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1.
Structureetfonctionnementd’unordinateur3
1.1
Structured’unemachineVonNeumann3
1.2
Lefonctionnementsimplifié
d'
unordinateur4
1.3
Lerô
ledusystè
med'
exploitation7
2.
Repré
sentationdesdonné
esetdesinstructionsenmachine11
2.1
Codagedesdonné
es11
2.2
esenmachine13
2.3
Codagedesinstructions19
3.
Compilation23
3.1
Langagesdeprogrammation23
3.2
Lanotiondecompilation24
3.3
Fonctionnalité
sd’uncompilateur25
3.5
Etapesd'
unecompilation26
3.6
Lacompilationd’unpetitlangageé
volué
enMAMIAS27
3.7
Lacompilationd’unprogrammeC31
Structureetfonctionnementd’unordinateur
Nousallonsexaminerdanscechapitrelemodedefonctionnementd’unordinateurpourcomprendrecequisepasselorsdel’exé
cutiond’unprogramme.Lemodedefonctionnementdé
criticis’appliqueauxordinateurspossé
dantunearchitecturedetype«
VonNeumann
»
(laplupartdesordinateursactuels)..
Remarquepré
liminaire
Unordinateurfonctionnesurlecouranté
lectriquequipeutê
tredansdeuxé
tatsdiffé
rents(passantvs.nonpassant).L’unité
debaseeninformatiqueestdoncl’unité
binaireoubit(binaryunit).Toutefois,lebitestuneunité
d’informationtroppetitepourservird’unité
demesure.Lesquantité
sdemé
moiresdontdisposeunordinateursemesurentenfaitenoctets,unocteté
tantunesé
quencede8bits.Onregroupeé
galementlesbitsenmots,unmoté
tantconstitué
engé
né
raldequelquesoctets.Onparlealorsd’architecture8,16,32,64ou128bits.Unearchitecture8bitsestunearchitectureoù
lemotoccupe1octet.Unearchitecture128bitsestunearchitectureoù
unmotoccupe16octets.LesPCactuelsparexemplesontdesmachines32bits(i.e.unmotoccupe32bits,soit4octets).
Pourdé
criredesquantité
moireplusimportantes,onutilise
Unité
Abré
viation
Valeur
bit
octet
8bits
Kilo-octet
Ko
1024octets
Mega-octet
Mo
1024Ko
Giga-octet
Go
1024Mo
Té
ra-octet
To
1024Go
(notez
1024=210)
Structured’unemachineVonNeumann
DansunemachineVonNeumann,ondistinguetraditionnellementdeuxparties
-L’unité
centralequiassurelestockageetletraitementdesdonné
esainsiquelestockagedesprogrammesetdesré
sultats.
d’é
changequiaenchargedescommunicationsavecl’exté
rieur
entré
edesdonné
esetdesprogrammes
;
sortiedesré
sultats.Leclavier,lemoniteur,lasourisetl’ensembledespé
riphé
riquesrelè
ventdoncdecettenotionabstraited’unité
change.
Nousnousinté
ressonsplusparticuliè
rementà
l’unité
centrale.Ellesecomposedesé
lé
mentssuivants
-Lamé
moirecentralequipermetdestockerlesdonné
esetlesprogrammes.
-Leprocesseur(ComputingProcessingUnitouCPU)quiinterprè
teetexé
cutelesprogrammes.Leprocesseursecomposededeuxunité
sfonctionnellementsé
paré
es
oL’unité
arithmé
tiqueetlogique(UAL)estlazoneduCPUquieffectuelesopé
rationsarithmé
tiquesetlogiques(lesré
sultatsintermé
diairessontstocké
sdansdesmé
moiresappelé
sregistres).
decommande(UC)dirigelefonctionnementdetouteslesautresunité
s(UAL,Mé
moire,Entré
es/Sorties)enleurfournissantdessignauxdecadenceetdecommande.
Desbuspermettentdetransmettredesdonné
es(danslesdeuxsens)entreleprocesseuretlamé
moire.Ilexistetroistypesdebus
lebusdedonné
esquisertà
transporterlesargumentsd’uneopé
ration,lebusd’adressesquipermetd’identifierlacasemé
moireconcerné
eparl’opé
rationencoursetenfinlebusdecommandesquidé
terminel’opé
rationà
effectuer.
Lespremiersordinateursé
taientcomposé
sd’uneunité
centraleetdepé
riquesgé
ré
sdirectementparl’unité
centrale.Desinstructionsspé
cialespermettaientdecopierdesdonné
esd’unpé
riqueversunautreoude/verslamé
moirecentrale.L’unité
centralealternaitdoncdesphasesdecalculs(additions,soustractions,etc.surdesregistres)etdesphasesditesd’entré
es/sorties(quanddesdonné
esdevaientê
trecopié
esoulues
parexemple,unprogrammepourê
treexé
cuté
doitd’abordê
d’undisqueverslamé
moirecentrale).Orlesaccè
sauxpé
riquessonttrè
slents(comparé
sauxtempsd’accè
senmé
moirecentrale)etilfautcependantsouventlireoué
criresurundisqueouuneimprimante.Leprocesseursetrouvealorspendantcetempssous-utilisé
.
Unepremiè
reidé
epouramé
liorercettesituationconsisteà
traiterà
partlestâ
chesdelectureetd’é
crituresurlespé
riques(disquedur,disquette,imprimante)enlesconfiantà
unprogrammespé
cialisé
.Onassociealorsà
chaquepé
riquedemê
metype(i.e.utilisantlamê
memé
thodedegestiondesdonné
es)uncontrô
leur.Lecontrô
leursertd’intermé
diaireentrelebus(relié
à
lamé
moirecentrale)etunensembledepé
riquesdemê
metypedontilassurelecontrô
le.
Plusconcrè
tement,imaginonsquel’utilisateurdemandeà
copierenmé
moirecentraleunfichierpré
sentsurledisqueD.Cettedemandevacorrespondreà
uneinstruction,exé
eparl’unité
centrale,quiseré
duiraicià
envoyerunecommandesurlebusrelié
aucontrô
leurassocié
audisqueD.Cettecommandespé
cifieralenomdufichiersurledisqueetl’emplacementoù
ildoitê
enmé
moirecentrale.Aprè
scetenvoi,l’unité
centralepourracontinuerà
exé
cuterd’autresinstructions.Pendantcetemps,lecontrô
leurrecevral’instructionetl’exé
cutera,cequipourrané
cessiterpourluiplusieurspasdecalculs,pendantlesquelsl’unité
centralepourracontinuerd’avancer.Quandlecontrô
leuraterminé
ilpeuteninformerl’unité
centraleaumoyend’unsignalappelé
interruption.Ils’agitd’uncodeenvoyé
surunepartiespé
cialedubusetrecopié
dansunregistrespé
cialdel’unité
centrale
leregistredesinterruptions.L’unité
centraleestainsiinformé
equelacopiedemandé
eabiené
té
effectué
eetpeutexé
cuterdesinstructionsutilisantcesdonné
esenmé
moirecentrale.
Lasituationquenousvenonsdebrosserpeutencoreê
treamé
lioré
eené
vitantquelamé
moirecentralesoitlaseulemé
moireutilisé
epourexé
cuterlesinstructions.Ondisposepourceladediffé
rentsmoyens
-utiliserdesmé
moirescaches.Unemé
moirecachesertd’intermé
diaireentrelamé
moirecentraleetl’unité
decalcul.D’accè
splusrapidequelamé
moirecentrale,elleestutilisé
epourfairedescopiesdedonné
esanticipé
esentrelesadressesenmé
moirecentraleetlesregistres.
moirestampons.Lestamponssontdesmé
moiresauxiliairesdanslescontrô
leursdepé
riques.Aulieud’é
crireparexemple,à
chaquedemanded’é
critured’uncaractè
re,surlepé
riqueconcerné
oné
criradansuntamponducontrô
leur.cen’estqu’unefoisletamponrempli,qu’ontransmettralademanded’é
crituresurlepé
rique.Lamé
moirecentraleestainsimoinssouventsollicité
eparlespé
riques.
unordinateur
L’exé
cutiond’unprogrammesedé
rouleselonlemodè
lesuivant
-Leprogrammeetlesdonné
essontchargé
moirecentrale(d’où
lenomdemachineà
programmeenregistré
oumachineuniverselle),
-Lesinstructionsduprogrammesontamené
essé
quentiellementà
decommande(UC)quilesanalyseetdé
clencheletraitementapproprié
enenvoyanté
ventuellementdessignauxà
tiqueetlogique(UAL).
Lamé
moirecentralecontientdeuxtypesd’informations
-lesinstructionsdediffé
rentsprogrammes,
-lesdonné
esné
cessairesà
l’exé
cutiondesprogrammes.
Donné
esetinstructionssontstocké
escommedessuitesdebits(0ou1,voirchapitresuivant)dansdesmotsmé
moire(gé
ralementde32et64bits).Chaquemotmé
moireestrepé
paruneadresseunique.Lesopé
rationspossiblesdanslamé
moirecentralesontlalectureetl’é
crituredemotsmé
moire.
L’unité
tiqueetlogique(UAL)contienttouslescircuitsé
lectroniquesquiré
alisenteffectivementlesopé
rationsdé
siré
es.Cesopé
rationssontprincipalementl’addition,lasoustraction,lamultiplication,ladivision,lané
gation(inversiondesbits)
lesopé
rationslogiques(ET,OU,etOUexclusif).Lesopé
randesné
cessairespourcesopé
rationssetrouventdansdesregistrescontenusdanscetteunité
(l’und’euxs’appellel’accumulateur).Cesregistressontaccessiblesauxprogrammeurs.
decommande(UC)s’occupedegé
rerl’exé
cutiondesinstructionsd’unprogramme.Ellecomprendunemé
moired’accè
strè
srapidedanslaquellesontstocké
slesré
sultatstemporairesetlesinformationsdecommande.Danscettemé
moireontrouve,entreautres,deuxregistresimportants
-leregistred’instructions(RI)quicontientl’instructionencoursd’exé
cution,
-lecompteurordinal(CO)quicontientl’adressedelaprochaineinstructionà
cuter(etqu’ilfautallerchercherenmé
moirecentrale).
Lesregistresdel’UCnesontpasaccessiblesauxprogrammeurs.L’UCcontientaussiundispositifdedé
codagedesinstructions(dé
codeur)etunsé
quenceurdecommandesquiactivelescircuitsné
cutiondel’instructionencours.Cetteunité
abesoindessignauxd’unehorlogepourenchaî
nerlescommandes.
Defaç
onsimplifié
e,voiciuncycled'
exé
cutiondel’UC:
-LeregistreCO(compteurordinal)contientl’adressedumot-mé
moirerepré
sentantlaprochaineinstruction,
-Lecontenudecemotesttransfé
delamé
moirecentraledansleregistreRI(registred'
instruction),
-COestincré
menté
(pourpasserà
l’instructionsuivante),
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- polyL105sem2b