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Cours d'Architecture

des ordinateurs L2 Informatique 2014/2015version du 23 septembre 2014

Severine Fratani

Peter Niebert

2

Table des matieres

1 Codage9

1.1 Systemes de numeration

9

1.1.1 Numeration en baseb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

1.1.2 Taille des codages

9

1.1.3 Comment obtenir une ecriture en baseb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

1.2 Codage de l'information

10

1.2.1 L'arithmetique binaire

10

1.2.2 Representation des nombres entiers en binaires

11

1.2.3 Representation des nombres a virgule

12

1.2.4 Codage des caracteres

14

2 Algebre de Boole

15

2.1 Algebre binaire

15

2.1.1 Proprietes

16

2.2 Fonction Booleennes

16

2.2.1 Forme normale disjonctive

17

2.2.2 Forme normale conjonctive

17

2.2.3 Simplications de fonctions booleennes : tables de Karnaugh

18

3 Circuits combinatoires

21

3.1 Portes logiques

21

3.2 Circuits combinatoire

22

3.2.1 Le circuit \Majorite"

22

3.2.2 Les additionneurs

23

3.2.3 Le decodeur

25

3.2.4 Le multiplexeur

26

3.3 Unite arithmetique et logique

26

4 Complement sur les tables de Karnaugh

29

4.1 Les d'aleas

29

4.1.1 Dissection d'un aleas

29

4.1.2 Prevoir les aleas

30

4.1.3 Eviter les aleas

30

4.1.4 Conclusion

31

4.2 Avantages des tables de Karnaugh

31

4.3 Inconvenients des tables de Karnaugh

32

4.4 Regroupement de 0 dans les tables de Karnaugh

33

5 Logique electronique, CMOS

35

5.1 Codage par tension

35

5.2 Logique electro-mecanique

35

5.3 Transistors comme interrupteurs

37

5.4 Amplication

39

5.5 Logique a trois etats

39
3

4TABLE DES MATIERES

5.6 Calcul et Energie

41

5.7 Vitesse et Energie

41

5.8 D'autres logiques, l'exemple RTL

42

5.9 CMOS et Verilog

42

5.9.1 Retards en Verilog

43

6 Circuits sequentiels

45

6.1 La bascule RS

45

6.1.1 Etats de la bascule RS

46

6.1.2 Bascule RS : le circuit

47

6.1.3 Bascule RS : un autre circuit

47

6.1.4 Bascule D

48

6.2 Bascules synchrones

48

6.2.1 Horloge

48

6.2.2 Modes de synchronisation

49

6.3 Les dierents types de bascules et leur representation symbolique

51

6.3.1 Bascule RS synchrone

51

6.3.2 Bascule D

52

6.3.3 Bascule JK

52

6.3.4 La bascule T

53

6.4 Forcage des bascules

53

6.5 Les registres

54

6.5.1 Registre elementaire

54

6.5.2 Registre a decalage

55

7 Les memoires57

7.1 Generalites

57

7.1.1 Performances d'une memoire

57

7.1.2 Types de memoires

58

7.1.3 Localisations

58

7.1.4 Methodes d'acces

59

7.2 Types de memoire

59

7.2.1 Memoires mortes (ROM)

59

7.2.2 Memoires volatiles (RAM)

60

7.3 Registres

60

7.4 Bancs de registres

61

7.4.1 Decodeurs - multiplexeurs : rappels

61

7.4.2 Bancs de registres

62

7.5 Memoire centrale

64

7.5.1 Organisation de la Memoire centrale

64

7.5.2 Fonctionnement de la memoire centrale

66

7.6 Assemblage de boitiers memoire

67

7.7 Memoire et erreurs

68

7.8 Memoire Logique

68

7.9 Memoire Virtuelle

69

8 Machines de Mealy - Machines de Moore

71

8.1 Introduction - Un exemple simple

71

8.2 Abstraction de circuits sequentiels

76

8.3 Machine de Mealy

77

8.3.1 Denition

77

8.3.2 De l'abstraction a la machine de Mealy

78

8.3.3 Fonctionnement

78

8.4 Machine de Moore

79

8.4.1 Machine de Moore : denition

79

8.4.2 Fonctionnement

80

TABLE DES MATI

ERES5

8.5 Comparaison de Modeles

80

8.6 Realisation de circuits sequentiels synchrones

81

8.6.1 Realisation cablee

81

8.6.2 Microprogrammation

84

8.7 Conclusion

85

9 Assembleur87

9.1 Langage d'assemblage

87

9.1.1 Jeu d'instructions

87

9.1.2 Modes d'adressage

88

9.1.3 Cycle d'execution d'une instruction

88

9.2 Assembleur MIPS

89

9.2.1 Processeur MIPS

89

9.2.2 Memoire

89

9.2.3 Registres MIPS

89

9.2.4 Instructions MIPS

90

9.2.5 Pseudo-instructionmove. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90

9.2.6 Pseudo-instructionli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90

9.2.7 Lecture-Ecriture dans la memoire principale

91

9.2.8 Branchements conditionnels

91

9.2.9 Branchements inconditionnels

91
quotesdbs_dbs32.pdfusesText_38