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Cycle recherche – décodage – exécution : à l’intérieur d’un processeur simple

InformatiqueOrdinateurs et matériel16–17 ans

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Un processeur miniature avec PC, MAR, MDR, CIR, ACC, UAL et unité de contrôle, relié à 16 ou 32 cases mémoire par les bus d’adresses, de données et de contrôle. Chargez un programme d’exemple écrit dans un langage assembleur simple (LDA, ADD, SUB, STA, BRZ, BRP, BRA, OUT, HLT) et avancez cycle d’horloge par cycle d’horloge pour voir les données circuler sur les bus pendant les étapes de recherche, de décodage et d’exécution ; changez la fréquence d’horloge et comptez les cycles.

Leçon : À l’intérieur de l’ordinateur : le processeur, les registres, les bus et le cycle recherche – décodage – exécution

Ce qu’elle montre

Un ordinateur à programme enregistré stocke les instructions et les données sous forme de nombres dans la mémoire centrale. Le processeur répète toujours le même cycle : il va chercher l’instruction à l’adresse indiquée par le compteur ordinal, la décode dans l’unité de contrôle puis l’exécute, en déplaçant des valeurs entre les registres, l’UAL et la mémoire par les bus d’adresses, de données et de contrôle. Le modèle fonctionne comme le Little Man Computer : codes décimaux à trois chiffres, le premier pour l’opération et les deux derniers pour l’adresse, avec un transfert entre registres par cycle d’horloge.

Mode d’emploi

Choisissez un Programme d’exemple et réglez la Valeur A et la Valeur B. Cliquez sur Pas (1 cycle) pour avancer d’un cycle d’horloge et lisez en haut le transfert entre registres, par exemple MAR ← PC ; cliquez sur Instruction entière pour terminer l’instruction en cours, ou sur Lancer pour que la Fréquence d’horloge fasse tourner le processeur. Basculez l’Affichage de la mémoire entre assembleur et code machine, puis cliquez sur une case pour voir comment le processeur la lirait.

Paramètres modifiables

  • Programme d’exemple Additionner deux nombres (A + B), Compte à rebours de A à 0 (boucle), Le plus grand de A et B
  • Valeur A 0–50
  • Valeur B 0–50
  • Fréquence d’horloge 0,5–20 Hz
  • Cases mémoire 16 cases, 32 cases
  • Affichage de la mémoire Assembleur (LDA 13…), Code machine (513…)

Questions à explorer

  1. Pourquoi le compteur ordinal est-il incrémenté pendant la recherche, avant l’exécution de l’instruction ?
  2. Combien de cycles d’horloge ADD et BRA demandent-ils dans ce modèle, et pourquoi sont-ils différents ?
  3. Dans le compte à rebours, comment le nombre total de cycles change-t-il quand A augmente de 1 ?

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