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Comment fonctionne un processeur

Le processeur ou l’unité centrale de traitement (UCT), aussi appelé communément CPU (central processing unit) est un composant nécessaire au fonctionnement d’un ordinateur. Il sert à exécuter les instructions machine des programmes informatiques. Un processeur de base est séparé en deux parties : l’unité de contrôle et l’unité de traitement.

Unité de traitement

L’unité de traitement est composée de trois éléments :

  • L’unité arithmétique et logique
  • L’unité de calcul en virgule flottante
  • L’unité multimédia

Les deux derniers ont été rajoutés au premier pour optimiser les performances des processeurs. Nous allons donc nous concentrer seulement sur l’unité arithmétique et logique. Celle-ci, appelé Arithmetic and Logical Unit en anglais, est composé de circuits électroniques qui sont connectés logiquement pour réaliser des opérations arithmétiques ou logiques. Il y a trois types de conditions pour les opérations logiques :

  • La condition égale à
  • La condition plus grand que
  • La condition plus petit que

Puisque qu’un ordinateur peut tester plus qu’une condition à la fois, cela créer six relations logiques :

  • Égale à
  • Plus petit que
  • Plus grand que
  • Plus petit égale à
  • Plus grand égale à
  • N’est pas égale

L’unité arithmétique peut aussi réaliser quatre types d’opérations arithmétiques :

  • Addition
  • Soustraction
  • Multiplication
  • Division

Unité de contrôle

L’unité de contrôle communique avec la mémoire vive et l’unité de traitement. Elle est elle-même composer de quatre composantes :

  • Le compteur de programme
  • Le registre d’instruction
  • Le décodeur d’instruction
  • Le séquenceur

Le compteur de programme contient un registre contenant l’adresse de la prochaine instruction à exécuter dans la mémoire vive. Il débute donc à l’adresse de la première instruction du programme et sera incrémenté automatiquement pour pointer la prochaine instruction. Le registre d’instruction contient l’instruction en cours de traitement. Chaque opération que le processeur fait est codé, ce qui veut dire qu’il ne peut pas être modifié ou changé par d’autres codes. Pour exécuter une instruction, le processeur transmet l’adresse se trouvant dans le compteur de programme à la mémoire vive, la mémoire retourne au processeur l’adresse du code de l’instruction qui va être stocker dans le registre d’instruction. Ainsi, le registre d’instructions contient la prochaine instruction à être exécutée par le processeur. L’instruction va être transféré au décodeur d’instructions par un bus de donnée. Le décodeur d’instructions est chargé d’interpréter l’instruction pour quelle opération faire et comment aller chercher les opérandes nécessaires. Le séquenceur sert à exécuter les instructions comme une horloge et il élabore des signaux de synchronisation du processeur grâce au décodeur d’instruction et du registre d’état.

Opération du processeur

  1. La recherche de l’instruction

La première étape va donc chercher une instruction dans la mémoire vive de l’ordinateur, qui est déterminé par le compteur de programme. L’adresse de la prochaine instruction est stockée dans la mémoire de programme.

  1. L’interprétation de l’instruction

La deuxième étape commence par découper l’instruction en plusieurs parties. La valeur de l’instruction est déterminée par le jeu d’instruction. Une partie d’une instruction indique souvent une opération à faire. Les restes indiquent les opérandes à utiliser.

  1. L’exécution de l’instruction

La troisième étape utilise les différentes parties. L’unité arithmétique et logique est connecté à deux entrées et une sortie. Les entrées contiennent les nombres et la sortie le résultat.

  1. L’écriture du résultat

La quatrième étape consiste à écrire les résultats en mémoire. Les résultats sont aussi stockés dans un registre interne pour accéder au résultat pour les prochaines instructions.

comment_fonctionne_un_processeur.txt · Dernière modification: 2019/03/22 20:45 par 1733518