Microprocesseurs et Architectures

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Questions and Answers

Quel est le rôle principal du microprocesseur dans une unité centrale ?

Interpréter et exécuter les instructions d'un programme (correct)

Fournir une interface utilisateur

Gérer uniquement la mémoire externe

Sauvegarder des données à long terme

Quel type de mémoire est chargé de stocker les données intermédiaires et les résultats de calculs ?

Mémoire morte (ROM)

Mémoire flash

Mémoire cache

Mémoire vive (RAM) (correct)

Quels éléments sont nécessaires pour créer un système minimum de traitement programmé ?

Unité centrale et périphériques externes uniquement

Un microprocesseur uniquement

Un microprocesseur et un disque dur uniquement

Unité centrale, mémoire principale, interfaces d'entrées/sorties (correct)

Quelle est la fonction des bus dans un système informatique ?

Relier les différents organes du système Signup and view all the answers

Quel processeur est considéré comme le plus puissant en 2022 ?

Intel Core i9 12900HK Signup and view all the answers

Quel est le rôle de l'horloge dans le fonctionnement du microprocesseur ?

Cadencer toutes les activités du microprocesseur Signup and view all the answers

Quelle fonctionnalité est spécifique à la mémoire principale ?

Lire ou écrire des données selon le besoin Signup and view all the answers

Quel type de processeur suit généralement le Intel Core H en puissance en 2022 ?

AMD Ryzen 76800H Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal de l'unité de commande dans un microprocesseur?

Séquencer le déroulement des instructions. Signup and view all the answers

Qu'est-ce que le compteur de programme?

Un registre qui contient l'adresse de la première instruction à exécuter. Signup and view all the answers

Quelle fonction n'est PAS réalisée par l'Unité Arithmétique et Logique (UAL)?

Recherche en mémoire. Signup and view all the answers

Quel élément est responsable de l'organisation de l'exécution des instructions au rythme d'une horloge?

Le bloc logique de commande. Signup and view all the answers

Quel circuit est considéré comme le cœur du microprocesseur?

L'Unité Arithmétique et Logique (UAL). Signup and view all the answers

Quelle des fonctions suivantes est associée à l'UAL?

Mise à 1 ou à 0 d'un bit. Signup and view all the answers

Lequel des éléments suivants n'est pas une opération arithmétique de l'UAL?

Décalage à gauche. Signup and view all the answers

Quel rôle joue le décodeur d'instruction dans le microprocesseur?

Décodera les instructions codées en binaire. Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal de l'unité de traitement dans un microprocesseur ?

Effectuer des opérations arithmétiques et logiques Signup and view all the answers

Parmi les indicateurs d'état, lequel est lié à une addition qui provoque un dépassement de capacité ?

Débordement (OV) Signup and view all the answers

Quel indicateur d'état indique que le résultat d'une opération est nul ?

Zéro (Z) Signup and view all the answers

Quel composant est responsable de stocker le résultat d'une opération effectuée entre deux registres dans une unité de traitement ?

Registre S Signup and view all the answers

Quel est un des rôles de la retenue (Carry : C) après une opération arithmétique ?

Indiquer une opération d'addition qui nécessite un report Signup and view all the answers

Quel indicateur d'état est souvent utilisé dans un programme pour déterminer son exécution future ?

Débordement (OV) Signup and view all the answers

Parmi les suivants, lequel n'est pas un indicateur d'état dans un microprocesseur ?

Entrelacement (E) Signup and view all the answers

Comment les indicateurs d'état influencent-ils le déroulement d'un programme ?

Ils peuvent modifier les instructions exécutées suivant leur état. Signup and view all the answers

Quel processeur a été créé en 1985?

80386 Signup and view all the answers

Quelle est la fréquence maximale atteinte par le 80486?

50 Mhz Signup and view all the answers

Quel est un exemple de processeur CISC?

x86 Signup and view all the answers

Que détermine la fréquence d'horloge d'un processeur?

La technologie des semi-conducteurs et le packaging Signup and view all the answers

Quel processeur a été introduit en 1994?

Pentium Pro Signup and view all the answers

Quelle méthode est considérée comme une solution coûteuse pour augmenter les performances des processeurs?

Augmenter la fréquence d'horloge Signup and view all the answers

Le processeur Pentium III a été créé en quelle année?

1999 Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui affecte le nombre d'instructions qu'un processeur peut exécuter par seconde?

La vitesse maximale de l'horloge Signup and view all the answers

Quel est l'un des compromis à prendre en compte lors du choix d'une architecture?

Performances et coûts Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'un microprocesseur?

Un circuit intégré complexe Signup and view all the answers

Quelle application n'est pas liée à l'utilisation de systèmes à microprocesseurs?

Chaîne hi-fi Signup and view all the answers

Qui a décrit un modèle de machines universelles au 20ème siècle?

John von Neumann Signup and view all the answers

Quelle année a vu la création du premier processeur à bus de donnée?

1971 Signup and view all the answers

Quelle unité n'est pas incluse dans le modèle décrit par von Neumann?

Système de refroidissement Signup and view all the answers

Quel processeur a été le premier à utiliser une architecture 16 bits?

8086 Signup and view all the answers

Quel événement a eu lieu en 1981 concernant Intel?

Association Intel/IBM Signup and view all the answers

Le premier processeur 8 bits a été créé en quelle année?

1972 Signup and view all the answers

Quelle technologie a marqué l'apparition des transistors dans les années 1940?

Les automate Signup and view all the answers

Study Notes

Choisir une architecture

Le choix d'une architecture est un compromis entre différents facteurs comme les performances et les coûts, l'efficacité et la facilité de construction, les performances générales et la simplicité de programmation.

Le microprocesseur

Il est un circuit intégré complexe qui regroupe des fonctions logiques combinatoires et séquentielles.
Il est capable d'interpréter et d'exécuter les instructions d'un programme.
Il a une large gamme d'applications.

Applications du microprocesseur

On retrouve les microprocesseurs dans diverses applications comme les ordinateurs, les PDA, les consoles de jeux, les calculatrices, les téléviseurs, les téléphones portables, les distributeurs automatiques, la robotique, les lecteurs de cartes à puce, de codes-barres, les cartes Raspberry Pi ou Arduino, les automobiles, l'instrumentation, etc.

L'histoire du microprocesseur

Le 19ème siècle marque l'émergence des automates et des machines à calcul.
Au 20ème siècle, Von Neumann propose un modèle de machines universelles avec une mémoire, une unité arithmétique et logique, une unité d'entrée/sortie et une unité de commande.
Les années 1940 voient l'apparition du transistor.
Les années 1950 marquent la sortie du premier circuit intégré.
En 1968, Intel (INTegrated Electronics) est fondée.
En 1971, le 4004 voit le jour. C'est le premier processeur avec un bus de données de 4 bits, une mémoire de 640 B et une fréquence de 0.108 MHz.
En 1972, le 8008 est créé. Il est le premier processeur 8 bits avec 16KB et une fréquence de 0.108 MHz.
En 1974, le 8080 arrive. Il est un processeur 8 bits avec 64KB et 2 MHz.
En 1978, Intel lance le 8086, le premier processeur 16 bits avec 1MB et 5-10 MHz. La même année, le 8088 est créé. Il est également un processeur 8 bits avec 1 MB et 5-10 MHz, utilisé par IBM PC.
En 1981, Intel et IBM collaborent pour le micro-ordinateur PC.
En 1983, le 80286 est conçu (16 bits, 16 MB, 8 à 16 MHz).
En 1985, le 80386 est lancé (32 bits, 4 GB, 25-33 MHz).
En 1989, le 80486 (32 bits) est créé avec une fréquence de base de 33 MHz et allant jusqu'à 50 MHz.
Le Pentium, un processeur 64 bits, arrive en 1993 (60-233 MHz, 4 GB).
Le Pentium Pro est développé en 1994 (64 bits, 150-200 MHz, 4 GB).
La suite des processeurs s’enchaîne avec :
- Pentium II : 1997 (233-400 MHz, 4 GB)
- Pentium III : 1999
- Pentium IV : 2001

Caractéristiques d'un processeur

Les jeux d'instructions qu'il peut exécuter sont :
- Complexe : CISC (beaucoup d'instructions complexes nécessitant plusieurs cycles d'horloge) - Exemple : x86.
- Réduit : RISC (moins d'instructions, utilisant que quelques cycles) - Exemple : PowerPC.
Le nombre de transistors détermine sa puissance de calcul.
La taille des processeurs et le nombre de transistors ont considérablement augmenté au fil du temps.
Le nombre de bits que le processeur peut traiter en une instruction est également un facteur important.
La vitesse maximale de l'horloge détermine le nombre d'instructions qu'il peut exécuter par seconde.
La fréquence d'horloge détermine la durée d'un cycle. Chaque opération nécessite un certain nombre de cycles.
La fréquence d'horloge dépend de la technologie des semi-conducteurs, du packaging et des circuits.

Améliorer les performances des processeurs

L'une des solutions pour améliorer les performances est d'augmenter la fréquence d'horloge. Cependant, cette solution a des limites techniques et peut devenir coûteuse.
Généralement, les processeurs Intel core H de référence (core i7 12700 et core i9 12900H/12900HK) sont parmi les plus puissants, suivis des AMD Ryzen 7 6800H et 96900H XI.

Architecture interne d'un microprocesseur

Un microprocesseur nécessite un système minimum pour traiter les informations. Ce système comprend :
- une unité centrale (CPU)
- une mémoire principale
- des interfaces d'entrées / sorties.
Ces composants sont reliés par des voies de communication appelées bus.

L'unité centrale (CPU)

Elle est composée du microprocesseur qui est chargé de :
- interpréter et d'exécuter les instructions d'un programme
- lire ou sauvegarder les résultats en mémoire
- communiquer avec les unités d'échange.
L'activité du microprocesseur est cadencée par une horloge.

La mémoire principale

Elle stocke les instructions des programmes en cours d'exécution et les données associées.
Elle est souvent composée de :
- une mémoire vive (RAM)
- une mémoire morte (ROM)
La mémoire vive permet de stocker les données intermédiaires ou les résultats de calculs.
On peut lire et écrire dans la mémoire vive.

L'unité de commande

Elle est la machine qui exécute des ordres élémentaires de manière séquentielle sur des données.
C'est donc une machine algorithmique qui manipule des données en effectuant des opérations telles que l'addition, la multiplication, etc.
Elle gère la consommation et la production de données traitées.
Elle séquence le déroulement des instructions.
Elle recherche en mémoire l'instruction à exécuter.
Elle assure le décodage des instructions binaires.
Elle prépare l'instruction suivante.
Elle est composée de :
- un compteur de programme
- un registre d'instruction
- un décodeur d'instruction
- un bloc logique de commande (ou séquenceur).

L'unité de traitement

Elle est le cœur du microprocesseur.
Elle regroupe les circuits assurant les traitements nécessaires à l'exécution des instructions.
Elle est composée d'une unité arithmétique et logique (UAL) qui effectue les opérations suivantes :
- Arithmétiques : addition, soustraction, multiplication et division.
- Logiques : ET, OU, OU exclusif.
- Comparaison, décalage à droite ou à gauche, incrémentation, décrémentation, mise à 1 ou à 0 d'un bit, test de bit.

Le registre d'état

C'est un ensemble de bascules d'état.
Chaque bit est un indicateur dont l'état dépend du résultat de la dernière opération effectuée.
Ils sont appelés indicateurs d'état, flags ou drapeaux.
Le test de leur état conditionne souvent le déroulement de la suite du programme.
Des exemples d'indicateurs sont :
- retenue (carry : C)
- retenue intermédiaire (Auxiliary-Carry : AC)
- signe (Sign : S)
- débordement (overflow : OV )
- zéro (Z)
- parité (Parity : P)

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Description

Ce quiz explore le choix des architectures et les applications des microprocesseurs. Il aborde leur fonctionnement, leur histoire, ainsi que les différents domaines où ils sont utilisés. Testez vos connaissances sur ce sujet fondamental en électronique et informatique.