OBJECTIFS :

Ce cours a pour objectif l'étude du fonctionnement matériel d'architectures électroniques numériques pour le calcul et le traitement de l'information. Il présente les composants systématiquement présents dans les architectures numériques : contrôle, chemin de données et mémoire. Il sera question d’analyser en première partie les architectures internes de processeurs et la façon dont elles exécutent les instructions logicielles, et ensuite de comprendre comment (par l'organisation des composants) il est possible d'améliorer les performances du processeur.

SOMMAIRE :

Contenu des cours :

• Analyse électrique des portes de base de l'électronique numérique : consommation (dynamique, statique, court-circuit), vitesse, surface. Alternatives (logique dynamique, logique à porte de passage)
• Principes des architectures : von Neumann et Harvard (modifié), RISC, CISC.
• Jeux d'instructions, mémoire et types d'adressage.
• Construction d'un chemin de données, Contrôle et acheminement des instructions.
• Programmation RTL. Evaluation des performances d'une machine de calcul
• Accélérateurs de performances : Exécution en pipeline, Mémoires cache
• Exécution matérielle d'algorithmes de traitement de signal
• Architectures parallèles, gestion des tâches

Contenu des travaux dirigés :

• Construction d'un multiplieur 4-bit
• Analyse électrique du multiplieur
• Chemin de données de processeur 4-bit
• Programmation RTL d'algorithme sur le processeur 4-bit
• Pipeline et mémoire cache

Contenu des TPs :

• Additionneur / Synthétiseur de fréquence (FPGA / VHDL)
• ALU / Architecture RISC (FPGA / VHDL)

AUTONOMIE :

Restitution des TDs (simulations électriques)

BIBLIOGRAPHIE :

"Computer Architecture: A Quantitative Approach, 4th Edition", John L. Hennessy, David A. Patterson, Morgan Kaufmann, 2006

"Digital Design and Computer Architecture," David Harris, Sarah Harris, Morgan Kaufmann, 2007

"Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface," David A. Patterson, John L. Hennessy, Morgan Kaufmann, 2008

CONTROLE DES CONNAISSANCES :

Contrôle écrit sans documents (50%)

Activités pratiques (25%)

Participation (25%)