Systèmes à microprocesseurs. Généralités

Transcription

1 Systèmes à microprocesseurs Généralités 1

2 Architecture générale CPU : Central Processor Unit Mémoires : Réaliser les calculs Entrées / Sorties : Stocker les programmes Stocker les variables Intéragir avec l'environnement 2

3 Types de systèmes Micro-ordinateurs Automates Systèmes grand public Systèmes industriels modulaires Micro-contrôleurs Systèmes embarqués Smartphones et tablettes Systèmes embarqués évolués 3

4 Systèmes d'exploitation Pour micro-ordinateurs Windows, Linux, MacOS,... Pour smartphones et tablettes Android, ios, Windows mobile, Symbian, Palm OS, BlackBerry OS,... Pour micro-controleurs UClinux, tinyos,... Pas strictement nécessaire! 4

5 Systèmes d'exploitation Sur micro-controleurs, classiquement, il n'y a donc pas de système d'exploitation. L'application (votre programme) doit donc s'exécuter en parmanence, d'où la présence de la boucle infinie! 5

6 Mémoires Mémoire : dispositif permettant d enregistrer, de conserver et de restituer de l information. unité de base : 1 bit (0 ou 1) octet (byte en anglais) = groupe de 8 bits mot = regroupement d octets (8 bits, 16 bits, 32 bits, ) Multiples : un KiloOctet = 2 10 octets = 1024 octets = 1 ko un MegaOctet = 2 10 Ko = 1 Mo un GigaOctet = 2 10 Mo = 1 Go un TeraOctet = 2 10 Go = 1 To 6

7 Mémoires Organisation d'une mémoire 7

8 Mémoires Bus de donnée et bus d'adresse Sur l'exemple précédent, combien ai-je de : Bits de données? Bits d'adresses? D'une manière générale, combien peut-on avoir de cases mémoires avec n bits d'@? À quoi correspondent les bits de données? Quelle est l'@ maximale avec 10 bits d'@? 8

9 Mémoires : technologies Caractéristiques : Volatilité Capacité Nombre total de bits de la mémoire Format des données Nombre de bits par case Temps d'accès Temps de cycle Débit 9

10 Mémoires : technologies Mémoires vives (RAM) Une mémoire vive sert au stockage temporaire de données variables Type de mémoire volatile RAM : Random Access Memory Nécessité d'un temps de cycle faible Pour ne pas ralentir les calculs faits par le µp Deux grandes familles de RAM : RAM Statiques RAM Dynamiques 10

11 Mémoires : technologies Mémoires mortes (ROM) Pour certaines applications, il est nécessaire de pouvoir conserver des informations de façon permanente même lorsque l'alimentation électrique est interrompue. Mémoires non volatiles ROM : Read Only Memory L'écriture est possible dans la plupart des cas, elle est appellée programmation. Utilisation de ce type de mémoire pour stocker un programme par exemple. 11

12 Mémoires : technologies Mémoires mortes Plusieurs types : ROM (Read Only Memory) PROM (Programable ROM) UVPROM (Ultra Violet PROM) ou EPROM (Erasable PROM) EEPROM (Electricaly Erasable PROM) Flash Disques durs CD-ROM 12

13 Mémoires : technologies Toutes ces mémoires ont des caractéristiques différentes Pour chaque type d'application, un type de mémoire pemettra de répondre au mieux aux besoins en terme de : Rapidité Capacité Remarque : en écriture, les temps d'accès aux mémoires ROM sont beaucoup plus grands qu'aux mémoires RAM. 13

14 Mémoires : technologies Hiérarchie mémoire 14

15 Le micro-contrôleur Composant qui comporte tout les éléments d'un système à microprocesseur. Haut degré d'intégration Faible consommation d'énergie Coûts réduits Très utilisés dans les systèmes embarqués 15

16 Architecture interne d'un microcontrôleur Processeur Mémoires Périphériques Bus de communication Entrées / Sorties Dans le même boitier! 16

17 Architecture interne d'un microcontrôleur Fonctionnement interne Mémoire programme et PC (Program Counter) Un programme est une liste d'instructions. Cette suite d'instructions est stockée dans la mémoire programme. Pour savoir où en est le déroulement du programme (c'est à dire quelle instruction est en cours d'éxecution), il faut une case mémoire spécifique qui contient l'adresse de l'instruction en cours d'éxecution. C'est le rôle du registre PC (Program Counter) 17

18 Architecture interne d'un microcontrôleur Fonctionnement interne Mémoire programme et PC (Program Counter) L'autre nom du compteur programme est pointeur d'instruction. c'est normal, c'est un pointeur! Le Compteur programme est automatiquement incrémenté pour pointer l'instruction suivante. 18

19 Codage de l'information Dans un système à microprocesseur, tout n'est que 0 et 1 Le codage de l'information est la représentation d'informations diverses (nombres entiers, flottants, caractères, ) sous forme binaire. 19

20 Codage de l'information Rappelez-vous en programmation : Comment est codé un caractère? Qu'est-ce qu'une chaine de caractères? Pour stocker la valeur 2 en mémoire : (02) 16 = (02) 10 = ( ) 2 Pour stocker le caractère '2' en mémoire, il faut le coder : C'est le but de la table ASCII : Faire correspondre un code binaire pour chaque caractère '2' = (32) 16 = (50) 10 = ( ) 2 20

21 Codage de l'information Une chaine de caractères, c'est un tableau de caractères. C'est donc une suite continue de cases mémoires qui contiennent les codes ASCII des différents caractères qui la compose. 21

22 Langages de programmation Langage C Langage évolué (haut niveau) le plus utilisé Avantages : Facile à mettre en oeuvre Indépendant du µp Utilisable pour de grosses applications modulaires Inconvénients : Chaine de compilation lourde 22

23 Langages de programmation L'assembleur Langage de bas niveau : langage le plus proche de la machine Avantages : Programmes très courts et rapides Optimisation du code binaire Inconvénients : Code lié à une famille de processeur Lourdeur et complexité des instructions Connaissance interne du µp nécessaire Fonctions mathématiques difficiles à programmer 23