Découvrez l'organisation interne du microprocesseur 8086

Table des matières :

1. Introduction à l'organisation interne du microprocesseur 80 86
2. Les registres généraux
3. Les registres spécialisés
4. Les registres de segment et les registres d'index
5. Le registre d'instruction et le registre des drapeaux
6. La gestion de la mémoire et la segmentation
7. L'utilisation des adresses logiques et physiques
8. La manipulation des segments et la réduction de la taille du code
9. Le fonctionnement en multitâches et l'exécution de plusieurs programmes
10. L'initialisation du microprocesseur

Introduction à l'organisation interne du microprocesseur 80 86 ✨

Le microprocesseur 80 86 est un composant majeur des ordinateurs personnels. Dans cette partie de cours, nous allons étudier l'organisation interne et la gestion de la mémoire de ce microprocesseur. Nous commencerons par examiner les différents registres disponibles, qui jouent un rôle clé dans le fonctionnement du système. Ensuite, nous aborderons la Notion de segmentation, une technique permettant de diviser la mémoire en segments distincts pour faciliter l'exécution des programmes. Enfin, nous étudierons l'initialisation du microprocesseur et son impact sur son fonctionnement.

Les registres généraux 📝

Le microprocesseur 80 86 dispose de quatorze registres généraux, notamment les registres AX, BX, CX et DX, qui sont des registres sur 16 bits pouvant être décomposés en registres sur 8 bits. Ces registres sont utilisés pour stocker des données et effectuer des opérations arithmétiques. Ils peuvent également être utilisés comme des registres spécialisés dans certaines situations. Par exemple, le registre AX est souvent utilisé comme registre accumulateur, le registre BX comme registre de base, le registre CX comme registre compteur, et le registre DX comme registre de données.

Les registres spécialisés 🛠️

Outre les registres généraux, le microprocesseur 80 86 dispose également de registres spécialisés tels que les registres de pointeur et les registres de segment. Les registres de pointeur comprennent le registre SP (Stack Pointer) et le registre BP (Base Pointer), utilisés respectivement pour gérer la pile et les fonctions de base. Les registres de segment comprennent les registres CS (Code Segment), SS (Stack Segment), DS (Data Segment) et ES (Extra Segment), qui sont utilisés pour gérer les différentes parties de la mémoire. Ces registres permettent d'adresser efficacement les données et les programmes stockés dans la mémoire.

La gestion de la mémoire et la segmentation 🧱

La gestion de la mémoire est un aspect crucial du fonctionnement du microprocesseur. C'est là que la segmentation entre en jeu. La segmentation est une technique qui permet de diviser la mémoire en segments distincts de 64 Ko chacun, pouvant être adressés de manière indépendante. Chaque segment est identifié par un registre de segment et un registre d'offset, permettant de définir à la fois la position du segment dans la mémoire et le déplacement par rapport à ce segment. Cette technique offre plusieurs avantages, tels que la séparation des données et des programmes, l'application efficace d'un même programme sur différentes ensembles de données, la réduction de la taille du code d'instruction et la possibilité de fonctionner en multitâches.

L'utilisation des adresses logiques et physiques 🔢

Dans le microprocesseur 80 86, les adresses sont manipulées sous forme d'adresses logiques, composées d'une paire de segment et d'offset. Ces adresses logiques doivent correspondre à une adresse physique, qui est une adresse sur 20 bits utilisée pour déterminer la position de la case mémoire dans les 1 Mo adressables. Les registres CS, DS, SS et ES permettent d'associer des segments aux adresses logiques, tandis que les registres IP, SP, BP et DI permettent de manipuler les déplacements ou offsets. Cette approche simplifie la programmation en utilisant des adresses plus courtes et en réduisant les risques d'erreurs.

La manipulation des segments et la réduction de la taille du code ⚡

Grâce à la technique de segmentation, il est possible de faire chevaucher les segments et de réduire ainsi la taille du code d'instruction. En divisant la mémoire en 16 segments distincts, avec seulement 4 bits nécessaires pour les identifier, il est possible de réduire la taille du code en utilisant des adresses sur 16 bits au lieu de 20 bits. Cela permet d'économiser de l'espace mémoire et d'améliorer les performances du microprocesseur. De plus, cette approche facilite l'écriture de programmes commentés qui n'occupent qu'un seul segment. Ces programmes, appelés "comps", peuvent simplifier le processus de développement et faciliter la maintenance du code.

Le fonctionnement en multitâches et l'exécution de plusieurs programmes 🔄

Le microprocesseur 80 86 offre la possibilité de fonctionner en multitâches, c'est-à-dire d'exécuter plusieurs programmes en même temps. Cette fonctionnalité est rendue possible grâce à la segmentation de la mémoire et à l'allocation de segments distincts pour chaque programme. Ainsi, chaque programme peut être exécuté de manière indépendante, en basculant simplement vers le segment correspondant. Cette approche permet d'améliorer l'efficacité du système et de gérer efficacement les ressources disponibles.

L'initialisation du microprocesseur 🔄

Lors de l'initialisation du microprocesseur 80 86, certains registres comme CS, DS, SS et IP sont configurés avec des valeurs spécifiques. Par exemple, le registre CS peut prendre la valeur FFFF en hexadécimal pour indiquer le segment de démarrage du programme. Lorsque le microprocesseur démarre ou est réinitialisé, il exécute automatiquement l'instruction située à l'adresse 0xFFFF 0000, qui correspond généralement à l'adresse de démarrage du BIOS (Basic Input/Output System). Cette phase d'initialisation est cruciale pour assurer le bon fonctionnement du microprocesseur et de l'ensemble du système.

En conclusion, l'organisation interne et la gestion de la mémoire sont des aspects essentiels du microprocesseur 80 86. En comprenant le fonctionnement des registres, la segmentation de la mémoire et l'initialisation du système, il est possible d'optimiser les performances et de tirer le meilleur parti de ce composant clé des ordinateurs personnels.

Avantages:

• La segmentation permet de séparer les données et les programmes, facilitant ainsi le développement et la maintenance des logiciels.
• L'utilisation d'adresses logiques simplifie la programmation en réduisant la taille des adresses et en minimisant les risques d'erreurs.
• La réduction de la taille du code d'instruction grâce à la segmentation permet d'optimiser l'utilisation de la mémoire et d'améliorer les performances du microprocesseur.
• La gestion de la mémoire en segments distincts permet d'exécuter plusieurs programmes en multitâches, optimisant ainsi l'efficacité du système.

Inconvénients:

• La complexité de la gestion des segments peut rendre la programmation plus difficile, en particulier pour les développeurs novices.
• La limitation à seulement quatre segments de 64 Ko peut limiter la taille des programmes et des ensembles de données utilisables.

Ressources:

• https://www.intel.com/content/www/fr/fr/homepage.html
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Microprocesseur_8086