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Aperçu

Le processeur et ses instructions

Voici la première page de la leçon. Lis-la et essaie les activités. La suite est dans le cours complet.

35 minutes

Des milliards de tout petits pas

Ton téléphone fait peut-être 2 milliards de calculs par seconde. C'est énorme.

Pourtant, chaque calcul est minuscule : ajouter deux nombres, copier une valeur, comparer deux nombres.

Comment des gestes si petits font-ils un jeu vidéo ? C'est le sujet de cette leçon.

Mots-clés

MotCe que ça veut direExemple
InstructionUn ordre très simple que le processeur sait faire.Ajoute 5.
ProgrammeUne liste d'instructions, à suivre dans l'ordre.Ajoute 5, ajoute 3, double.
RegistreUne toute petite case, dans le processeur, qui garde un nombre.L'accumulateur
AccumulateurLe registre où le processeur garde le résultat en cours.Il vaut 8 après 5 + 3.
CompteurUn registre qui garde le numéro de la prochaine instruction.Compteur = 2
CycleLes trois temps répétés sans fin : chercher, décoder, exécuter.
HorlogeElle donne le rythme. Un gigahertz (GHz) est un milliard de tops par seconde.2 GHz

Les cellules que les étudiants remplissent restent vides dans cet aperçu.

Le cycle en trois temps

Le processeur répète sans fin trois gestes.

Chercher : il lit la prochaine instruction dans la mémoire. Décoder : il comprend de quel ordre il s'agit. Exécuter : il le fait.

Puis le compteur avance d'un pas, et le cycle recommence.

Remets le cycle dans l'ordre

À toi de jouer

Remets le cycle dans l'ordre

3 questions
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Une machine inventée

Pour comprendre, inventons un processeur très simple. Il a un seul registre : l'accumulateur. Il vaut 0 au départ.

Il connaît trois instructions. AJOUTE n ajoute n. RETIRE n enlève n. DOUBLE multiplie par 2.

Exemple travaillé : les trois instructions

InstructionCe qu'elle faitAccumulateur avantAccumulateur après
AJOUTE 5ajoute 505
AJOUTE 3ajoute 358
DOUBLEmultiplie par 2816
RETIRE 4enlève 41612

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À toi : lance la machine

Code: python
# Une machine inventée : un seul registre, l'accumulateur.
noms = ["AJOUTE", "AJOUTE", "DOUBLE"]
valeurs = [5, 3, 0]
accumulateur = 0
compteur = 0                      # le numéro de la prochaine instruction

while compteur < len(noms):
    nom = noms[compteur]          # 1. chercher
    if nom == "AJOUTE":           # 2. décoder
        accumulateur = accumulateur + valeurs[compteur]   # 3. exécuter
    elif nom == "DOUBLE":
        accumulateur = accumulateur * 2
    print("instruction", compteur, nom, "-> accumulateur =", accumulateur)
    compteur = compteur + 1

# Change les valeurs, puis ajoute une instruction "AJOUTE" avec la valeur 1.

Pourquoi deux listes ?

Remarque

Le programme est rangé dans deux listes. La première garde les noms. La deuxième garde les nombres. L'instruction numéro 1 est noms[1] et valeurs[1]. Le compteur sert d'indice.

La leçon continue

8 parties de plus de cette leçon se trouvent dans le cours complet, avec les exercices et la vérification finale. Un compte te donne tout.