Bien entendu, l'UC n'a pas l'initiative des opérations qu'elle doit effectuer...
Elle les lit dans un programme constitué d'une suite de codes binaires enregistrés en mémoire.

Instructions
Chaque opération est codée par une suite de valeurs binaires
(un octet, deux, trois, voire même quatre ou plus suivant le type d'UC).
Le premier octet représente généralement le type d'opération qu'elle doit effectuer (exemple "additionner")
Les octets suivants indiquent sur quels registres elle doit trouver les opérandes .
Cette suite de valeurs binaires s'appelle une instruction.

Un programme est une suite d'instructions.

Mémoire Programme
Généralement, une UC ne dispose pas d'assez d'octets de mémoire
pour contenir la totalité des instructions d'un programme.
Quoique certains microcontrôleurs si !

Généralement, donc, le programme est contenu dans des mémoires externes
auxquelles l'UC est matériellement reliée par des ensembles de conducteurs appelés BUS.
Le programme consiste donc en une suite d'instructions,
Chaque instruction étant constituée elle même par une suite de codes.

C'est le programmeur (l'humain) qui détermine et écrit préalablement ces codes en séquence dans la mémoire.
L'UC a seulement l'initiative de les lire et de les exécuter dans l'ordre où elles ont été écrites.

Parvenus à ce point, deux questions se posent :

• Comment se déroule physiquement une recherche d'instruction par l'UC ?
  Quels matériels, quels mécanismes met-elle en jeu ? Parcours des données ? Quels ressources mobilise-t-elle ?
  Comment, instruction après instruction, le programme se déroule-t-il matériellement ?
  Ce sont des questions que se pose le spécialiste du matériel : concepteur de cartes, technicien dépanneur.
  
  
• Comment créer un programe ?
  Quels codes quel langage utiliser ?
  Ce sont les questions que se pose le programmeur, celui qui écrit le logiciel..

On peut envisager d'ignorer totalement l'aspect matériel et ne parler que de logiciel.
Ce n'est pas l'objectif de ce cours destiné à ceux qui visent l'aspect automatismes industriels de l'informatique
et qui doivent comprendre en détail la conjugaison matériel-logiciel.

Les traiter exhastivement l'une après l'autre serait insatisfaisant
car elles sont constamment liées l'une à l'autre à quelque niveau que ce soit.

Je vais donc traiter les deux questions conjointement, en faisant avancer d'abord un peu l'aspect matériel,
puis en présentant l'aspect logiciel associé.
Puis j'avancerai un peu plus sur la connaissance des matériels
et j'ajouterai l'aspect logiciel associé aux nouvelles connaissances acquises en matériel... et ainsi de suite.

• écrit en hexadécimal : C4 _hexa
  (Dans certains langages comme le langage C : l'acriture hexadécimale est : 0xC4 )
  
  
• En binaire : 1100 0100_bin
  
  
• En code du langage "Asssembleur" (Permettant d'écrire le programme au plus près des possibilités de l'UC).
  ADDA

Instruction complète : C4 A7 CF
(écrite sur trois octets : le code opératoire suivi de l'adresse du registre concerné de la mémoire)
Vous reconnaissez l'adresse CF A7 (adresse de 16 bits) dont les deux octets on été inversés.
L'octet A7 le moins signifiant de l'adress CFA7 s'éxcrit en premier dans le langage assembleur.

Que fait faire cette instruction à l'UC ?	Accumulateur . Contenu de l'adresse
Code opératoire binaire (code-machine) écrit ici en hexadécimal.	C4
Code opératoire écrit en langage "Assembleur"	ADDA
Instruction complète (en code-machine) :	C4 A7 CF
Instruction (en langage assembleur) :	ADDA 0xCFA7

• C4 représente le code binaire qui fait reconnaître l'instruction par l'UC.
  Ce code, est dit "code-machine".
  L'opération qu'exécutera l'UC suite à la lecture des C4 A7 CF est la suivante :
  "Additionner le nombre BINAIRE contenu dans la mémoire à l'adresse CFA7_hexa au nombre binaire contenu dans le registre interne nommé A (Accumulateur) de l'UC puis copier le résultat dans ce même registre interne A;
  
  Pourquoi l'écrit-on en hexadécimal ici ?
  Réponse : vous voyez-vous en train de manipuler des codes écrits en binaire ? C4₁₆ = 11000100₂ ?
  
  
• L'instruction complète est : C4 A7 CF elle comporte 3 octets inscrits séquentiellement en mémoire.
  Le code opératoire est toujours placé en premier.
  L'adresse en mémoire de l'opérande externe peut être écrite A7 CF ( LSB d'abord ) dans certains processeurs,
  ou CF A7 (MSB d'abord dans d'autres : voyez la notice !
  Ceci suppose que le processeur travaille avec des adresses sur 16 bits, ce qui est fréquent mais pas universel.

• Le code mémonique ( "mémonique" signifie "facile à retenir" ) ADDA
  (Ce code ADDA est ici une pure invention pour fixer les indées).
  
  Chaque processeur du commerce s'accompagne d'une notice dans laquelle toutes les instructions sont décrites en détail et, pour chacune, la notice indique le cone machine correspondant.
  
  Les codes mnémoniques des instructions sont également indiqués.
  Ils permettent aux programmeurs d'écrire plus facilement les programmes en langage dit "assembleur"
  
  Ces codes mnémoniques ne sont pas inscrits en mémoire, le processeur ne les comprendrait pas.
  
  Le fichier écrit en code assembleur est converti en la suite correspondante de codes machine formant le programme par des programmes informatiques de traduction nommés "Assembleur".

Lecture séquentielle des codes en mémoire ( fetch cycle )

1 - Point de départ
Une fois terminée l'exécution de l'instruction précédente, l'UC incrémente son PC qui pointe maintenant sur le premier code de l'instruction à effectuer (ADDA = C4 dans l'exemple précédent).

Il faut à ce stade que vous ayez bien compris le fonctionnement d'une mémoire.
Je vous rappelle qu'il est entièrement expliqué à la page de ce site.
A partir de maintenant, je considère que vous l'avez bien retenu.

2 -Phase d'acquisition du premier code

L'UC va lire maintenant ce code C4, ce qui signifie qu'il va le copier dans un registre interne que l'on appelle le registre d'instruction IR. Pour ce faire (suivre sur le schéma ci-dessous) :

L'UC impose l'adresse contenue dans le registre PC, en basse impédance, sur le bus des adresses. L'UC valide les broches /CE1=L & /CE2=L ( ) de la mémoire avec / WE = H et /OE = H Le mémoire est "présélectionnée" mais encore inactive, voir table ci-dessous. L'UC abaisse le signal de sélection / OE = L. La mémoire est active en mode "lecture". La mémoire impose sur le bus des adresses la valeur de l'octet ( C4 ) pointé par l'adresse du PC . L'UC attend un temps très court pour permettre à la mémoire et aux bus de stabiliser les données. L'UC copie la valeur ( C4 ) affichée sur le bus des données dans le registre interne IR ( instruction register) L'UC remet /OE = H dévalidant ainsi la mémoire qui remet en haute impédance ses sorties sur le bus des données. L'UC dévalide les broches /CE1=H & /CE2=H de la mémoire, ce qui la déconnecte électriquement totalement. L'UC incrémente PC.

Fin de cycle de recherche de code

3 -Phases suivantes d'acquisition de la totalité de l'instruction

En effet, l'UC n'a lu que le premier octet de l'instruction.
D'après la valeur ( C4 ) du code opératoire, l'UC "sait" de combien d'octets se compose l'instruction (toutes les instructions n'ont pas 3 octets ) par conséquent, elle recommencera (encore deux fois ici) le cycle de lecture de code.
A la fin du cycle d'instruction, elle aura mis la suite C4 A7 CF dans son registre d'instructions.
Ce sera la fin du cycle de recherche d'instruction ( fetch cycle).

4 - Phase terminale ( execute cycle )

Alors commencera l'exécution de cette instruction.
Je rappelle que la finalité de cette instruction imaginaire mais très plausible était
d'additionner à un registre interne à l'UC nommé "A" le contenu de la mémoire à l'adresse CFA7.
On imagine que l'unité centrale sera amenée maintenant à lire le contenu pointé par l'adresse en mémoire CFA7.
Ce qui n'est pas très différent de ce que nous venons de voir....
Puis d'exécuter l'addition en interne entre le registre A et le contenu lu dans la mémoire..
Ces deux phases sortent du propos que je m'étais fixé dans cette page.
Mais vous ne perdez rien pour attendre....

Schéma type de connexion physique UC - Mémoire


Ce schéma, encore très incomplet, montre uniquement les connexions UC - Mémoire.
Seules les lignes A0...A12 du bus des adresses sont utilisées.

CE2 est constamment validée par sa mise au niveau haut (Vcc).
Pour que la mémoire soit validée il faut à la fois /CE1=0 et CE2=1.
/CE1 n'est validée que lorsque le signal IO/Mem/ est à l'état bas, indiquant, pour ce processeur,
une opération d'accès à la mémoire.
/CE1est dans ce cas le signal de sélection vu dans le chronogramme ci-dessus.
/RD et /WR sont les signaux d'échantillonnage.
/OE n'est validée qu'au moment de la lecture par l'UC (/ RD = 0)..

Dans le schéma ci-dessous, deux mémoires coexistent.
Une EPROM (mémoire non volatile effaçable aux UV et reprogrammable)
Elle est destinée à contenir le programme.
Par ailleurs, le processeur ne peut pas écrire des données dans une EPROM.
Un système d'écriture à part est nécessaire pour y enregistrer le programme.
Une RAM (mémoire volatile) est donc indispensable pour contenir des données passagères
qui, elles, ne survivront pas à la coupure de l'alimentation. .

Je traite ce sujet sur une autre page de ce site :