Fonctionnement d'un ordinateur depuis zéro

More documents

Recommendations

Info

$Rédigez des documents de qualité avec Latex Noël-Arnaud Maguis$

$Chapitre 1 : Qu'est-ce que Latex - Site du Zéro$

Sommaire 2/343 Sommaire ........................................................................................................................................... 2 Lire aussi ............................................................................................................................................ 6 Fonctionnement d'un ordinateur depuis zéro ..................................................................................... 8 Partie 1 : Tout ça rien qu'avec des 0 et des 1 ! ................................................................................... 9 Un ordinateur, c'est très bête : ça ne sait pas compter jusqu'à deux ! ............................................................................. 9 Binaire et nombres entiers .......................................................................................................................................................................................... 9 Les entiers positifs ..................................................................................................................................................................................................... 11 Les entiers négatifs ................................................................................................................................................................................................... 11 Nombres à virgule ..................................................................................................................................................................................................... 14 La virgule fixe ............................................................................................................................................................................................................ 15 La virgule flottante ..................................................................................................................................................................................................... 15 Exceptions et arrondis ............................................................................................................................................................................................... 18 Codage du texte ........................................................................................................................................................................................................ 19 Standard ASCII .......................................................................................................................................................................................................... 19 Unicode ..................................................................................................................................................................................................................... 20 Nos bits prennent la porte ! ............................................................................................................................................. 22 Codage NRZ ............................................................................................................................................................................................................. 22 Transistors ................................................................................................................................................................................................................. 23 Loi de Moore ............................................................................................................................................................................................................. 24 Portes logiques ......................................................................................................................................................................................................... 25 La porte NON ............................................................................................................................................................................................................ 26 La porte ET ................................................................................................................................................................................................................ 28 La porte OU ............................................................................................................................................................................................................... 28 Porte XOR ................................................................................................................................................................................................................. 29 Porte NAND ............................................................................................................................................................................................................... 29 Porte NOR ................................................................................................................................................................................................................. 30 Créons nos circuits ! ........................................................................................................................................................ 31 Circuits combinatoires ............................................................................................................................................................................................... 32 Tables de vérité ......................................................................................................................................................................................................... 32 Équations logiques .................................................................................................................................................................................................... 33 Méthode des Minterms .............................................................................................................................................................................................. 34 Simplifications du circuit ............................................................................................................................................................................................ 35 Mais ........................................................................................................................................................................................................................... 37 Mémorisation et circuits séquentiels ......................................................................................................................................................................... 37 Comment donner de la mémoire à nos circuits ? ...................................................................................................................................................... 37 Niveau circuits ........................................................................................................................................................................................................... 38 Bascules et mémoires ............................................................................................................................................................................................... 39 Tic, Tac, Tic, Tac : Le signal d'horloge ....................................................................................................................................................................... 43 L'horloge .................................................................................................................................................................................................................... 44 Et dans nos PC ? ...................................................................................................................................................................................................... 45 Partie 2 : Architecture de base .......................................................................................................... 46 C'est quoi un ordinateur ? ............................................................................................................................................... 47 Numérique versus analogique .................................................................................................................................................................................. 47 L'immunité au bruit .................................................................................................................................................................................................... 47 Ordinateurs ................................................................................................................................................................................................................ 49 Automates ................................................................................................................................................................................................................. 49 Programme ............................................................................................................................................................................................................... 50 Les composants de base d'un ordinateur ................................................................................................................................................................. 51 Mémoire .................................................................................................................................................................................................................... 51 Bus de communication .............................................................................................................................................................................................. 52 Processeur ................................................................................................................................................................................................................ 53 La gestion de la mémoire ................................................................................................................................................ 56 Deux mémoires pour le prix d'une ............................................................................................................................................................................. 57 Séparation matérielle des mémoires ......................................................................................................................................................................... 57 Architecture modifiée ................................................................................................................................................................................................ 59 La pile ........................................................................................................................................................................................................................ 60 Pile, Tas et Mémoire Statique .................................................................................................................................................................................... 60 La pile ........................................................................................................................................................................................................................ 61 Last Input First Output ............................................................................................................................................................................................... 62 Machines à pile et successeurs ................................................................................................................................................................................ 63 Machines à pile ......................................................................................................................................................................................................... 63 Machines à accès aléatoire ....................................................................................................................................................................................... 66 Les hybrides .............................................................................................................................................................................................................. 67 Partie 3 : Processeur et Assembleur ................................................................................................. 70 Langage machine et Assembleur .................................................................................................................................... 70 Instructions ................................................................................................................................................................................................................ 70 C'est quoi une instruction ? ....................................................................................................................................................................................... 70 Représentation en binaire d'une instruction .............................................................................................................................................................. 72 Jeux d'instruction ....................................................................................................................................................................................................... 72 RISC vs CISC ............................................................................................................................................................................................................ 72 Jeux d'instructions spécialisés .................................................................................................................................................................................. 74 Et pour nos ordinateurs ? .......................................................................................................................................................................................... 74 Registres ................................................................................................................................................................................................................... 75 A quoi servent ces registres ? ................................................................................................................................................................................... 75 www.siteduzero.com
Sommaire 3/343 Noms de registre ....................................................................................................................................................................................................... 77 Registres architecturaux ............................................................................................................................................................................................ 77 8, 16, 32, 64 bits : une histoire de taille des registres ............................................................................................................................................... 77 Codage d'une instruction ........................................................................................................................................................................................... 78 Opcode ...................................................................................................................................................................................................................... 78 Modes d'adressage ................................................................................................................................................................................................... 79 Longueur d'une instruction ........................................................................................................................................................................................ 81 Classes d'architectures ............................................................................................................................................................................................. 81 A accumulateur unique .............................................................................................................................................................................................. 81 Architectures registre-mémoire ................................................................................................................................................................................. 82 Load-store ................................................................................................................................................................................................................. 82 A pile .......................................................................................................................................................................................................................... 83 A accès mémoire strict .............................................................................................................................................................................................. 84 Un peu de programmation ! ............................................................................................................................................ 85 C'est un ordre, éxecution ! ........................................................................................................................................................................................ 85 Passage à l'instruction suivante ................................................................................................................................................................................ 85 Les exceptions .......................................................................................................................................................................................................... 86 Et que ca saute ! ....................................................................................................................................................................................................... 86 Instructions de test .................................................................................................................................................................................................... 86 Branchements ........................................................................................................................................................................................................... 87 Structures de contrôle, tests et boucles .................................................................................................................................................................... 89 Le Si...Alors ............................................................................................................................................................................................................... 89 Si...Alors...Sinon ........................................................................................................................................................................................................ 90 Boucles ..................................................................................................................................................................................................................... 91 Sous-programmes : c'est fait en quoi une fonction ? ................................................................................................................................................ 93 A quoi ça sert ? .......................................................................................................................................................................................................... 93 Retour vers la future (instruction) ! ............................................................................................................................................................................ 96 Paramètres et arguments .......................................................................................................................................................................................... 97 Une histoire de registres ........................................................................................................................................................................................... 98 Valeur de retour ......................................................................................................................................................................................................... 99 Variables automatiques ........................................................................................................................................................................................... 100 Plusieurs piles ......................................................................................................................................................................................................... 100 Tableaux .................................................................................................................................................................................................................. 100 Comment sont implémentés les tableaux ? ............................................................................................................................................................ 101 Autrefois .................................................................................................................................................................................................................. 102 Indexed absolute ..................................................................................................................................................................................................... 102 Register indirect ...................................................................................................................................................................................................... 103 Base plus index ....................................................................................................................................................................................................... 103 Les circuits d'une unité de calcul .................................................................................................................................. Décalages et rotations ............................................................................................................................................................................................ 105 Décalages et rotations ............................................................................................................................................................................................ 105 Multiplexeurs ........................................................................................................................................................................................................... 107 Décaleur logique ..................................................................................................................................................................................................... 108 Décaleur arithmétique .............................................................................................................................................................................................. 111 Rotateur ................................................................................................................................................................................................................... 112 Barell shifter ............................................................................................................................................................................................................. 112 Addition .................................................................................................................................................................................................................... 112 L'algorithme de base ............................................................................................................................................................................................... 112 Les briques de base d'un additionneur .................................................................................................................................................................... 113 L'additionneur à propagation de retenue ................................................................................................................................................................. 115 L'additionneur à sélection de retenue ...................................................................................................................................................................... 115 D'autres additionneurs, plus rapides ....................................................................................................................................................................... 117 Soustraction ............................................................................................................................................................................................................. 118 L'algorithme ............................................................................................................................................................................................................. 118 Le circuit .................................................................................................................................................................................................................. 118 Comparaison ........................................................................................................................................................................................................... 119 Multiplication ............................................................................................................................................................................................................ 119 Algorithme naïf ........................................................................................................................................................................................................ 119 On peut faire mieux ................................................................................................................................................................................................. 121 La division ............................................................................................................................................................................................................... 122 Division à restauration ............................................................................................................................................................................................. 122 Division sans restauration ....................................................................................................................................................................................... 125 La division SRT ....................................................................................................................................................................................................... 125 Les dépassements de capacité ............................................................................................................................................................................... 125 Entiers strictement positifs, non signés ................................................................................................................................................................... 126 Complément à deux ................................................................................................................................................................................................ 126 Il y a quoi dans un processeur ? ................................................................................................................................... 127 Execution d'une instruction ..................................................................................................................................................................................... 127 Instruction d'accès mémoires .................................................................................................................................................................................. 127 Instruction de calcul ................................................................................................................................................................................................ 128 L'intérieur d'un processeur ...................................................................................................................................................................................... 129 Unités de calcul ....................................................................................................................................................................................................... 130 Vu de l’extérieur ...................................................................................................................................................................................................... 131 A l'intérieur d'une unité de calcul ............................................................................................................................................................................. 132 Unités annexes ........................................................................................................................................................................................................ 135 Registres, accumulateurs, et communication avec la mémoire .............................................................................................................................. 135 Architectures à accumulateur .................................................................................................................................................................................. 136 Register File ............................................................................................................................................................................................................ 136 Plusieurs register files ............................................................................................................................................................................................. 138 Communication avec la mémoire ............................................................................................................................................................................ 138 Bus interne au processeur ...................................................................................................................................................................................... 139 Une histoire de connexion ....................................................................................................................................................................................... 139 Chemin de donnée à un seul bus ........................................................................................................................................................................... 139 www.siteduzero.com 104
Page 1: Fonctionnement d'un ordinateur depu
Page 5 and 6: Sommaire 5/343 Ordre des requêtes
Page 7 and 8: Lire aussi 7/343 Le Reorder Buffer
Page 9 and 10: Fonctionnement d'un ordinateur depu
Page 11 and 12: Partie 1 : Tout ça rien qu'avec de
Page 47 and 48: Partie 2 : Architecture de base 47/
Page 53 and 54:
Partie 2 : Architecture de base 53/
Page 55 and 56:
Page 57 and 58:
Page 59 and 60:
Page 61 and 62:
Page 63 and 64:
Page 65 and 66:
Page 67 and 68:
Page 69 and 70:
Page 71 and 72:
Partie 3 : Processeur et Assembleur
Page 73 and 74:
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
Page 105 and 106:
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Page 111 and 112:
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126:
Page 127 and 128:
Page 129 and 130:
Page 131 and 132:
Page 133 and 134:
Page 135 and 136:
Page 137 and 138:
Page 139 and 140:
Page 141 and 142:
Page 143 and 144:
Page 145 and 146:
Page 147 and 148:
Page 149 and 150:
Page 151 and 152:
Page 153 and 154:
Page 155 and 156:
Page 157 and 158:
Page 159 and 160:
Page 161 and 162:
Page 163 and 164:
Partie 4 : Mémoires 163/343 Oui, e
Page 165 and 166:
Partie 4 : Mémoires 165/343 Les m
Page 167 and 168:
Partie 4 : Mémoires 167/343 Bus d'
Page 169 and 170:
Partie 4 : Mémoires 169/343 Bus mu
Page 171 and 172:
Partie 4 : Mémoires 171/343 (SRAM,
Page 173 and 174:
Partie 4 : Mémoires 173/343 Quand
Page 175 and 176:
Partie 4 : Mémoires 175/343 Commen
Page 177 and 178:
Partie 4 : Mémoires 177/343 C'est
Page 179 and 180:
Partie 4 : Mémoires 179/343 Ce mon
Page 181 and 182:
Partie 4 : Mémoires 181/343 Logiqu
Page 183 and 184:
Partie 4 : Mémoires 183/343 Contr
Page 185 and 186:
Partie 4 : Mémoires 185/343 (souve
Page 187 and 188:
Partie 4 : Mémoires 187/343 Ainsi,
Page 189 and 190:
Partie 4 : Mémoires 189/343 mémoi
Page 191 and 192:
Partie 4 : Mémoires 191/343 Comme
Page 193 and 194:
Partie 4 : Mémoires 193/343 lire o
Page 195 and 196:
Partie 4 : Mémoires 195/343 En fai
Page 197 and 198:
Partie 4 : Mémoires 197/343 Mémoi
Page 199 and 200:
Partie 4 : Mémoires 199/343 adress
Page 201 and 202:
Partie 4 : Mémoires 201/343 Et min
Page 203 and 204:
Partie 4 : Mémoires 203/343 Si vou
Page 205 and 206:
Partie 4 : Mémoires 205/343 Qui pl
Page 207 and 208:
Partie 4 : Mémoires 207/343 Avec l
Page 209 and 210:
Page 211 and 212:
Partie 4 : Mémoires 211/343 Premie
Page 213 and 214:
Partie 4 : Mémoires 213/343 Petite
Page 215 and 216:
Partie 4 : Mémoires 215/343 Sur ce
Page 217 and 218:
Page 219 and 220:
Partie 4 : Mémoires 219/343 conten
Page 221 and 222:
Partie 5 : Périphériques, bus, et
Page 223 and 224:
Page 225 and 226:
Page 227 and 228:
Page 229 and 230:
Page 231 and 232:
Page 233 and 234:
Page 235 and 236:
Page 237 and 238:
Page 239 and 240:
Page 241 and 242:
Page 243 and 244:
Page 245 and 246:
Page 247 and 248:
Page 249 and 250:
Partie 6 : Hiérarchie mémoire 249
Page 251 and 252:
Page 253 and 254:
Page 255 and 256:
Page 257 and 258:
Page 259 and 260:
Page 261 and 262:
Page 263 and 264:
Page 265 and 266:
Page 267 and 268:
Page 269 and 270:
Page 271 and 272:
Page 273 and 274:
Page 275 and 276:
Page 277 and 278:
Page 279 and 280:
Page 281 and 282:
Page 283 and 284:
Page 285 and 286:
Page 287 and 288:
Partie 7 : Le parallélisme d'instr
Page 289 and 290:
Page 291 and 292:
Page 293 and 294:
Page 295 and 296:
Page 297 and 298:
Page 299 and 300:
Page 301 and 302:
Page 303 and 304:
Page 305 and 306:
Page 307 and 308:
Page 309 and 310:
Page 311 and 312:
Page 313 and 314:
Page 315 and 316:
Page 317 and 318:
Page 319 and 320:
Page 321 and 322:
Page 323 and 324:
Page 325 and 326:
Page 327 and 328:
Page 329 and 330:
Page 331 and 332:
Page 333 and 334:
Page 335 and 336:
Page 337 and 338:
Page 339 and 340:
Page 341 and 342:
show all

Fonctionnement d'un ordinateur depuis zéro

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?