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Les instructions de contrôle, qui dictent les opérations effectuées par un processeur, proviennent de plusieurs endroits différents, en fonction de l'architecture et du moment spécifique :
1. Mémoire principale (RAM) :
* Code du programme : La principale source d'instructions de contrôle est le code de programme stocké dans la mémoire principale (Random Access Memory ou RAM). Lorsque vous exécutez un programme, ses instructions sont chargées depuis le stockage (comme un disque dur ou un SSD) vers la RAM. Le CPU récupère ensuite ces instructions une par une (ou par lots), les décode et les exécute. C'est la source la plus courante et la plus fondamentale.
2. Cache d'instructions (Caches L1, L2, L3) :
* Instructions fréquemment utilisées : Pour accélérer l'exécution, les processeurs utilisent des caches, qui sont des mémoires plus petites et plus rapides. Le cache d'instructions contient des copies des instructions fréquemment utilisées extraites de la RAM. Lorsque le CPU a besoin d'une instruction, il vérifie d'abord le cache. Si l'instruction est là (un "accès au cache"), elle est récupérée beaucoup plus rapidement que d'aller dans la mémoire principale.
3. Microcode (dans les architectures de jeu d'instructions complexes - CISC) :
* Opérations complexes : Dans les architectures plus anciennes ou plus complexes (comme Intel x86), certaines instructions sont en réalité implémentées sous forme de séquences de micro-instructions plus simples. Ce *microcode* est stocké dans une ROM spéciale (Read-Only Memory) ou un stockage similaire au sein du CPU lui-même. Lorsque le processeur rencontre une instruction complexe, il exécute la séquence de microcode correspondante, qui décompose l'instruction complexe en étapes plus simples et gérables. Ceci est moins courant dans les architectures RISC (Reduced Instruction Set Computing) modernes, qui préfèrent généralement des instructions plus simples pouvant être exécutées directement.
4. Interruptions :
* Événements externes : Les interruptions sont des signaux qui peuvent interrompre le flux normal d'exécution du programme. Ils peuvent provenir du matériel (par exemple, une pression sur un clavier, un lecteur de disque terminant une opération) ou du logiciel. Lorsqu'une interruption se produit, le processeur enregistre l'état du programme actuel et passe à une routine spéciale appelée *gestionnaire d'interruption* ou *routine de service d'interruption (ISR)*. L'ISR contient des instructions pour gérer l'interruption (par exemple, lire les données du clavier). Une fois l'ISR terminé, la CPU restaure l'état du programme enregistré et reprend l'exécution là où elle s'était arrêtée.
* Par conséquent, une interruption peut entraîner l'exécution d'un ensemble d'instructions de contrôle *différent* de celui prévu par le programme d'origine.
5. Réinitialiser le vecteur :
* Démarrage : Lorsque l'ordinateur est allumé ou réinitialisé, le processeur commence à exécuter des instructions à partir d'une adresse mémoire prédéfinie appelée *vecteur de réinitialisation*. Ce vecteur contient l'adresse de la première instruction à exécuter, généralement le démarrage du chargeur de démarrage du système d'exploitation.
En résumé :
Le flux ressemble généralement à ceci :
1. Allumer/Réinitialiser : Le processeur démarre au vecteur de réinitialisation.
2. Processus de démarrage : Le chargeur de démarrage dans la RAM charge le système d'exploitation.
3. Exécution du programme : Le code du programme et les données sont chargés dans la RAM.
4. Cycle de récupération-décodage-exécution : Le processeur récupère les instructions de la RAM (ou du cache d'instructions), les décode en signaux de contrôle et exécute ces signaux.
5. Interruptions : Des événements externes peuvent déclencher des interruptions, détournant l'exécution vers les gestionnaires d'interruptions.
Le processeur lui-même est l'agent qui récupère et exécute ces instructions, en suivant le cycle de récupération-décodage-exécution à plusieurs reprises. La *source* des instructions varie cependant comme décrit ci-dessus.
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