Leçon 7 : Le CPU et le cycle chercher-décoder-exécuter
On a les deux ingrédients : une unité de calcul (l'ALU de la leçon sur la logique combinatoire) et une mémoire rapide (les registres de la leçon sur la mémoire). Maintenant, on va les assembler en un CPU complet et voir comment il exécute un programme, instruction après instruction. On va rencontrer
Le CPU est un travailleur infatigable qui répète le même cycle sans pause : chercher la prochaine instruction, comprendre ce qu'elle dit, l'exécuter, passer à la suivante. L'horloge marque le rythme, et le program counter indique où on en est dans le code.
- CPU (unité centrale de traitement)
- L'unité centrale qui exécute les programmes : elle va chercher les instructions en mémoire, les décode et les exécute à l'aide de l'ALU et des registres, l'une après l'autre.
- Unité de contrôle
- Le chef d'orchestre du CPU : elle décode chaque instruction et envoie des signaux qui dirigent l'ALU, les registres et la mémoire pour effectuer les bonnes étapes dans le bon ordre.
- Banc de registres
- L'ensemble des registres à l'intérieur du CPU, qui retiennent les valeurs sur lesquelles les instructions opèrent actuellement — la mémoire la plus rapide, la plus proche de l'ALU.
- Program counter (PC)
- Un registre spécial qui retient l'adresse de la prochaine instruction à chercher. Il avance généralement vers l'instruction suivante ; un saut se contente d'y écrire une adresse différente.
- Registre d'instruction (IR)
- Un registre qui retient l'instruction actuelle, allée chercher en mémoire, pour que l'unité de contrôle puisse la décoder et l'exécuter.
- Cycle d'horloge
- Un seul signal de l'horloge du CPU qui cadence toutes les opérations. Un CPU moderne effectue des milliards de cycles d'horloge par seconde (gigahertz).
- Chercher-décoder-exécuter
- Le cycle de base du CPU : chercher l'instruction pointée par le program counter, décoder ce qu'elle signifie, l'exécuter, avancer le compteur — et recommencer.
- Bus
- Un ensemble de fils qui transportent des données, des adresses et des signaux de contrôle entre le CPU, la mémoire et les autres composants — la « route » sur laquelle circule l'information.
- Modèle de von Neumann
- Une architecture où le code (les instructions) et les données sont stockés ensemble dans la même mémoire, et où le CPU va chercher instructions et données au même endroit, via les mêmes bus.
