Architecture d ’un

système à

MICROPROCESSEUR

©T.Berenguer Juin 2008

Applications des microprocesseur

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Qui a inventé le microprocesseur ? quand ? En 1971

Un peu d ’histoire

• Composant micro programmé• 4 bits• 2300 transistors• Horloge 100 Khz• Développé par INTEL pour BUSICOM

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Pourquoi un microprocesseur ?• Intel a initialement produit des mémoires.

• Busicom, fabricant japonais de machines à calculer, lui demande en 1969 de mettre au point douze circuits intégrés pour assurer les fonctions de ses machines.

• Un ingénieur d’Intel, Ted Hoff, propose de concevoir un circuit intégré programmable unique pour réaliser l’ensemble de ces fonctions.

• Busicom approuve cette solution. Le travail fut réalisé en neuf mois sous la direction de Federico Faggin. Le 4004 est né en 1971. C’est le premier microprocesseur.

• Il a autant de puissance de calcul que l’ENIAC. Il utilise un « chemin de données à 4 bits » , ce qui le rend utilisable pour des automatismes ou des calculettes mais non pour construire un ordinateur.

• Intel rachète pour 60 000 $ les droits de Busicom sur le 4004 (peu après, Busicom fit faillite). Il faut trouver d’autres clients. Intel se lance dans une communication active pour convaincre la profession d’écrire des logiciels pour le 4004 et de l’utiliser pour des automatismes comme le contrôle des feux de circulation.

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Organisation

Bus

Entrées

SortiesMicro

proc

esse

ur

Mém

oire

s

Inte

rface

ou

Port

Stockage • du programme • des données

• Gestion du système

• Exécution du programme

• Communication

• Adaptation électrique Microprocesseur 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 , 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 mémoireOpération 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 donnée

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

La puissance de traitement

S’exprime en MIPSMIPS(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.

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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) 10

Micro

proc

esse

ur

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

Inte

rface

Inte

rface

para

llèle

para

llèle

Inte

rface

Inte

rface

série

série

11

Interfaces série et parallèle

Parallèle

Série

12

Les bus 1/2

Bus des Données (bidirectionnel)

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

Bus de commande

Entrées

SortiesMicro

proc

esse

ur

Mém

oire

s

Inte

rface

ou

Port

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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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Du µP au µC

Entrées

Sorties

Micro

proc

esse

ur

Mém

oire

s

Port

Entrées

Sorties

Mém

oire

s+

Micro

proc

esse

ur

+Po

rts

Microprocesseur, mémoires et ports sont des composants.

Microcontrôleur

microprocesseur + mémoires + ports + ...

intégrés dans le même boîtier15

Evolution

A suivre...