En effet, l'information relative à l'adresse W, dans laquelle se trouve la prochaine instruction à exécuter, devient inutile si on impose que toutes les instructions doivent se succéder l'une après l'autre dans la mémoire, comme indiqué figure 9.

Puisqu'une instruction ne dit pas où se trouve l'instruction suivante, il est nécessaire qu'un dispositif tienne compte des instructions au fur et à mesure qu'elles sont effectuées, de façon à indiquer continuellement à l'ordinateur à quel point du programme il se trouve.

Il s'agit d'un registre particulier, appelé compteur de programme, en abrégé PC, qui sont les initiales des termes anglais Programm Counter.

Rappelez-vous qu'un registre est un ensemble de bascules, chacune pouvant conserver un bit, c'est-à-dire un "0" ou un "1".

Le compteur de programme se trouve dans l'UC de l'ordinateur. Pour l'instant, il n'est pas nécessaire de connaître d'autres détails sur son fonctionnement, qui peut être très complexe quand on doit sauter d'une partie à l'autre du programme.

Dans la notation symbolique, une instruction à trois adresses s'écrira :

ADD  X,  Y,  Z

qui signifie : additionner le nombre contenu dans la cellule d'adresse X au nombre contenu à l'adresse Y et mettre le résultat à l'adresse Z.

On peut faire encore un pas en avant en épargnant une adresse, simplement en positionnant le résultat obtenu dans la cellule mémoire où se trouve le deuxième nombre à additionner ; celui-ci aura alors disparu et cédé sa place au résultat (figure 10).

Dans un tel cas, l'instruction de l'addition sera la suivante :

ADD  X,  Y

c'est-à-dire additionner le nombre contenu dans la cellule d'adresse X au nombre contenu à l'adresse Y et stocker le résultat à l'adresse Y.

Une structure de programme de ce type permet une économie remarquable de mémoire : elle est adoptée par de nombreux ordinateurs de moyennes et grandes puissances.

Les micro-ordinateurs économisent encore de la mémoire par le biais d'instructions à une seule adresse qui indique où se trouve le premier terme.

Il est clair que l'ordinateur doit savoir où se trouve le second terme ; dans la pratique, il doit toujours se trouver à une place bien précise, connue de l'ordinateur. C'est un registre spécial appelé accumulateur (figure 11).

Le résultat de l'opération reste dans l'accumulateur. Sous forme symbolique, l'instruction devient :

ADD  X

c'est-à-dire additionner au contenu de l'accumulateur, le contenu qui se trouve à l'adresse X.

Parfois, on écrit cette instruction sous la forme :

ADD  A,  X

où A est l'accumulateur.

Il est très important de ne jamais confondre les adresses et leurs contenus. La figure 12 met en évidence une telle différence, en prenant comme exemple l'addition 164 + 22.

Rappelez-vous toujours que dans ce cas précis, la deuxième partie de l'instruction ADD  X  n'indique jamais le nombre que l'on doit additionner mais seulement l'adresse où celui-ci est stocké.

Les instructions de ce type sont très brèves et dans le cas de l'addition, occupent deux emplacements de mémoire ; cela entraîne malgré tout des programmes qui contiennent un plus grand nombre d'instructions, comme nous allons le voir.

Si par exemple on additionne le nombre 164 qui est stocké à l'adresse Y au nombre 22 qui se trouve à l'adresse X et que l'on met le résultat à l'adresse Y, on obtient la structure du programme de la figure 13.

Avec les ordinateurs qui travaillent avec deux adresses, on écrit simplement :

ADD  X,  Y

ainsi, cette instruction occupe trois emplacements de mémoire.

L'ordinateur exécute l'addition en envoyant les deux nombres à l'unité arithmétique et logique (ALU), comme on le voit figure 14. Il prélève donc le résultat obtenu dans l'UAL et le stocke dans l'adresse Y, comme indiqué figure 15.

Dans le cas des ordinateurs à instructions à une seule adresse, le programme devient plus long puisqu'il est nécessaire de changer d'abord la donnée voulue, ici le premier terme de l'addition, dans l'accumulateur.

Pour cela, on utilise une nouvelle instruction qui effectue le déplacement, c'est l'instruction :

LOAD

mot anglais qui signifie "charger". La première instruction du programme sera :

LOAD  A,  Y

que l'ordinateur interprète :

Charger dans l'accumulateur A la donnée contenue dans l'emplacement mémoire dont l'adresse est Y.

La situation avant exécution de l'instruction est représentée figure 16, tandis que celle de la figure 17 montre l'état de l'accumulateur et de la mémoire après exécution.

Après avoir transféré le nombre 164 dans l'accumulateur, c'est-à-dire après avoir effectué l'instruction LOAD A, Y, l'instruction d'addition ADD X peut être exécutée.

L'ordinateur envoie à l'UAL le nombre contenu à l'adresse X (figure 18) qui l'additionne au contenu de l'accumulateur ; le résultat est stocké dans ce même accumulateur (figure 19) prenant ainsi la place du premier membre de l'addition (164) qui s'y trouvait.

Maintenant, si l'on veut obtenir la même situation que celle qui existe dans les ordinateurs utilisant des instructions à deux adresses, c'est-à-dire ici que le résultat de l'addition soit stocké à l'adresse Y, il est nécessaire d'utiliser une autre instruction.

Elle doit faire le transfert du résultat de la somme contenue dans l'accumulateur à l'emplacement mémoire d'adresse Y, on l'indiquera de la façon suivante :

LOAD  Y,  A

c'est-à-dire :

charger le contenu de l'accumulateur dans la cellule mémoire d'adresse Y.

De cette façon, on obtient la situation de la figure 20.

A la lumière de ce que nous venons de voir, on s'aperçoit que l'instruction à une seule adresse du type ADD X prend moins de place en mémoire qu'une instruction à deux adresses du type ADD X, Y mais que le nombre de cellules mémoires nécessaire pour effectuer le programme complet d'addition des deux nombres donnés est beaucoup plus grand dans le premier cas.

LES ORDINATEURS A REGISTRES

On a vu comment une simple addition de deux nombres demande à l'ordinateur différentes étapes et le déplacement de données de l'UC à la mémoire et vice versa.

Il faut un certain temps pour chaque déplacement, en plus, l'instruction correspondante (LOAD A, Y ou LOAD Y, A) doit contenir l'adresse de la cellule mémoire en question.

Pour accélérer ces opérations, de nombreux ordinateurs, entre autres les microprocesseurs 8 bits les plus évolués (Z80, 8080, etc ...) possèdent certains registres internes à l'UC ; l'ordinateur peut y accéder plus facilement et plus rapidement.

 NOTA :

Dans cette leçon, on a vu l'organisation et le fonctionnement général de l'ordinateur. On s'est contenté en particulier d'observer la façon dont travaille l'UC avec la mémoire.

Dans celle-ci, se trouve le programme qui indique au microprocesseur quelles opérations il doit effectuer ; en plus, on y trouve les données à traiter.

Chaque programme est divisé en étapes successives, appelées instructions. Le type et le nombre des instructions possibles déterminent la puissance de l'ordinateur.

En suivant les différentes phases du programme, on a vu quels étaient les éléments fondamentaux de l'UC et leur fonctionnement a été décrit d'une façon élémentaire par des phrases du type suivant : "la donnée est transférée de la mémoire à l'accumulateur" ou "l'UAL additionne les deux nombres et stocke le résultat dans l'accumulateur".

Pour que cela fonctionne, il faut un groupe de circuits qui distribue les ordres aux différents organes, c'est le rôle de l'Unité de Commande, comme le montre la figure 21 sur laquelle est représentée l'UC.

Il faut savoir que cette organisation n'est qu'un exemple et qu'il existe d'autres variantes. En outre, le fonctionnement de l'UC n'est pas si simple, comme on l'a vu jusqu'à présent ; en plus des registres considérés, il y en a d'autres dont on parlera dans les leçons suivantes.

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