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AIMAC Cours micrprocesseurs Chapitre 1 1 A. RAIHANI A AR RC CH HI IT TE EC CT T

AIMAC Cours micrprocesseurs Chapitre 1 1 A. RAIHANI A AR RC CH HI IT TE EC CT TU UR RE E E ET T E EX XP PL LO Ol lT TA AT TI IO ON N D D’ ’U UN N S SY YS ST TE EM ME E A A M MI IC CR RO OP PR RO OC CE ES SS SE EU UR RS S I- Logique câblée et logique programmée : 1.1- Logique câblée : Avant l’avènement des microprocesseurs, les systèmes logiques étaient conçus à l’aide des circuits intégrés logiques accomplissant les opérations logiques et arithmétiques fondamentales : il s’agit de la logique câblée et qui relève du matériel (hardware). 1.2- Logique programmée : L’apparition des microprocesseurs sur le marché permet de concevoir tout autrement un système logique. Le microprocesseur est un circuit intégré issu de la technologie VLSI et qui est capable de réaliser toutes les fonctions logiques et arithmétiques. A l’aide des instructions (mot binaire), on configure le microprocesseur pour réaliser une fonction choisie. Ainsi pour réaliser un ensemble d’opérations, il faut donner une suite d’instructions appelée programme. Une telle logique est dite logique programmée et qui correspond au logiciel (software). Le concepteur d’un système à microprocesseur devra alors bien connaître le microprocesseur et son jeu d’instructions. 1.3- Intérêt de la logique programmée : • logique câblée : - rapidité : temps de réalisation d’une opération correspond au temps de propagation et au temps de réponse du système. - Souplesse : pas de souplesse. • logique programmée : - souplesse : il suffit de modifier le programme pour changer de fonction. - Facilité de mise au point : utilisation des systèmes de développement pour la mise au point. II- Le microprocesseur : c’est quoi ? Il s’agit d’un ou plusieurs circuits LSI / VLSI qui réalisent des fonctions de traitement. C’est un circuit où toutes les fonctions utiles sont intégrées sur une seule "puce" de silicium un circuit intégré. Comment peut-il exécuter une grande variété de fonctions ? Parce qu'il est programmable. Il exécute une suite d'instructions (programme) qui peut être modifiée à souhait. Pourquoi son domaine d'application est-il si étendu ? parce qu'on peut le coupler, via des interfaces d'entrée et de sortie, à une grande variété d'organes extérieurs (fig. 1). Programme (Mémoire) Interface Entrées Microprocesseur Interface Entrées AIMAC Cours micrprocesseurs Chapitre 1 2 A. RAIHANI L'activité du microprocesseur est alors de répondre aux entrées pour produire des sorties, d'une façon déterminée par une séquence d'instructions (le programme) qui est stockée dans une mémoire III- Système à microprocesseur 3.1- Conception d’un système à μp : Il faut distinguer les deux parties : • étude du matériel : - le μp proprement dit - la mémoire - les interfaces d’entrée/sortie • l’étude du logiciel : Ensemble des programmes nécessaires pour le bon fonctionnement du système à μp ainsi ce qui concerne l’étude et la mise au point de ces programmes. 3.2- Matériel du système à μp : 3.2.1- Le processeur : 3.2.2- Les BUS Le Bus est un ensemble de fils électriques (cuivre) où apparaît une information binaire (0 ou 1) c'est à dire (0V ou 5V) sur chaque fil. Chaque bus a une fonction donnée : Bus de données : Il permet de véhiculer des données du microprocesseur vers un composant ou d'un composant vers le microprocesseur. Il est donc bidirectionnel. Le nombre de fils de ce bus varie suivant les microprocesseurs (8 / 16 / 32 / 64 bits). Dans la littérature, les différents fils de ce bus sont appelés D0, D1, ..., Dp-1, si le bus a "p" fils. (bidirectionnel) ; Bus d’adresses : La mémoire est composée de nombreuses cases mémoires. Chaque case est repérée par une adresse. Lorsque le microprocesseur veut, par exemple, lire une case, il doit indiquer à quelle adresse elle se µp Mémoire Périphérique BD BA BC AIMAC Cours micrprocesseurs Chapitre 1 3 A. RAIHANI trouve. Il met cette adresse sur le bus des adresses. La case mémoire reconnaît alors son adresse et met sur le bus données son contenu. Exemple : Bus adresses 16 bits - données sur 8 bits Dans l'exemple précédent, le microprocesseur écrit la donnée 10101111 dans la case mémoire d'adresse 1011 1111 0110 1010. Le bus adresses est unidirectionnel : du microprocesseur vers les autres composants. Il se compose de 16 à 32 fils suivant les microprocesseurs que l'on nomme A0, A1, ..., An-1. Bus de commande : Le bus des commandes est constitué d'un ensemble de fils de "commandes", permettant la synchronisation et bien sûr la commande des boîtiers mémoires et entrées/sorties par le microprocesseur. Dans le cas précédent, la cellule mémoire doit savoir à quel instant elle doit mettre son contenu sur le bus de données. Pour cela, le microprocesseur possède une broche appelée Read qu'il met à 0 (0v) lorsque la cellule doit agir. De même, lors d'une écriture du microprocesseur vers la cellule, il met sa broche Write à 0 (0V). Les signaux RD et WR sont des signaux de synchronisation, de contrôle, de commande. Ils sont reliés aux autres composants par un bus : le bus des commandes. Celui-ci comporte d'autres signaux de commandes. Signaux de commande du μp : quelques signaux particuliers permettent de faire certaines commandes particulières du μp, par exemple une initialisation, une commande d’interruption de traitement, une commande d’attente momentanée avant une entrée de donnée. Les alimentations : selon le μp, il y a une, deux ou trois alimentations. 3.2.3- Les mémoires : - RAM (Random Access Memory) ou mémoire vive, qui contient les données et les résultats définitifs ou provisoires. C’est une mémoire volatile. - ROM (Read Only Memory) ou mémoire morte qui contient les programmes nécessaires pour faire fonctionner correctement le système à μp. a- RAM statique : Un bit mémoire d'une RAM statique (SRAM : static RAM) est composé d'une bascule. Tant que le circuit est alimenté, l'information est sauvegardée. Chaque bascule contient 6 transistors AIMAC Cours micrprocesseurs Chapitre 1 4 A. RAIHANI b- RAM dynamique : Une RAM dynamique stocke un bit d'information sous la forme d'une charge. Elle utilise pour cela l'effet capacitif de certaines fonctions des semi-conducteurs (capacité grille substrat d'un transistor MOS). Avantage: Une Cellule mémoire d'une RAM dynamique occupe 4 fois moins de place que celle d'une RAM statique. Cependant, la charge stockée dans le condensateur élémentaire fuit (résistance de fuite) et au bout de quelques millisecondes, elle est presque entièrement perdue. Pour préserver cette information, il faut la rafraîchir toutes les 2 ms : cycle de lecture écriture qui rétablit l'information. c- LA ROM Cette mémoire est composée d'une grille dont les lignes sont reliées aux colonnes par des diodes ou des transistors. L'adresse sélectionne une ligne (le nombre de lignes donne la capacité ou la taille de la mémoire). La donnée est reçue sur les colonnes (le nombre de colonnes fixant la taille des mots mémoire). Une mémoire de 1024 octets aura donc 1024 lignes et 8 colonnes. Matrice d'une ROM L'utilisateur fournit au constructeur un masque indiquant les intersections dans la grille où l'on doit placer une diode ou un transistor. La mémoire ROM est programmée par masque. d- Mise en œuvre des boîtiers mémoires-décodage : 9 Analyse d’un boitier mémoire : Parmi les connexions qui sortent d’un boitier, on trouve : - Les connexions d’alimentation : Vcc=+5V et Gnd=0V - Les connexions d’adresses (A0 à An-1) : le nombre de mots mémoire contenus dans un boitier (capacité) est de 2n. - Des connexions de données (D0 à Dm-1) : le nombre de ces fils correspond au nombre de bits de chaque mémoire. - Des connexions de contrôle, permettant de commander une lecture ou une écriture d’une donnée de la mémoire. - Une ou plusieurs entrée de sélection (CS), permettant de sélectionner un boitier parmi plusieurs. AIMAC Cours micrprocesseurs Chapitre 1 5 A. RAIHANI Pour accéder à ce boitier, il faut : - Sélectionner le boîtier - Présenter l’adresse du mot sur les fils d’adresse ; - Commander l’opération désirée (lecture ou écriture) ; - L’information pourra alors transiter par l’intermédiaire des fils de données. 9 Association de plusieurs boîtiers mémoire : o Extension de la capacité : Pour augmenter le nombre de mots, on associe plusieurs boîtiers, en les sélectionnant un par un. On utilise en général des décodeurs. o Longueur des mots : Pour augmenter la longueur des mots, on associe plusieurs boitiers, en les sélectionnant en même temps pour chaque opération de lecture où d’écriture. 9 Exemple : o Réaliser une mémoire de 1K x 8 bits avec des boitiers de 1K x 4 bits. o Réaliser une mémoire de 2 KO à partir de boîtiers mémoire de 1KO o Réaliser une mémoire de 4KO, pour un microprocesseur ayant un bus d’adresse de 16 bits, à l’aide de boîtiers mémoire de 1KO. Cette zone commencera à l’adresse $0000. 9 Circuits de décodage : o Décodeur 1 parmi N. o Utilisation de PROM o Utilisation de circuits logiques programmables. 3.2.4- Les périphériques : 1- interfaçage : Une interface uploads/Philosophie/ microprocesseur-6800-chap1.pdf