Fonctionnement d'un ordinateur depuis zéro

Partie 3 : Processeur et Assembleur 85/343
Un peu de programmation !
Notre processeur va exécuter des programmes, fabriqués à l'aide de ce qu'on appelle un langage de programmation. Ces
langages de programmations sont des langages qui permettent à un humain de programmer plus ou moins facilement un
ordinateur pour que celui-ci fasse ce qu'on veut. Ces langages de programmations ont influencés de façon notable les jeux
d'instructions des processeurs modernes : de nombreux processeurs implémentent des instructions spécialement conçues pour
faciliter la traduction des "briques de base" de certains langages de programmation en une suite d'instructions machines. Ces
fameuses "briques de base" sont ce que l'on appelle les structures de contrôle.
Autant prévenir tout de suite : j'ai fait en sorte que même quelqu'un qui ne sait pas programmer puisse comprendre cette partie.
Ceux qui savent déjà programmer auront quand même intérêt à lire ce chapitre : il leur permettra de savoir ce qui se passe quand
leur ordinateur exécute du code. De plus, ce chapitre expliquera beaucoup de notions concernant les branchements et les
instructions de test, survolées au chapitre précédent, qui serviront plus tard quand on abordera la prédiction de branchement et
d'autres trucs du même acabit. Et c'est sans compter que vous allez apprendre des choses intéressantes, comme l'utilité de la pile
dans les architectures actuelles.
C'est un ordre, éxecution !
On va commencer ce chapitre par quelques rappels. Vous savez déjà qu'un programme est une suite d'instructions stockée dans
la mémoire programme. Lorsqu'on allume le processeur, celui-ci charge automatiquement la première instruction du programme : il
est conçu pour. Puis, il va passer à l'instruction suivante et l'exécuter. Notre processeur poursuivra ainsi de suite, en passant
automatiquement à l'instruction suivante, et exécutera les instructions du programme les unes après les autres.
Il fera ainsi jusqu'à la dernière instruction de notre programme. Celle-ci est souvent une instruction qui permet de stopper
l'exécution du programme au point où il en est (du moins si le programme ne boucle pas indéfiniment). Cette fameuse instruction
d'arrêt est souvent exécutée par le programme, histoire de dire : "j'ai fini" ! Ou alors pour dire : "j'ai planté !" .
Certains processeurs modernes fonctionnent d'une manière légèrement différente de ce qu'on vient de voir. Par exemple,
ils peuvent éxecuter plusieurs instructions à la fois, ou peuvent exécuter les instructions d'un programme dans un ordre
différent de celui imposé par notre programme. On verra cela plus tard, dans la suite du tutoriel. Qui plus est, il existe
une classe de processeurs un peu spéciaux, qui n'utilise pas de registre d'adresse d'instruction et n’exécute pas
vraiment les instructions dans l'ordre imposé par un programme qui demanderait de les exécuter unes par unes, en série
: il s'agit des fameuses architectures dataflow !
Passage à l'instruction suivante
Il est évident que pour éxecuter une suite d'instructions dans le bon ordre, notre ordinateur doit savoir quelle est la prochaine
instruction à exécuter. Il faut donc que notre processeur se souvienne de cette information quelque part : notre processeur doit
donc contenir une mémoire qui stocke cette information. C'est le rôle du registre d'adresse d'instruction, aussi appelé Program
Counter. Ce registre stocke l'adresse de la prochaine instruction à exécuter. Cette adresse permet de localiser l'instruction
suivante en mémoire. Cette adresse ne sort pas de nulle part : on peut la déduire de l'adresse de l'instruction en cours d’exécution
par divers moyens plus ou moins simples qu'on verra dans la suite de ce tutoriel.
Program Counter
Ce calcul peut être fait assez simplement. Généralement, on profite du fait que ces instructions sont exécutées dans un ordre bien
précis, les unes après les autres. Sur la grosse majorité des ordinateur, celles-ci sont placées les unes à la suite des autres dans
l'ordre où elles doivent être exécutées. L'ordre en question est décidé par le programmeur. Un programme informatique n'est donc
qu'une vulgaire suite d'instructions stockée quelque part dans la mémoire de notre ordinateur.
Par exemple :
Adresse Instruction
0 Charger le contenu de l'adresse 0F05
1 Charger le contenu de l'adresse 0555
2 Additionner ces deux nombres
3 Charger le contenu de l'adresse 0555
4 Faire en XOR avec le résultat antérieur
... ...
www.siteduzero.com