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Le CPU (Central Processing Unit) est lié au stockage principal (mémoire principale comme la RAM) et à d'autres périphériques d'un système informatique via un système complexe de bus et de contrôleurs. Voici une répartition :
1. Bus système : Il s’agit de la principale voie de communication. Il ne s'agit pas d'un seul fil, mais plutôt d'un ensemble de fils parallèles regroupés en plusieurs types de bus :
* Bus d'adresse : Transporte l’adresse mémoire à laquelle le CPU souhaite accéder. C'est unidirectionnel (CPU vers mémoire).
* Bus de données : Transporte les données lues ou écrites dans la mémoire. Il est bidirectionnel (CPU vers mémoire et mémoire vers CPU).
* Bus de contrôle : Transporte des signaux de contrôle qui coordonnent les activités de tous les composants. Cela inclut des signaux tels que la lecture/écriture, la demande de mémoire, les demandes d'interruption, etc. C'est bidirectionnel.
2. Contrôleur de mémoire : Celui-ci se situe entre le CPU et la RAM. Il gère l'accès à la RAM, traduisant les demandes de mémoire du CPU en signaux que la RAM comprend. Il gère également des éléments tels que la mise en cache et la synchronisation de la mémoire.
3. Contrôleurs d'entrée/sortie (E/S) : Pour les appareils autres que le stockage principal (comme les disques durs, les cartes graphiques, les adaptateurs réseau, etc.), des contrôleurs spécialisés gèrent la communication. Ces contrôleurs agissent comme intermédiaires, traduisant les commandes du CPU en signaux que l'appareil spécifique comprend et vice versa. Ils disposent souvent de leurs propres bus dédiés (par exemple, PCI Express) qui se connectent ensuite au bus système.
4. Interruptions : Les appareils peuvent signaler au processeur lorsqu'ils nécessitent une attention (par exemple, une pression sur une touche du clavier, l'arrivée d'un paquet réseau). Cela se produit via des lignes d'interruption sur le bus de contrôle. Le processeur répond en suspendant sa tâche en cours et en traitant la demande d'interruption.
5. Accès direct à la mémoire (DMA) : Pour les transferts de données à grande vitesse (comme le transfert d'un fichier volumineux d'un disque dur vers la RAM), les contrôleurs DMA permettent aux appareils d'accéder directement à la mémoire, sans impliquer le processeur dans chaque transfert de données. Cela libère le processeur pour d'autres tâches.
En résumé :
Le processeur utilise le bus système (bus d'adresses, de données et de contrôle) pour communiquer avec le stockage principal (RAM). Un contrôleur de mémoire permet de gérer cette communication. La communication avec d'autres appareils est gérée via des contrôleurs d'E/S et leurs bus respectifs, souvent connectés au bus système. Les interruptions et le DMA permettent respectivement un traitement efficace des requêtes des appareils et des transferts de données volumineux. L'ensemble du système fonctionne de manière coordonnée, orchestré par les signaux de commande sur le bus de commande.
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