Systèmes à Microprocesseurs

Systèmes à Microprocesseurs
Cycle Ingénieur Première Année
S. Bilavarn
Polytech’Sophia – Département Electronique
[email protected]
S. Bilavarn
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Plan
Ch1 – Historique
Ch2 – Généralités sur les architectures
Ch3 – Traitement des données sur ARM
Ch4 – Jeu d’instructions ARM
Ch5 – Programmation structurée en assembleur ARM
Ch6 – Exécution du processeur
Ch7 – Représentation en mémoire
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Historique
Les premiers ordinateurs …
… jusqu’à nos jours
Et demain ?
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Les premiers ordinateurs…
1945: John Von Neumann définit l’architecture de
Von Neuman toujours utilisée de nos jours
1946: Ordinateur (1ère génération), 30 Tonnes, 72m2,
140KWatt, 18000 tubes. 350 */s. Programmation par
fils
1956: Ordinateur à transistors (2ème génération).
83000 */s. Notion de système d’exploitation.
1958: Découverte des circuits intégrés par Texas
Instruments
1968: Ordinateur à Circuits intégrés (3éme
génération) et langage Pascal. Notion de
multiprogrammation de temps partagé, de temps réel.
Fondation de la société Intel
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Micro-Ordinateur
1971: Intel lance le premier microprocesseur Intel 4004 (4 bits,
740 KHz, 0.06 MIPS) et la mémoire intégrée, VLSI (2300
Trans., 10 m)
1972: Microprocesseur 8 bits Intel 8008 (500 KHz, 0.05 MIPS,
2300 trans. , 10 m)
1973-74: Deuxième génération de microprocesseurs: 8080
(2 MHz, 0.64 MIPS, 6000 trans. , 6 m), Motorola 6800
1976-77: Troisième génération de microprocesseurs: Z80
(Zilog), Intel 8085 (5 MHz, 0.64 MIPS, 6500 trans. , 3 m),
Texas Instruments TMS1000 (4bits)
1978: Quatrième génération, celle des µp 16 bits: Intel 8086
(10 MHz, 0.75 MIPS, 29000 trans. , 3 m), Zilog Z8000,
Motorola 68000.
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Les années 1980-1990
1982: Génération des processeurs 32 bits et machines
orientées langage de haut niveau: Intel iAPX186/286, Hewlett
Packard HP9000, National Semiconductor 16032, Motorola
68010
1985-86: Processeurs 32 bits plus performants >1MIPS:
Motorola 68020, Intel iAPX386, processeur à architectures
nouvelles: Transputer T800 (Inmos: 10MIPS), processeurs
systolique
1987: Motorola 68030 (Macintosh II, Amiga), Motorola 88000
(RISC, pre-PowerPC), Mips R3000 (RISC, Sony Playstation)
1989: Motorola 68040, Intel 80960 (processeur embarqué,
RISC)
1990: Intel 486DX (33 MHz, 27 MIPS, 1.2 M trans. , 1 m),
Motorola 68040, fondation de la société ARM
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Les années 1990-1996
1992: DEC Alpha 21064 (200 MHz , 200 MIPS, 1.7 M trans.,
0.63 m, RISC 64 bits, superscalaire, superpipeline
1993: Intel Pentium (60 MHz , 100 MIPS, 3.1 M trans., 0.8 m)
avec ses deux unités de traitement (superscalaire), le PowerPC
(Apple-IBM-Motorola) 601 à 66MHz et 603 à 80MHz
1994: Pentium (90/100MHz, 0.6 m, 3.2 M trans.), PowerPC
604 100MHz, 68060, DEC Alpha 21164 à 266 et 300 MHz
1995: AMD 5x86-75, Cyrix 6x86, Pentium (120/133MHz, 0.35
m, 3.3 M trans.), Pentium Pro 150/200MHz (5,5 M trans.) est
destiné aux serveurs et stations de travail et est conçu pour
l'
exécution rapide d'
applications scientifiques, de CAO et
d'
ingénierie mécanique
1996: AMD K5, Pentium 150/200MHz
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Jusqu’à nos jours…
1997: Intel Pentium II (233/266/300MHz, 0.35 m, 7.5 M trans.)
avec technologie MMX 200MHz pour le traitement multimédia
(vidéo, son, 3D, etc), AMD K6, Cyrix MediaGX, PowerPC 604e,
DEC Alpha 21164PC 533MHz
1998: Intel Celeron (300MHz, 0.25 m, 7.5 M trans.), AMD K62, Cyrix MII-300
1999: Pentium III (450/500MHz, 0.25 m, 9.5 M trans.)
2000: Pentium 4 (1.4GHz, 0.18 m, 42 M trans.), XScale –
ARM (processeur embarqué), MPC7450 (Motorola PowerPC) à
733MHz, bus principal à 133MHz, AMD Athlon à 1.4GHz
2003: Intel Mobile Pentium M (900MHz, 0.13 m, 77 M trans.),
Dual powerPC
2006: Intel Core 2 (2.67GHz, 65 nm, 291 M trans.)
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Et demain ?
Loi de Moore (1965)
« Le nombre de
transistors des
microprocesseurs
sur une puce de
silicium double tous
les deux ans »
Entre 1971 et 2001,
la densité des
transistors a doublé
chaque 1.96 année
Ralentissement depuis 2004 pour cause de difficulté de dissipation
thermique qui empêche la montée en fréquence
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Et demain ?
Doublement du
nombre de
processeurs sur
une puce
Vers des
microprocesseurs
embarqués haute
performance/faible
consommation
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