Présentation
Auteur(s)
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Jean-Paul DUBUS : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Docteur ès Sciences Physiques, Spécialité Électronique - Professeur à l’Université des Sciences et Technologies de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans toute démarche de conception, le coût de l’étude ne doit pas dépasser un certain pourcentage du chiffre d’affaires. Les réalisations de systèmes spécialisés sous forme de circuits intégrés monolytiques sur un substrat (VLSI) nécessitent un coût d’étude important. Ces réalisations sont soit réservées à des fonctions standard destinées à être reproduites en très grande quantité ou réservées à de très vastes marchés, soit à des fonctions pour lesquelles le coût ne compte pas mais qui nécessitent de très hautes performances.
Cette démarche couvre un pourcentage relativement faible de l’activité de conception des systèmes électroniques.
Il existe, par contre, un pourcentage important de l’activité de conception des systèmes pour lesquels des performances moyennes suffisent sur des marchés qui représentent un nombre limité à moins de 1 000 ou 10 000 pièces. Ces systèmes sont composés d’assemblages de circuits (PLA, FPGA), constitués de composants « a priori » réunis par des réseaux de connections, que l’on modifie par programmation pour réaliser les fonctions voulues.
Nous insisterons sur les descriptions des méthodes de mise en œuvre de ces circuits programmables qui constituent les démarches de conception les plus courantes, de façon qu’elles procurent un enseignement sur les méthodes d’élaboration de l’instrumentation de mesure et en particulier la fonction comptage intégrée au sein de cette instrumentation.
l’article « Fonction comptage des appareils » fait l’objet de plusieurs fascicules :
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Fonction comptage des appareils- Bascules et compteurs Bascules et compteurs ;
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[R 514] Logiques câblées et programmées.
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.
Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
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Réalisation de fonctions numériques par aire logique programmable3. Le microprocesseur, unité centrale de traitement
le lecteur pourra se reporter aux références bibliographiques [7] [8] [9] dans le fascicule .
3.1 Généralités
Le microprocesseur est né de l’association de la maîtrise de la technologie de l’intégration à très grande échelle (VLSI) et de la nécessité d’élaborer une machine arithmétique et logique associée à une mémoire qui contient d’une façon générale un programme de traitement et une structure de données.
L’unité centrale, pour exécuter le programme, effectue des opérations de lecture et d’écriture avec sa mémoire souvent appelée mémoire immédiate ou mémoire centrale. Une donnée en mémoire immédiate est définie par sa valeur et par sa position repérée par son adresse et l’on écrit :
Pour lire ou écrire une donnée en mémoire, l’unité centrale génère l’adresse sur le bus d’adresses, fournit l’état de la ligne « lecture/écriture » appartenant au bus de contrôle, et la donnée est acheminée par le bus de données.
Le bus d’adresses a généralement un format de 16 à 32 lignes (jusqu’à 4 giga adresses de données).
Le bus de contrôle contient toutes les lignes de contrôle des échanges et de commande logique de l’unité centrale (lecture/écriture, phase d’horloge, commande d’interruption, commande d’arrêt de fonctionnement, validation adresse mémoire, commande d’état isolé des lignes de données, etc.).
Le bus de données a un format de 1 ou plusieurs octets suivant le type de microprocesseur (1 à 8 octets).
Chaque action de lecture ou d’écriture de la mémoire s’effectue en un cycle d’horloge (en 1998 le cycle d’horloge moyen est de 5 ns), tandis que les actions combinatoires à l’intérieur de l’unité centrale s’effectuent en moyenne entre 0,5 et 1 ns.
Par ailleurs, la machine de traitement ainsi constituée doit pouvoir communiquer avec d’autres unités de traitement dans un réseau pour demander des informations...
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