon branchement… 144 |
| Interruptions logicielles Identique à une interruption matérielle, mais elle est déclenchée par une instruction : INT X où X est le numéro de l’interruption que l’on veut déclencher… On se réfère toujours au vecteur d’interruption (qui peut être changé dynamiquement). Ex. avec l’architecture wintel : INT 10h : appels BIOS • Basic Input/Output System INT 21h : appels fonctions « système » (ici DOS) 145 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Direct memory access (1/2) Avec les interruptions, on a transformé les attentes actives (e.g. par scrutation) en attente passive : Le processeur peut faire une autre tache en attendant le périphérique Mais pour le transfert d’informations, c’est le µP qui envoie sert de passerelle entre le périphérique et la mémoire… Solution : DMA Accès Direct à la Mémoire Direct Memory Access 146 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs |
| Exemple d’implémentation (4/7) Comment calculer d0 et d1 Utlilisation d’un programme ad’hoc • Voir sur le site du cours• Fonction à 4 variables logiques • Pour d0 : – 5 points vrais (le reste à faux) : 2, 6, 8, 10 et 14 – d0 = (INT3.INT2 + INT1).INT0 • Pour d1 : – 3 points vrais (le resteà faux) : 4, 8 et 12 – d1 = (INT3 + INT2).INT1.INT0 151 D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | ||
| [email protected]~/ens/a.../old/C/opti] ./qmc Nombre de variables de votre fonction logique : 4 Vos variables seront étiquetées de a3 à a0. Nombre de lignes de la table de vérité : 16 Vous désirez faire la saisie par : 1. points vrais - le reste à faux, 2. points faux - le reste à vrai, 3. points vrais et points faux - le reste indifférent, 4. points vrais et points indifférents - le reste àfaux, 5. points faux et points indifférents - le reste àvrai. Votre choix : 1 Nombre de points vrais : 3 Nombre de points faux : 13 Nombre de points indefinis : 0 Entrez en décimal (a0=pds faible) les points vrais 4 8 12 Mode d'optimisation : … D. SIMPLOT - Architecture des Ordinateurs | Etape 1 : trouver les implicants premiers … Liste des implicants premiers : *100 1*00 Etape 2 : recouvrement optimal liste des termes à valider { 0} 4 0100 { 1} 8 1000 { 2} 12 1100 4 8 12 [ 0] *100 ----X---|---X 3 [ 1] 1*00 ----|---X---X 3 suppression des lignes inutiles... aucune règle 1 : IP obligatoires... [0] [1] terminé ! f = a2!a1!a0 + a3!a1!a0 [email protected]~/ens/a.../old/C/opti] | |
