| ★ CODING ★ CLASSEURS WEKA ★ Comment exploiter toutes les ressources et augmenter les performances de votre AMSTRAD CPC ★ |
| 2/7.1 - Etude générale d'un système à microprocesseur : II. Les éléments essentiels d'une structure à microprocesseur | Coding Classeurs Weka |
2/7.1 - Etude générale d'un système à microprocesseurII. Les éléments essentiels d'une structure à microprocesseur La figure 2 représente sommairement les différents éléments d'un système informatique. Ce schéma sagittal représente ainsi les différentes structures assurant les fonctions précédemment énumérer, et que nous allons détailler ci-après. L'HORLOGE L'horloge assure la fonction de cadencement, pour l'unité de traitement, et permet une synchronisation de toutes les opérations à effectuer, en fournissant un signal périodique rigoureusement stable (voir Fig. 3) à l'aide en général d'un quartz et de composants logiques annexes. LE DÉCODEUR D'INTERFACE ET DE MÉMOIRE Cette structure est constituée de composants électroniques plus ou moins complexes, et elle est parfois assurée par des liaisons filaires directes (nous le verrons quand nous étudierons le cas de l'Amstrad-CPC). Elle sert à sélectionner le ou les composant(s) impliqué(s) dans un éventuel dialogue avec le microprocesseur, en évitant que d'autres composants soient aussi sélectionnés (par exemple, lors de la lecture d'une donnée dans un composant mémoire, il faut éviter que cette lecture ne s'effectue sur le clavier ou le lecteur de disquette). Nous reparlerons de cette structure plus loin, car elle nécessite quelques notions sur le bus d'adresse et la sélection de composants.
L'UNITÉ DE TRAITEMENT L'unité de traitement, encore appelée Unité Centrale (UC) ou CPU (de l'anglais Control Process Unit), est la partie intelligente du système. C'est elle qui pilote plus ou moins directement tous les autres composants. C'est en général le microprocesseur (dans notre cas le Z80, mais il en existe beaucoup de types : le 6809 sur des machines tel Thomson T09, le 68000 sur Atari ST ou Commodore, les 8086, 8088,80286,80386 sur des ordinateurs de type PC ou PS/2, ...) qui assure la coordination du système en effectuant des opérations telles que :
Signalons tout de même que ce n'est pas la représentation exacte de microprocesseur existant, mais une vue globale, et que la tendance en électronique est de s'intéresser au fonctionnement des composants, plutôt qu'à leur composition interne, celle-ci devenant de plus en plus complexe.
LA MÉMOIRE CENTRALE Une unité de mémoire est constituée d'un ensemble de systèmes physiques élémentaires (appelés cellules), pouvant conserver deux états stables ou bit (le 0 ou le 1). En effectuant des groupements de ces cellules, il est possible de constituer des mots binaires : un groupement de huit cellules pourra conserver un mot de huit bits, encore appelé octet. Il existe deux grands types de mémoires : les mémoires non volatiles et les mémoires volatiles. Encore appelées mémoires mortes, les premières se rencontrent sous différents noms (ROM, PROM, EPROM), selon leur utilisation, et ne permettent pas la modification de leur contenu par le système qui les supporte. Les deuxièmes sont souvent appelées mémoires vives (RAM) et se divisent en deux groupes (statique et dynamique) ; leur contenu peut par contre être modifié par le système qui les utilise, elles sont là pour ça d'ailleurs. Les défauts de ces deux types de mémoires (impossibilité de modification pour les mémoires mortes, et perte des informations lors de l'arrêt de l'ordinateur pour les mémoires vives) ont incité les fabriquants à améliorer les mémoires. Il fut intégré une pile sur les composants, mais cela augmentait notablement le prix et la taille. Aussi naquirent les EEPROM (ou E2PROM) et plus récemment les mémoires FLASH. Les ROM Les mémoires ROM (Read Only Memory = Mémoire à lecture seule) sont des composants mémoires dont le contenu est fixé à la fabrication, par un procédé dit par masque (cela se rapproche du circuit imprimé, mais à une échelle beaucoup plus petite, et avec des procédés beaucoup plus pointus techniquement). Avant la fabrication, l'utilisateur communique au fabriquant le contenu de chacune des ROM, pour que celui-ci puisse les fabriquer. D'un coût très élevé pour de petites quantités, la rentabilité de cette fabrication ne devient intéressante que pour de la grande série. De plus, aucune erreur, ou modification ultérieure, n'est envisageable dès que la chaîne de fabrication est lancée, il faudrait recommencer une série, ce qui demande un temps d'étude très long et coûteux. Les PROM Les mémoires PROM (Programmable Read Only Memory = mémoire programmable à lecture seule) s'utilisent en général pour une moyenne série, avec un coût plus abordable que pour la ROM. Ces mémoires sont livrées vierges et sont programmées, soit par l'utilisateur, soit par une entreprise de sous-traitance. La programmation nécessite l'emploi d'un appareil spécialement créé pour cela. Là encore, une utilisation à la pièce n'est pas rentable et la modification d'une donnée entraîne la perte de la PROM, pour une reprogrammation sur une PROM vierge. Les EPROM Les EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory = mémoire programmable à lecture seule et effaçable), sont des mémoires qui sont livrées vierges et programmables, soit par l'utilisateur, soit par une entreprise de sous-traitance. D'un coût très abordable, si l'on ne prend pas en compte le prix du programmateur (mais votre ouvrage vous a apporté de quoi en réaliser un, en Partie 10, Chapitre 5.1), ces mémoires sont effaçables à l'aide de lampes ultraviolettes (grâce à une petite fenêtre de quartz située sur le dessus), et ainsi reprogrammables. Lorsqu'elle est programmée définitivement, il suffit de cacher la fenêtre pour éviter l'effacement par les ultraviolets de la lumière ambiante. Les RAM statiques Les RAM statiques (Random Access Memory = mémoire à accès aléatoire) sont des mémoires dans lesquelles il est possible d'écrire des données et de les relire, par le système qui les utilise. L'élément de base de cette mémoire est une bascule, constituée de quatre à six transistors en technologie TTL (Transistor Transistor Logic = logique à deux transistors). Cette technologie permet des temps de réponse très rapides (de l'ordre de 15 nano-secondes), mais possède l'inconvénient d'être gourmande en énergie et de prendre beaucoup de place, à cause d'une intégration difficile. Les RAM dynamiques Les mémoires RAM dynamiques sont composées de transistors en technologie MOS (Métal Oxyde Silicium), et chaque cellule nécessite un ou deux transistors, sur lesquelles on utilise le faible effet capacitif d'une jonction de transistor, pour retenir l'information. D'une consommation réduite et de capacité mémoire plus importantes, ces mémoires s'intégrent facilement sur les cartes, mais nécessitent une électronique supplémentaire pour recharger périodiquement les condensateurs (un condensateur a tendance à se décharger d'autant plus rapidement que sa valeur est faible). Leur temps d'accès est beaucoup plus long que pour les mémoires statiques (100 à 150 nano-secondes). Les EEPROM De technologie récente, les EEPROM (ou E2PROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memorÿ) se comportent comme des mémoires RAM statiques, à la différence qu'elles conservent les informations à la mise hors tension. Elles ont par contre des temps d'accès plus élevés. Leurs problèmes de fiabilité et leur coût élevé en font encore une mémoire peu utilisée. Les mémoires FLASH Les mémoires FLASH sont des mémoires très récentes, introduites par la société Intel, et sont un compromis entre l'EPROM et la RAM. Ces mémoires doivent d'abord être effacées, soit complètement, soit par bloc, avant de pouvoir recevoir un nouveau contenu. L'avantage est que ces opérations sont réalisables directement sur la carte d'application. D'un coût relativement abordable, ces mémoires servent généralement à sauvegarder des résultats ou des modifications de programmes en fin de cession, leur nombre d'effacement / écriture étant limité. Les capacités mémoires Le kilo mémoire Comme pour les unités du système décimal, lorsque l'on manipule des nombres relativement grands dans le système binaire, il fallut trouver des multiples équivalents. Il fut décidé de considérer que le kilo serait pratique, aussi on décréta que le kilo utilisé en micro-informatique pèserait 2 puissance 10 = 1024. Capacité d'une mémoire Une mémoire peut contenir un certain nombre de données sous un format imposé. Si le format est de 8 bits (cas le plus courant pour les mémoires non volatiles), on dit qu'elle est organisée en octets. Sa capacité est connue en comptant le nombre de fils d'adresses que l'on peut connecter sur ses broches, et en effectuant le calcul : 2 puissance le nombre de fils d'adresses. Ainsi pour une mémoire de type 2716, le nombre de fils d'adresses est de 11, ce qui nous donne 2 puissance 11 = 2048 = 2 x 1024 = 2k-octets, encore noté 2kB = 2k Bytes. Le numéro 2716 indique aussi que la capacité est de 16 k bits, notée 16 kb = 16 x 1024 bit — mais cette façon de compter est peu parlante car elle ne considère pas que la mémoire est organisée en octets. 27 correspond à un numéro de série. Si le format est de 1 bit (comme pour les RAM dynamiques), le calcul s'effectue de la même façon, mais le résultat est en k bits. Ainsi pour manier des octets, il faudra 8 mémoires RAM dynamiques. Composition d'une mémoire centrale Quasiment tous les micro-ordinateurs possèdent au moins un composant mémoire de type ROM (ROM, PROM ou EPROM) supportant en général ce que l'on appelle le moniteur, et un composant mémoire de type RAM (statique ou dynamique) pour sauvegarder toutes les données temporaires et les résultats. Votre Amstrad ne fait pas exception : le CPC-464 possède une ROM de 32 K-octets (divisée virtuellement en deux, par une astuce de décodage), dans laquelle on trouve le logiciel de gestion du matériel (clavier, écran, son.....dans la ROM dite inférieure), l'interpréteur Basic (dans la ROM dite supérieure), ainsi que 8 RAM dynamiques de 64 K-bit chacune. Le CPC-6128 possède une ROM supplémentaire où se trouve AMSDOS et une petite partie de CP/M, ainsi que 8 RAM dynamiques supplémentaires. L'UNITÉ D'INTERFAÇAGE L'unité d'interfaçage permet d'effectuer la liaison entre l'unité centrale et le monde extérieur. Cette unité se comporte dans certains cas comme des petites cases mémoires vives (dont certaines sont à écriture seule, d'autres à lecture seule, et parfois les deux), mais aussi où l'information peut n'être que fugitive (il faudra alors savoir la lire au bon moment). La liaison peut être effectuée avec des organes périphériques aussi divers que : lecteur de cassettes, lecteur de cartes perforées, lecteur de disquettes (support mémoire auxiliaire), disque dur (support mémoire auxiliaire très rapide), clavier, visu, modem (MODulateur/DEModulateur, pour des liaisons à longue distance avec un autre micro-ordinateur), imprimante, table traçante, capteurs de température, moteurs, systèmes de régulation, etc. le à microprocesseur.
|
