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Chapitre 1.1

Ordinateurs :

Organisation Matérielle

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 2Première partie, chap. 1, page

The Sequential Computer

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Inp

ut

Inte

rfac

e

Ou

tpu

t In

terf

ace

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 3Première partie, chap. 1, page

Input-Output Devices

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 4Première partie, chap. 1, page

Printer

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 5Première partie, chap. 1, page

Process Control I/O

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 6Première partie, chap. 1, page

The Sequential Computer

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Inp

ut

Inte

rfac

e

Ou

tpu

t In

terf

ace

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 7Première partie, chap. 1, page

Memories00000 00001 00010 00011

00100 00101 00110 00111

01000 01001 01010 01011

01100 01101 01110 01111

10000 10001 10010 00011

10100 10101 10110 10111

11000 11001 11010 11011

11100 11101 11110 11111

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 8Première partie, chap. 1, page

The Sequential Computer

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Inp

ut

Inte

rfac

e

Ou

tpu

t In

terf

ace

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 9Première partie, chap. 1, page

Instructions Format

OPC OP1 OP2 RES NEXT

OPC OP1 OP2 NEXT1 NEXT2

Information handling instructions

Control instructions

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 10Première partie, chap. 1, page

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Electronic Lock

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 11Première partie, chap. 1, page

KFL =

KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

Data Memory

Arithmetic Unit

Control Unit

Program Memory

ND =

SC =

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 12Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = SC =

COPY #0 ND P2

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 13Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC =

COPY #0 ND P2

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 14Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC =

COPY #0 SC P3

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 15Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 0

COPY #0 SC P3

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 0

EQ? KFL #0 P3 P4

(KFL = 0) = TRUE

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 17Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 0

EQ? KFL #0 P3 P4

(KFL = 0) = TRUE

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 18Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 3

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 0

EQ? KFL #0 P3 P4

(KFL = 0) = FALSE

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 19Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 3

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 0

(0 * 10) = 0

MUL SC #10 SC P5

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 20Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 3

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 0

(0 + 3) = 3

ADD SC KDA SC P 6

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 21Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 3

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 3

(0 + 3) = 3

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

ADD SC KDA SC P 6

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 22Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 3

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 3

COPY #0 KFL P7

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 23Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 3

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 24Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 3

(0 + 1) = 1

ADD ND #1 ND P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 25Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 3

(0 + 1) = 1

ADD ND #1 ND P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 26Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 3

(1 # 3) = TRUE

NE? ND #3 P3 P9

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 27Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 3

(0 = 0) = TRUE

EQ? KFL #0 P3 P4

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 28Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 2

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 3

(1 = 0) = FALSE

EQ? KFL #0 P3 P4

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 29: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 29Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 2

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 3

(3 * 10) = 30

MUL SC #10 SC P5

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 30Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 2

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 30

(3 * 10) = 30

MUL SC #10 SC P5

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 31: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 31Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 2

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 30

(30 + 2) = 32

ADD SC KDA SC P6

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 32: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 32Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 2

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 32

(30 + 2) = 32

ADD SC KDA SC P6

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 33: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 33Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 2

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 32

COPY #0 KFL P7

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 34: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 34Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 32

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 35Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 1SC = 32

(1 + 1) = 2

ADD ND #1 ND P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 36Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 32

(1 + 1) = 2

ADD ND #1 ND P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 37Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 32

(2 # 3) = TRUE

NE? ND #3 P3 P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 38Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 32

(0 = 0) = TRUE

EQ? KFL #0 P3 P4

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 39Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 1

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 32

(1 = 0) = FALSE

EQ? KFL #0 P3 P4

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 40Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 1

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 32

(32 * 10) = 320

MUL SC #10 SC P5

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 41Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 1

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 320

(32 * 10) = 320

MUL SC #10 SC P5

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 42Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 1

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 320

(320 + 1) = 321

ADD SCKDA SC P6

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 43Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 1

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 321

(320 + 1) = 321

ADD SCKDA SC P6

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 44Première partie, chap. 1, page

KFL = 1KDA = 1

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 321

COPY #0 KFL P7

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 45Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 321

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 46Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 2SC = 321

(2 + 1) = 3

ADD ND #1 ND P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 47Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 3SC = 321

(2 + 1) = 3

ADD ND #1 ND P8

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 48: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 48Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 3SC = 321

(3 # 3) = FALSE

NE? ND #3 P3 P9

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 49: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 49Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 3SC = 321

(321 # 321) = FALSE

NE? SC #321 P1 P10

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 50Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA = 1

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 3SC = 321

COPY #1 DDA P1

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 51Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 3SC = 321

COPY #0 ND P2

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 52Première partie, chap. 1, page

KFL = 0KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

ND = 0SC = 321

COPY #0 ND P2

p1 COPY #0 ND P2p2 COPY #0 SC P3p3 EQ? KFL #0 P3 P4p4 MUL SC #10 SC P5p5 ADD SC KDA SC P6

p7 ADD ND #1 ND P8p8 NE? ND #3 P3 P9p9 NE? SC #321 P1 P10p10 COPY #1 DDA P1

p6 COPY #0 KFL P7

Page 53: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 53Première partie, chap. 1, page

Instructions Format

with P-Register

OPC OP1 OP2 RES

OPC OP1 OP2 NEXT

Information handling instructions

Control instructions

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 54Première partie, chap. 1, page

KFL =

KDA =

DDA =

4 5 6

1 2 3

* 0 #

7 8 9

Data Memory

Arithmetic Unit

Control Unit

Program Memory

ND =

SC =

p1 COPY #0 NDp2 COPY #0 SCp3 EQ? KFL #0 P3p4 MUL SC #10 SCp5 ADD SC KDA SC

p7 ADD ND #1 NDp8 NE? ND #3 P3p9 NE? SC #321 P1p10 COPY #1 DDA

p6 COPY #0 KFL

p11 JUMP P1

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 55Première partie, chap. 1, page

The

sequential Computer

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Inp

ut

Inte

rfac

e

Ou

tpu

t In

terf

ace

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 56Première partie, chap. 1, page

The

“Von Neumann” Compute

r

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Inp

ut

Inte

rfac

e

Ou

tpu

t In

terf

ace

Page 57: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 57Première partie, chap. 1, page

Memories

00000 00001 00010 00011

00100 00101 00110 00111

01000 01001 01010 01011

01100 01101 01110 01111

10000 10001 10010 00011

10100 10101 10110 10111

11000 11001 11010 11011

11100 11101 11110 11111

Page 58: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 58Première partie, chap. 1, page

Cost of Memory

Accesstime

10-710-8 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 S

Relative cost per bit

Semiconductor memories

Magnetic memoriesOptical memories

1

1000

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 59Première partie, chap. 1, page

Semiconductor Memories

(RAM, ROM, PROM)

083

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 60Première partie, chap. 1, page

Semiconductor Memories

• Read access time < 100 nS.

• Cost strongly influenced by access time

• RAM (“Random Access Memory “/ “Read And Modify”):

– volatile !

– Read and write access times equal

• ROM (“Read Only Memory”):

– non volatile

– Can only be written in factory

• PROM (“Programmable Read Only Memory”):

– non volatile

– Can be written by the user

– Write access time >> read access time

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 61Première partie, chap. 1, page

Peripheral Memories

14

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 62Première partie, chap. 1, page

Writing on magnetic memories

i

0 0 0 0 011 11

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 63Première partie, chap. 1, page

Reading from a magnetic memory

e

0 0 0 0 011 11 0 0 0 0 011 11

Page 64: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 64Première partie, chap. 1, page

Manchester Code

0 00 0 1 11 11i

t

Page 65: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 65Première partie, chap. 1, page

Data blocks

Header Data Block Check

0101010101...010101XXXXXXXXX

Check = f(data block)

Synchronization sequence

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 66Première partie, chap. 1, page

Disk Organization

Sector

Track

Cylinder

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 67Première partie, chap. 1, page

Tracks/cylinder

Cylinders

Sectors/track

Bytes/sector

Total Capacity(in bytes)

Double Density

2

80

9

512

737 280

High density

2

80

18

512

1 474 560

Format of 3.5” diskettes for PC’s.

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 68Première partie, chap. 1, page

Tracks/cylinder

Cylinders

Sectors/track

Bytes/sector

Total Capacity(in bytes)

4

16 383

Variable

512

12 072 517 632

Format of 12 GBytes Hard Disk.

Total # sectors 23 579 136

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 69Première partie, chap. 1, page

Hard-disk drive (2)

17

Page 70: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 70Première partie, chap. 1, page

Compact Disk Technology

Laser

Photodetector

Page 71: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 71Première partie, chap. 1, page

Rewritable

CD Technology

Laser

Photodetector

Page 72: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 72Première partie, chap. 1, page

DVD Technology

Laser

Photodetector

Laser

Photodetector

Page 73: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 73Première partie, chap. 1, page

The

“Von Neumann” Compute

r

Data Memory

Arithmetic Unit

ControlUnit

Program Memory

Program Interface

Inp

ut

Inte

rfac

e

Ou

tpu

t In

terf

ace

Page 74: ©J.Tiberghien - ULB-VUB Version 2007 Première partie, chap. 1, page 1 Chapitre 1.1 Ordinateurs : Organisation Matérielle

©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 74Première partie, chap. 1, page

Minimal Memory Hierarchy

Registers

Central Memory

Disks

CD-ROM

Size (log scale)

SpeedMostlyVolatile

Non-Volatile

RAMIn CPU

RAM(+small ROM)

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 75Première partie, chap. 1, page

Traditional “Von Neumann” Computer

Input-Output

Equipment

Central

Memory

Central Processing

Unit

PeripheralMemories

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©J.Tiberghien - ULB-VUBVersion 2007 76Première partie, chap. 1, page

Central Processor

76