Organisation des ordinateurs - Unité centrale de traitement

Nous pouvons diviser les parties qui composent un ordinateur en trois grandes catégories ou sous-systèmes : l'unité centrale de traitement (CPU), la mémoire principale et le sous-système d'entrée/sortie. La figure ci-dessous montre les trois sous-systèmes d'un ordinateur autonome.

L'unité centrale de traitement (UC) effectue des opérations sur les données. Dans la plupart des architectures, elle se compose de trois parties : une unité arithmétique et logique (UAL), une unité de contrôle et un ensemble de registres.

L'unité arithmétique et logique (ALU) effectue des opérations logiques, de décalage et arithmétiques sur les données.

•  Opérations logiques : les opérations logiques, telles que NON, ET, OU et XOR traitent les données d'entrée comme des modèles de bits et le résultat de l'opération est également un modèle de bits.
•  Opérations de décalage : opérations de décalage logique et opérations de décalage arithmétique. Les opérations de décalage logique sont utilisées pour décaler les modèles de bits vers la gauche ou la droite, tandis que les opérations arithmétiques sont appliquées aux nombres entiers. Leur objectif principal est de diviser ou de multiplier des nombres entiers par deux.
•  Opération arithmétique

Les registres sont des emplacements de stockage autonomes rapides qui contiennent des données temporairement. Plusieurs registres sont nécessaires pour faciliter le fonctionnement de la CPU.

Registres de données

Dans le passé, les ordinateurs n'avaient que quelques registres de données pour contenir les données d'entrée et le résultat des opérations. Aujourd'hui, les ordinateurs utilisent des dizaines de registres à l'intérieur du processeur pour accélérer leurs opérations, car les opérations complexes sont effectuées à l'aide de matériel plutôt que de logiciel. Ceux-ci nécessitent plusieurs registres pour contenir les résultats intermédiaires.

Registres d'instructions

Aujourd'hui, les ordinateurs stockent non seulement des données, mais aussi des programmes, dans leur mémoire. La CPU est chargée de récupérer les instructions une par une dans la mémoire, de les stocker dans le registre d'instructions, de les décoder et de les exécuter.

Compteur du programme

Un autre registre commun dans la CPU est le compteur de programme. Le compteur de programme garde une trace de l'instruction en cours d'exécution. Après exécution de l'instruction, le compteur est incrémenté pour pointer sur l'adresse de la prochaine instruction en mémoire.

La troisième partie de toute unité centrale est l'unité de commande. L'unité de commande contrôle le fonctionnement de chaque sous-système. Le contrôle s'effectue par le biais de signaux envoyés par l'unité de commande aux autres sous-systèmes.