ORDINATEURS
Principes de fonctionnement d'un processeur
Un ordinateur, selon le modèle de John von Neumann, contient un assemblage de processeurs, de mémoires et de périphériques d'entrée/sortie interconnectés. Le processeur, ou unité centrale, peut être à juste titre considéré comme le « cerveau » de l'ordinateur, car tout se passe sous son contrôle. Dans un processeur, les informations sont représentées en binaire (codées sur deux états), car il est beaucoup plus simple de concevoir, de réaliser et d'utiliser des composants de base fonctionnant sur deux états physiquement quantifiables.
Le processeur traite les programmes en chargeant les instructions depuis la mémoire, en les décodant et en les exécutant les unes après les autres. Les instructions d'un processeur peuvent être grossièrement classées en trois catégories : les instructions de calcul arithmétique et logique, les instructions d'accès mémoire (lecture ou écriture d'une information en mémoire) et les instructions de saut (conditionnel ou inconditionnel) qui permettent d'effectuer les tests et les boucles indispensables à tout algorithme.
Pour des raisons évidentes de performances, cet organe central est réalisé en électronique numérique, la technologie offrant aujourd'hui le maximum de vitesse et de souplesse d'utilisation. L'unité centrale contient des ressources matérielles de calcul, de mémorisation et de séquencement, toutes exprimées sous forme de composants numériques aux interfaces clairement définies.
Les constituants de base
L'exécution d'une instruction fait appel à deux catégories principales de constituants de base : les opérateurs de mémorisation qui fournissent les opérandes et conservent le résultat, et les opérateurs combinatoires qui permettent d'élaborer, à partir des opérandes, un résultat partiel ou définitif.
Registre
Un registre sur n bits permet de mémoriser un mot d'information sur n bits dans l'unité centrale. Ce constituant de base dispose de trois entrées et d'une sortie. Le registre reçoit en entrée le mot binaire à mémoriser, le signal de commande, le signal d'horloge et délivre en sortie la valeur mémorisée. Le signal de commande indique si le registre doit ou non mémoriser la nouvelle donnée présente sur son entrée ; le signal d'horloge définit sa fréquence de fonctionnement.
Mémoire
Une mémoire est un ensemble de cases identiques, chacune d'elles pouvant mémoriser un élément d'information. Chaque case mémoire (ou mot mémoire) est désignée par son numéro, l' adresse.
Une mémoire est caractérisée par deux grandeurs indépendantes l'une de l'autre : sa capacité, exprimée en nombre de mots, et sa longueur de mot, dont les valeurs courantes sont des puissances de 2 (8, 16, 32 bits,...).
Sur un mot mémoire désigné par la valeur de l'adresse, deux opérations peuvent être effectuées : une lecture (consultation du contenu d'une case, sans modification de l'information qu'elle contient) et une écriture (remplacement du contenu d'une case, l'ancien contenu étant perdu).
Une mémoire possède des entrées d'adresse, des entrées et sorties d'informations (souvent confondues), ainsi qu'une entrée de commande définissant l'opération à effectuer (lecture ou écriture).
Le temps d'accès d'une mémoire est l'intervalle de temps séparant la désignation d'un mot mémoire (positionnement de l'adresse) de la disponibilité de son contenu sur les sorties lors d'une opération de lecture.
Unité arithmétique et logique
Une unité arithmétique et logique permet de combiner deux opérandes de n bits pour obtenir un résultat sur n bits. Cette unité comporte deux groupes d'entrées de n bits correspondant aux opérandes et n sorties ou plus correspondant au[...]
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Écrit par
- Danièle DROMARD : maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, ingénieur de l'École polytechnique féminine, docteur-ingénieur
- François PÊCHEUX : professeur, Sorbonne université
Classification
Médias
Machine à calculer de Charles Babbage
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John von Neumann
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