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L'architecture d'un microprocesseur

Le microprocesseur des Pc est composé de plusieurs, unités qui travaillent en parallèle. Toutes les unités ne sont pas présentes sur tous les modèles.

1. L'unité d'anticipation s'occupe d'aller chercher dans la mémoire les instructions à exécuter. Ces instructions sont d'abord recherchées dans la mémoire cache interne du processeur. Si elles ne s'y trouvent pas, l'unité d'anticipation s'adresse à l'unité d'interface de bus afin qu'elles soient lues dans la mémoire centrale. Lors de cette opération, le contenu des adresses suivantes de la mémoire est lu également et placé dans la mémoire cache du processeur. De cette façon, les prochaines instructions recherchées seront disponibles plus rapidement (à condition que le contenu de la mémoire cache ne soit pas modifié d'ici là).

2. L'unité d'anticipation place l'instruction dans une queue et s'occupe d'aller chercher la suivante. Grâce à ce dispositif, l'unité d'exécution n'a pratiquement jamais besoin d'attendre que les instructions à exécuter lui soient amenées. (Cela peut cependant se produire si une série d'instructions très rapides à exécuter se présente.) A l'inverse, si les instructions demandent un temps d'exécution important, la queue se remplit. Dans ce cas, l'unité d'anticipation cesse de travailler jusqu'a ce que l'espace se libère pour de nouvelles instructions.

3. L'unité de décodage traduit les instructions se trouvant dans la queue en une forme compréhensible par l'unité d'exécution, puis les passent à l'unité de contrôle.

4. l'unité de contrôle et de test de protection supervise l'exécution des instructions. Elle vérifie en particulier que les accès en mémoire sont valides et ne risquent pas de provoquer des conflits.

5. Si elle n'est pas inhibée l'unité de calcul en virgule flottante exécute les calculs qui relèvent de sa spécialité. Les autres instructions sont exécutées par l'unité arithmétique et logique.

6. L'unité arithmétique et logique exécute les instructions (à l'exception de celles prises en charge par l'unité de calcul en virgule flottante).

7. Les unités de pagination et de segmentation traduisent les adresses logiques (telles qu'elles sont manipulées par les programmes) en adresses physiques (correspondant à des positions réelles en mémoire).

8. Deux types d'éléments sont placés dans la mémoire cache: des données et des instructions. Le contrôleur de mémoire cache doit "prédire" à l'aide d'algorithmes sophistiqués les données et les instructions qui seront nécessaires afin qu'elles soient placées dans la mémoire cache pour être plus rapidement accessibles. Les performances du microprocesseur sont étroitement liées à la validité de ces prédictions.

9. Le multiplieur de fréquence permet de fonctionner à une fréquence interne double ou triple de la fréquence externe.

10. L'unité d'interface de bus gère tous les échanges entre le microprocesseur et les autres composants, reliés par l'intermédiaire du bus.