Instruction cycleThe instruction cycle (also known as the fetch–decode–execute cycle, or simply the fetch-execute cycle) is the cycle that the central processing unit (CPU) follows from boot-up until the computer has shut down in order to process instructions. It is composed of three main stages: the fetch stage, the decode stage, and the execute stage. In simpler CPUs, the instruction cycle is executed sequentially, each instruction being processed before the next one is started.
Instruction set architectureIn computer science, an instruction set architecture (ISA), also called computer architecture, is an abstract model of a computer. A device that executes instructions described by that ISA, such as a central processing unit (CPU), is called an implementation. In general, an ISA defines the supported instructions, data types, registers, the hardware support for managing main memory, fundamental features (such as the memory consistency, addressing modes, virtual memory), and the input/output model of a family of implementations of the ISA.
Banc de registresDans un processeur, un banc de registres est une mémoire interne au processeur, dans laquelle sont rassemblés certains (voire la totalité) des registres du processeur. En anglais, on parle de register file. Dans les microprocesseurs, les bancs de registres sont généralement réalisés à l'aide de RAM statique (bascules). thumb|Banc de registre Un bancs de registre contient une entrée d'adresse sur laquelle on place une suite de bits qui permet d'identifier le registre à sélectionner.
Processeur à jeu d'instructions réduitUn processeur à jeu d'instructions réduit (en anglais RISC pour Reduced instruction set computer) est un type d'architecture de processeur qui se caractérise par un jeu d'instructions visant la rapidité d'exécution grâce à la facilité de décodage et d'exécution en pipeline des instructions machine. À la fin des années 1980 et au début des années 1990, cette stratégie permet aux microprocesseurs RISC d'obtenir de meilleures performances que les architectures anciennes, de type CISC (de l'anglais complex instruction-set computer).
Registre de processeurUn registre est un emplacement de mémoire interne à un processeur. Les registres se situent au sommet de la hiérarchie mémoire : il s'agit de la mémoire la plus rapide d'un ordinateur, mais dont le coût de fabrication est le plus élevé, car la place dans un microprocesseur est limitée. Une architecture externe de processeur définit un ensemble de registres, dits architecturaux, qui sont accessibles par son jeu d'instructions. Ils constituent l'état externe (architectural) du processeur.
Unité arithmétique et logiqueL'unité arithmétique et logique (UAL, en anglais arithmetic–logic unit, ALU), est l'organe de l'ordinateur chargé d'effectuer les calculs. Le plus souvent, l'UAL est incluse dans l'unité centrale de traitement ou le microprocesseur. Elle est constituée d'un circuit à portes logiques. Les UAL peuvent être spécialisées ou pas. Les UAL élémentaires calculent sur des nombres entiers, et peuvent effectuer les opérations communes, que l'on peut séparer en quatre groupes : Les opérations arithmétiques : addition, soustraction, changement de signe, etc.
Bit slicingBit slicing is a technique for constructing a processor from modules of processors of smaller bit width, for the purpose of increasing the word length; in theory to make an arbitrary n-bit central processing unit (CPU). Each of these component modules processes one bit field or "slice" of an operand. The grouped processing components would then have the capability to process the chosen full word-length of a given software design. Bit slicing more or less died out due to the advent of the microprocessor.
Renommage de registresEn architecture des ordinateurs, on appelle renommage de registres le fait qu'une microarchitecture alloue dynamiquement les registres architecturaux à un ensemble plus vaste de registres physiques au cours de l'exécution d'un programme. Une architecture externe de processeur définit un ensemble de registres, dits architecturaux, que peuvent manipuler les programmes en langage machine. Dans une microarchitecture superscalaire, le processeur essaie d'exécuter en parallèle plusieurs instructions.
Cycles per instructionIn computer architecture, cycles per instruction (aka clock cycles per instruction, clocks per instruction, or CPI) is one aspect of a processor's performance: the average number of clock cycles per instruction for a program or program fragment. It is the multiplicative inverse of instructions per cycle. The average of Cycles Per Instruction in a given process (CPI) is defined by the following weighted average: Where is the number of instructions for a given instruction type , is the clock-cycles for that instruction type and is the total instruction count.
Semiconductor memorySemiconductor memory is a digital electronic semiconductor device used for digital data storage, such as computer memory. It typically refers to devices in which data is stored within metal–oxide–semiconductor (MOS) memory cells on a silicon integrated circuit memory chip. There are numerous different types using different semiconductor technologies. The two main types of random-access memory (RAM) are static RAM (SRAM), which uses several transistors per memory cell, and dynamic RAM (DRAM), which uses a transistor and a MOS capacitor per cell.
Instruction unitThe instruction unit (I-unit or IU), also called, e.g., instruction fetch unit (IFU), instruction issue unit (IIU), instruction sequencing unit (ISU), in a central processing unit (CPU) is responsible for organizing program instructions to be fetched from memory, and executed, in an appropriate order, and for forwarding them to an execution unit (E-unit or EU). The I-unit may also do, e.g., address resolution, pre-fetching, prior to forwarding an instruction. It is a part of the control unit, which in turn is part of the CPU.
Microarchitectureright|400px|thumb|La microarchitecture Core d'Intel right|400px|thumb|La microarchitecture Nehalem d'Intel La microarchitecture d'un processeur est un plan de ce processeur au niveau logique. Elle décrit, par exemple : le nombre de pipelines et leur longueur respective ; le nombre de mémoires cache et associativité respectives ; l'existence de renommage de registres ; d'une unité d'exécution out-of-order ; d'une unité de prédiction de branchement. Elle est également parfois appelée architecture, bien que ce terme ait d'autres sens différents en informatique.
Fenêtre de registresEn architecture des ordinateurs, les fenêtres de registres constituent une technique pour améliorer la performance des appels de fonctions. Elles ont été utilisées pour la première fois dans les processeurs RISC de Berkeley, qui sont à l'origine des architectures SPARC, AMD 29000 et Intel i960. La plupart des processeurs ont un petit nombre de mémoires très rapides appelées registres. Les processeurs utilisent les registres afin de stocker temporairement des valeurs lors de l'exécution des suites d'instructions.
Comparison of instruction set architecturesAn instruction set architecture (ISA) is an abstract model of a computer, also referred to as computer architecture. A realization of an ISA is called an implementation. An ISA permits multiple implementations that may vary in performance, physical size, and monetary cost (among other things); because the ISA serves as the interface between software and hardware. Software that has been written for an ISA can run on different implementations of the same ISA.
Compressed instruction setA compressed instruction set, or simply compressed instructions, are a variation on a microprocessor's instruction set architecture (ISA) that allows instructions to be represented in a more compact format. In most real-world examples, compressed instructions are 16 bits long in a processor that would otherwise use 32-bit instructions. The 16-bit ISA is a subset of the full 32-bit ISA, not a separate instruction set. The smaller format requires some tradeoffs: generally, there are fewer instructions available, and fewer processor registers can be used.
Classic RISC pipelineIn the history of computer hardware, some early reduced instruction set computer central processing units (RISC CPUs) used a very similar architectural solution, now called a classic RISC pipeline. Those CPUs were: MIPS, SPARC, Motorola 88000, and later the notional CPU DLX invented for education. Each of these classic scalar RISC designs fetches and tries to execute one instruction per cycle. The main common concept of each design is a five-stage execution instruction pipeline.
Microprocesseur à jeu d'instruction étenduUn microprocesseur à jeu d'instruction étendu (, CISC) désigne un microprocesseur possédant un jeu d'instructions comprenant de très nombreuses instructions . L'architecture CISC est opposée à l'architecture RISC qui au contraire, limite ses instructions à l'essentiel afin de réduire la quantité de transistors. Le premier microprocesseur est l'Intel 4004, d'architecture 4 bits, sorti en 1971, suivi de l'Intel 8008, d'architecture , sorti en 1972.
Chemin de donnéesDans un système logique, un chemin de données est un ensemble d'unités fonctionnelles électroniques, telles que des unités arithmétiques et logiques, des additionneurs, des multiplieurs, des registres, qui effectuent des opérations de traitement de données. Par exemple la plupart des processeurs sont composés d'un chemin de données et d'un séquenceur, ce dernier ayant pour rôle de commander le chemin de données et réguler ses interactions avec la mémoire vive. FSMD Logic and Computer Design Fundamentals, Mano and Kime, 2000, Prentice Hall.
Combinational logicIn automata theory, combinational logic (also referred to as time-independent logic or combinatorial logic ) is a type of digital logic which is implemented by Boolean circuits, where the output is a pure function of the present input only. This is in contrast to sequential logic, in which the output depends not only on the present input but also on the history of the input. In other words, sequential logic has memory while combinational logic does not.
No instruction set computingNo instruction set computing (NISC) is a computing architecture and compiler technology for designing highly efficient custom processors and hardware accelerators by allowing a compiler to have low-level control of hardware resources. NISC is a statically scheduled horizontal nanocoded architecture (SSHNA). The term "statically scheduled" means that the operation scheduling and Hazard handling are done by a compiler. The term "horizontal nanocoded" means that NISC does not have any predefined instruction set or microcode.
