Implantation matérielle d'une
Unité Centrale dans un système informatique

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Composants - première approche -

Que ce soit un ordinateur de bureau, un ordinateur de grande puissance, une carte embarquée dans un véhicule (ou un téléphone portable) pour assurer des fonctions évoluées, tous les systèmes à base de logique programmée - c.a.d. utilisant une unité centrale de calcul - sont composées pratiquement des mêmes éléments.

Dans un ordinateur de bureau, ces composants sont groupés sur ce que l'on appelle une carte mère.

Voici les composants essentiels :

  • Unité centrale
  • Mémoires
  • Ports d'Entrée-Sortie en mode parallèle (pour imprimante p. ex.)
  • Ports d'Entrée-Sortie en mode sériel (pour modem, souris, etc.)
  • Contrôleurs de disques.
  • Divers composants permettant la mise en oeuvre des synchronisations et des adressages tels que les Décodeurs d'adresses, les Contrôleurs de DMA (Direct Access Memory), les Contrôleurs d'interruptions, horloges internes, contrôleurs de bus, etc. Dans leur ensemble, ces composants se nomment généralement le chipset.
  • des connecteurs permettant d'enficher des extensions appellées "cartes filles". C'est le cas des cartes graphiques qui pilotent l'écran, d'interfaces d'échange rapide telles SCSI ou USB, etc,

L' unité centrale (CPU Central Processing Unit) a pour mission de lire les instructions du programme contenu dans les mémoires de la carte et de les exécuter séquentiellement.

Les mémoires contiennent les séquences de codes d'instructions constituant le programme en cours.
Elles permettent également de retenir passagèrement des résultats partiels de calculs, des fichiers de données qui finalement seront enregistrées sur les mémoires de masse (disques, bandes magnétiques etc.)

Unité centrale et autres composants échangeant des données suivant un mode de communication parallèle par des bus des données (ensemble de pistes conductrices gravées sur la carte imprimée).
Ces bus comportent autant de conducteurs que la taille en bits des données manipulées par l'Unité Centrale : 8 ou 16 ou 32 bits..

Un soin tout particulier doit être apporté à la réalisation de ces bus pour minimiser les retards de propagation entre conducteurs afin que des signaux simultanés au départ d'un composant, arrivent simultanément sur le composant ciblé.

On observera qu'en plus du bus des données on trouve un bus de contrôle assurant la coordination temporelle entre composants et un bus des adresses permettant de sélectionner le composant appelé à dialoguer avec l'Unité Centrale à un moment donné.

La transmission sur le bus se fait en bande de base , en mode parallèle synchrone ou asynchrone suivant le type de l'unité centrale de la carte.

Des informations plus approfondies sur chacun de ces composants
sont en préparation dans la suite du cours.

 

Schéma très simplifié d'une carte mère



Exemple de plan de câblage d'une carte embarquée
Schéma incomplet donné à titre indicatif.
Une étude plus approfondie en sera faite plus loin :

On peut reconnaître dans ce schéma :

  • UC : unité centrale
  • MEM : Mémoire
  • E1 E2 E3 : des ports d'entrée parallèle
  • S1 S2 S3 : des ports de sortie parallèle
  • en rouge : logique de sélection
  • en mauve : logique déchantillonnage - synchronisation -

Autre exemple de réalisation d'une carte embarquée (partie du schéma afférente à l'Unité Centrale seulement).
Nous rappelons que notre projet consiste à étudier chacune des fonctions assurées par les composants des cartes.


Autre exemple de carte embarquée
(partie du schéma afférente à l'Unité Centrale seulement)

Légende :

Circuit Intégré
Fonctions
8088
Unité Centrale
245
Démultiplexeur type verrou (Latch) : extraction des données
373 - haut -
Démultiplexeur type vérrou (Latch) : extraction des adresses hautes A16 - A19
373 - bas -
Démultiplexeur type vérrou (Latch) : extraction des adresses basses A0 - A7
244 - haut -
Démultiplexeur type vérrou (Latch) : extraction des adresses A7 - A15
244 - bas -
Démultiplexeur type vérrou (Latch) : extraction de divers signaux de synchronisation
138
Démultiplexeurs type combinatoire : création de signaux de sélection.
27 128
Mémoire persistante à écriture seule de type EPROM
RAM - 64 k
Mémoire volatile de type statique à lecture-écriture - RAM -

 

 

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