CHAPITRE I
INTRODUCTION
L'informatique, contraction d'information et automatique, est la science du
traitement de l'information. Apparue au milieu du 20ème siècle, elle a connu
une évolution extrêmement rapide.
A sa motivation initiale qui était de faciliter et d'accélérer le calcul, se sont
ajoutées de nombreuses fonctionnalités, comme l'automatisation, le contrôle
et la commande de processus, la communication ou le partage de
l'information.
Le cours d’architecture des systèmes à microprocesseurs expose les
principes de base du traitement programmé de l’information. La mise en
œuvre de ces systèmes s’appuie sur deux modes de réalisation distincts, le
matériel et le logiciel.
Le matériel (hardware) correspond à l’aspect concret du système : unité
centrale, mémoire, organes d’entrées-sorties, etc…
Le logiciel (software) correspond à un ensemble d’instructions , appelé
programme, qui sont contenues dans les différentes mémoires du système et
qui définissent les actions effectuées par le matériel.
Machine de Von Neumann
Pour traiter une information, un microprocesseur seul ne suffit pas, il faut l’insérer au sein
d’un système minimum de traitement programmé de l’information.
John Von Neumann est à l'origine d'un modèle de machine universelle de traitement
programmé de l’information (1946). Cette architecture sert de base à la plupart des
systèmes à microprocesseur actuel. Elle est composé des éléments suivants :
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Ø
Ø
Ø
une unité centrale
une mémoire principale
des interfaces d’entrées/sorties
Les différents organes du système sont reliés par des voies de communication appelées bus.
L'unité centrale
Elle est composée par le microprocesseur qui est chargé :
Ø d’interpréter et d’exécuter les instructions d’un programme,
Ø de lire ou de sauvegarder les résultats dans la mémoire,
Ø de communiquer avec les unités d’échange.
Toutes les activités du microprocesseur sont cadencées par une horloge.
On caractérise le microprocesseur par :
Ø sa fréquence d’horloge en MHz ou GHz.
Ø le nombre d’instructions par secondes qu’il est capable d’exécuter en
MIPS.
Ø la taille des données qu’il est capable de traiter en bits.
Mémoire Principale
Elle contient les instructions du ou des programmes en cours d’exécution
et les données associées à ce programme.
Physiquement, elle se décompose souvent en :
Ø une mémoire morte (ROM = Read Only Memory) chargée de stocker
le programme. C’est une mémoire à lecture seule.
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Ø une mémoire vive (RAM = Random Access Memory) chargée de
stocker les données intermédiaires ou les résultats de calculs. On peut
lire ou écrire des données dedans, ces données sont perdues à la mise
hors tension.
L'interface de E/S
Elles permettent d’assurer la communication entre le microprocesseur et les
périphériques
(clavier, moniteur ou afficheur, imprimante, modem, etc…).
Le bus
Un bus est un ensemble de fils qui assure la transmission du même type
d’information.
On retrouve trois types de bus véhiculant des informations en parallèle
dans un système de traitement programmé de l’information :
Ø un bus de données : bidirectionnel qui assure le transfert des
le microprocesseur et son environnement, et
informations entre
inversement. Son nombre de lignes est égale à la capacité de traitement
du microprocesseur.
Ø un bus d'adresses : unidirectionnel qui permet la sélection des
informations à traiter dans un espace mémoire ou espace adressable qui
peut avoir 2n emplacements, avec n est le nombre de conducteurs du
bus d'adresses.
Ø un bus de commande : constitué par quelques conducteurs qui
assurent la synchronisation des flux d'informations sur les bus des
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données et des adresses.
La multiplication des périphériques autour du microprocesseur oblige la
les données
présence d’un décodeur d’adresse chargé d’aiguiller
présentes sur le bus de données.
En effet,
le microprocesseur peut
communiquer avec
les différentes
les différents boîtier
mémoires et
d’interface. Ceux-ci sont tous reliés sur
le même bus de données et afin d’éviter
des conflits, un seul composant doit être
sélectionné à la fois.
Lorsqu’on réalise un système micro-
programmé, on attribue donc à chaque
périphérique une zone d’adresse et une
fonction « décodage d’adresse » est
les
donc nécessaire afin de fournir
signaux de sélection de chacun des
composants.