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Hiérarchie mémoire : mémoire virtuelleArticle de référence | Réf : H1199 v1
Auteur(s) : Daniel ETIEMBLE
Date de publication : 10 févr. 2016
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Une instruction comprend un certain nombre d'informations : ce que fait l'instruction (appelé généralement le code opération), et le moyen de spécifier les opérandes et le résultat. Les opérandes peuvent être dans des registres, dans l'instruction (immédiat) ou dans la mémoire. Le résultat peut être dans un registre ou rangé en mémoire. Les instructions de saut ou de branchement manipulent des adresses, dont une partie peut être dans un registre et une autre dans l'instruction, sous forme d'un déplacement par rapport au contenu du compteur de programme.
Le codage des instructions consiste à spécifier un certain nombre de champs ou sous-champs qui vont déterminer :
la nature de l'instruction à travers le code opération ;
un nom ou un numéro de registre parmi les registres disponibles ;
les immédiats et les déplacements ;
le mode d'adressage, qui détermine la manière dont est calculée l'adresse mémoire.
Dans les jeux d'instructions anciens, jusqu'aux années 1980, le terme « mode d'adressage » comprenait l'ensemble des manières d'obtenir les opérandes : registre, immédiat, manière d'accéder aux données en mémoire, etc. Ensuite, le terme « mode d'adressage » s'est plutôt limité aux modes d'accès mémoire.
Le codage des instructions dépend beaucoup du choix de la longueur des instructions :
pour les jeux d'instructions à longueur fixe, généralement 32 bits, le problème est d'organiser champs et sous-champs dans ces 32 bits ;
pour les jeux d'instructions à longueur variable, l'objectif est de minimiser la taille du code, c'est-à-dire d'organiser le codage des instructions pour qu'elles n'utilisent que le nombre minimal d'octets.
Nous illustrons les principes du codage des instructions avec deux exemples relativement simples, mais significatifs des jeux d'instructions les plus utilisés :
le jeu d'instructions MIPS32, qui est la version 32 bits du jeu d'instructions MIPS, est représentatif des jeux d'instructions de longueur fixe. Il est comparable à d'autres jeux d'instructions RISC utilisés pour l'embarqué, comme le PowerPC ;
le jeu d'instructions du processeur 8086 d'Intel, qui est l'ancêtre des jeux d'instructions IA-32 et Intel...
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(1) - AMDAHL (G.M.), BLAAUW (G.A.), BROOKS (F.P.) Jr - Architecture of the IBM system/360. - IBM J. Research and Development, 8(2), p. 87-101, avr. 1964.
(2) - Intel® 64 and IA-32 architectures software developer manuals. - http://www.intel.fr/content/www/fr/fr/processors/architectures- software-developer-manuals.html
(3) - 80286 and 80287 programmer's reference manual. - http://bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de/ pdf/intel/80286/210498-005_ 80286_and_80287_Programmers_Reference_Manual_1987.pdf
(4) - PATTERSON (D.A.) - Reduced instruction set computers. - Communications of the ACM – Special section on computer architecture, vol. 28, n° 1, p. 8-21, janv. 1985.
(5) - HENNESSY (J.L.), PATTERSON (D.A.) - Architecture des ordinateurs, une approche quantitative. - Vuibert Informatique (2003).
(6) - VAX...
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Processeurs : exécution pipeline des instructions.
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