Composantes d'un Microprocesseur

Composantes d'un Microprocesseur

• Le microprocesseur, aussi connu sous le nom d'Unité Centrale de Traitement (UCT ou CPU), est le cerveau de l'ordinateur.
• Il exécute les instructions des programmes en traitant les données.
• Il réalise des opérations arithmétiques et logiques, contrôle le flux des instructions et gère les communications entre les composants.
• Le CPU récupère des instructions de la mémoire, les décode, les exécute et stocke les résultats si nécessaire.

Mémoire

• La mémoire est essentielle au stockage temporaire des données et des instructions.
• La RAM (mémoire vive) est une mémoire volatile qui stocke les données en cours d'utilisation.
• La mémoire cache est une mémoire rapide qui stocke temporairement les données fréquemment utilisées par le CPU, améliorant les performances.
• La mémoire secondaire, comme le disque dur, stocke les données de manière permanente.

Périphériques

• Les périphériques d'entrée permettent à l'utilisateur de fournir des données à l'ordinateur (ex. clavier, souris).
• Les périphériques de sortie permettent à l'ordinateur de communiquer des informations à l'utilisateur (imprimantes, interface).
• Les périphériques de stockage permettent de conserver les données à long terme (ex. disques durs, clés USB).

Interactions avec le Bus

• Le CPU, la mémoire et les périphériques communiquent via des bus.
• Le bus de données permet de transférer les données entre ces composants.
• Le bus de contrôle gère les signaux pour orchestrer le transfert des données, indiquant quel composant peut accéder au bus à un moment donné.
• Le bus d'adresse transporte les adresses des données ou des instructions que le CPU souhaite lire ou écrire.

Unité de Contrôle

• L'unité de contrôle, située dans le CPU, séquence et coordonne toutes les activités du processeur.
• Elle décode les instructions récupérées en mémoire et déclenche les opérations appropriées (calculs, transferts de données, etc.).
• Elle gère l'ordre d'exécution des instructions en fonction du programme.

Pipeline de Traitement

• Pour améliorer l'efficacité, le CPU peut utiliser un pipeline.
• Le pipeline permet d'exécuter plusieurs étapes d'instructions (récupérer, décoder, exécuter) simultanément pour différentes instructions, accélérant le traitement.

Niveaux d'Abstraction

• Le niveau application (L5) représente les applications utilisateur comme Microsoft Word ou Google Chrome.
• Le système d'exploitation (L4) gère les ressources physiques et les accès, la mémoire, le multitâche et l'interface graphique.
• L'architecture des instructions (L3) donne la vue du programmeur, définissant l'ensemble des instructions, les registres accessibles, les types d'instructions et le contrôle des entrées/sorties.
• La microarchitecture (L2) décrit le processeur au niveau logique, incluant les registres, le cache, les pipelines et la prédiction de branchement.
• Le niveau dispositif (L1) représente les composants physiques du processeur.

Instructions (Micro-ordinateurs)

• Les instructions offrent flexibilité et universalité.
• Elles nécessitent une autonomie (batterie) et une vitesse d'exécution plus lente.
• Le cache d'instructions est généralement utilisé pour accélérer l'exécution.

RISC (Reduced Instruction Set Computing)

• Les instructions RISC sont simples et s'exécutent rapidement.
• Une instruction est exécutée par période d'horloge.
• Requiert plus de mémoire que CISC.

CISC (Complex Instruction Set Computing)

• CISC utilise des instructions plus complexes.
• Requiert moins de mémoire que RISC.

Cache de Données

• Le cache de données stocke temporairement les données fréquemment utilisées.
• Le dirty bit indique si le bloc de données a été modifié.

Concepts Importants

• LRU (Least Recently Used) : Algorithme de remplacement de cache qui supprime les données les moins utilisées.
• Context Switch: Processus de changement de contexte d'exécution entre différents programmes ou processus.