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L’unité centrale (UC) est le "cerveau" de l’ordinateur. Son rôle est d’exécuter les programmes stockés en mémoire centrale en chargeant les instructions, en les décodant et en les exécutant l’une après l’autre. L’UC est composée d’une unité de commande qui charge les instructions et les décode, et d’une unité arithmétique et logique (UAL) qui exécute des opérations de la mémoire centrale.
L’unité de commande est constituée de plusieurs organes qui permettent la recherche en mémoire et le décodage d’une instruction. On trouve :
L’Unité de commande comprend une mémoire très rapide qui lui permet de stocker des résultats temporaires ou des informations de commande. Cette mémoire est formée de quelques registres, chaque registre ayant une fonction particulière. Le registre le plus important est le compteur ordinal (CO) qui pointe sur la prochaine instruction à exécuter. On trouve aussi le registre instruction (RI) qui contient l’instruction en cours d’exécution. La plupart des ordinateurs contiennent également d’autres registres qui permettent aux programmeurs de stocker des résultats intermédiaires.
L’exécution d’une instruction par l’UC passe par les étapes suivantes :
L’UAL réalise les opérations mathématiques et logiques nécessaires au fonctionnement de l’ordinateur et permet tout particulièrement le mode de calcul en virgule flottante.
Elle possède les registres suivants :
C’est l’UAL qui exécute les additions, les soustractions et toutes les opérations simples sur ses entrées, et qui produit un résultat placé dans le registre de sortie. Le contenu du registre de sortie peut alors être placé dans un autre registre avant de rejoindre, si nécessaire, la mémoire.
On peut regrouper les instructions en trois catégories :