L'essentiel d'Assembleur

Définir l'architecture, la microarchitecture et les instructions RISC et CISC

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Vous allez définir ce que sont les instructions CISC (Complex Instruction Set Computer)et RISC (Reduced Instruction Set Computer). Comparez-les en termes de places et de performances. Puis, vous allez éclaircir la notion d'architecture.
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Transcription

Dans cette vidéo, je vais vous parler de l'architecture, la micro-architecture et des instructions RISC et CISC. Alors, une architecture et une micro-architecture c'est quoi ? Déjà, ce sont deux choses différentes. Mais en général l'amalgame est fait et on parle d'architecture en réunissant les deux. Une architecture, c'est en fait un jeu d'instructions qui peut évoluer, mais qui est toujours rétrocompatible binaire. Ce serait une absurdité que de sortir un processeur qui ne soit pas compatible avec son prédécesseur. Par contre, l'évolution de la micro-architecture est en permanente évolution. Donc c'est pour ça que l'on parle justement d'obsolescence quasiment programmée sachant qu'on change de micro-architecture chez les gros constructeurs tous les six mois quasiment. Mais il y a toujours un lien entre cette micro-architecture et le jeu d'instruction qui permet de l'utiliser. Alors la micro-architecture se complexifie, on avance de plus en plus vite, et le but, c'est de pouvoir intégrer de plus en plus de transistors sur le silicium. Alors justement pour ça, on fait de la description matérielle par biais de langage tel que VHDL et Verilog qui vont permettre de graver en fait sur le wafer les différents transistors. Alors par exemple, si on prend la petite page Wikipedia, "c'est quoi un wafer". C'est juste une tranche de silicium pur sur lequel en fait, on va venir y mettre nos différents transistors alors regroupés par taille entière. Voilà comme ça vous avez votre ROM, votre RAM, votre CPU. Et là, par exemple, sur un seul wafer, vous voyez l'évolution en fonction des décennies, on arrive à graver de plus en plus de cœur processeur. Ça, il s'agit d'un processeur simplement sur une seule et unique pastille de silicium donc le fameux wafer. Alors l'instruction architecture RISC, les processeurs et microcontrôleurs RISC ont un jeu d'instruction plus réduit. Mais cette fois-ci, chaque instruction est codée simplement et n'utilise que quelques cycles d'horloge. Toutes ces instructions sont de la classe registre-registre. C'est ce que nous nous utilisons depuis le début de cette formation. Les instructions sont aussi de taille fixe une instruction égale une opération ou ensemble d'opérations en un ou deux cycles d'instruction. Les instructions sont dites orthogonales, c'est-à-dire adressable de toutes les façons, directe immédiate indirecte, registre par registre etc. Alors quelques revendeurs d'architecture RISC, on a ARM, MIPS alors qui n'a rien à avoir avec le million d'instructions par seconde sans ce coût là. Et puis vous avez une Micro-chip, qui pour ces architectures 8 bits et 16 bits est propriétaire. C'est-à-dire c'est lui qui a mis en place sa propre architecture sans faire appel à notamment quasiment le leader mondial qui est ARM, qui lui revend que des architectures et micro-architectures. Et vous avez par exemple Imaginations, une société qui vend aussi des architectures et micro-architectures cette fois-ci, pour les 32 bits de chez Micro-chip. Alors concernant les CISC, cette fois-ci, les processeurs et microcontrôleurs CISC ont des jeux d'instruction à taille variable. Alors le décodage est plus lent, il demande plus de micro-séquençages, mais par contre, il faut un décodage dynamique. La taille occupée sur le silicium est plus importante qu'au RISC. Mais c'est une architecture qui est plutôt flexible. Alors un exemple, par exemple le jeu d'instruction qui vient d'une architecture NIOS2, l'instruction de comparaison par exemple si vous mettez cmpcond rC,rA,rB, ça veut juste dire que sur cette seule instruction, je compare rA et rB, si c'est vrai, je mets 1 dans rC, si c'est faux, je mets zéro. Voilà un peu le genre de chose que l'on peut faire. Alors quelques adeptes soit qui achètent l'architecture CISC, soit qui sont concepteurs, INTEL est concepteur de sa propre architecture, donc AMD, MOTOROLA, NEC et bien d'autres. Alors faisons un petit comparatif, d'un côté pour le CISC, la conception hardware est plus complexe. Sur la software ici sur la RISC, c'est plus lourd. C'est-à-dire qu'au niveau de la programmation ça va être un peu plus laborieux. Ici, nous avons un système d'horloge unique là qui doit être multiple. Ici, les jeux d'instruction sont indépendants tandis que là, vous pouvez tout intégrer en une seule fois. La taille du code est beaucoup plus restreinte. Là forcement, il va falloir qu'il soit un peu expansif, donc plus de mémoire. Mais par contre, l'utilisation d'un transistor là sera plus destinée donc à la conception des instructions que là on est plus dans la fabrication des registres. Alors pour finir nos tests de performance, c'est-à-dire qu'il existe deux tests, qui s'appellent un le Dhrystone qui a vu sa dernière version la 2.2 en juillet 2010. Et puis la Wheatstone qui elle est plus destinée aux processeurs à virgule flottante. Alors pour la petite anecdote, il faut savoir qu'il y a certains fabricants qui ont triché et qui ont optimisé leur architecture et sous-architecture pour répondre aux critères du Dhrystone et être optimisés au mieux et pouvoir avoir un nouvel argument commercial.

L'essentiel d'Assembleur

Plongez-vous dans le langage bas niveau, nommé Assembleur. Abordez les notions de jeu d'instructions, de pipeline, de registres, de mode d’adressage, de compteur de programme, etc.

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Date de parution :26 sept. 2016

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