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Lorsque l’on considère le traitement effectué par un ordinateur, plusieurs éléments clés se produisent :
1. Récupérer : L'ordinateur récupère les instructions de la mémoire. L'emplacement de l'instruction suivante est généralement stocké dans un compteur de programme (PC).
2. Décoder : L'instruction récupérée est interprétée. L'unité de contrôle du CPU déchiffre l'opcode de l'instruction (l'opération à effectuer) et les opérandes (les données sur lesquelles l'opération agira). Il s'agit d'identifier le type d'opération (arithmétique, logique, accès mémoire, etc.) et de localiser les données impliquées.
3. Exécuter : L'unité arithmétique et logique (ALU) de la CPU exécute l'instruction. Cela peut impliquer l'exécution de calculs, de comparaisons logiques, de mouvements de données ou d'autres opérations.
4. Magasin : Le résultat de l'exécution est réécrit dans la mémoire ou dans un registre. Cela met à jour l'état du système en fonction de l'effet de l'instruction.
5. Répétez : Le compteur du programme est incrémenté (généralement) et le cycle entier se répète avec l'instruction suivante. Ce cycle de récupération-décodage-exécution-stockage (souvent abrégé en F-D-E-S ou similaire) se poursuit jusqu'à ce que le programme se termine ou rencontre une interruption.
Au-delà du cycle de base :
* Gestion de la mémoire : Le CPU interagit avec la mémoire, gérant l'accès aux données et aux instructions. Cela inclut la gestion de la mémoire virtuelle, la mise en cache et potentiellement l'interaction avec divers contrôleurs de mémoire.
* Entrée/Sortie (E/S) : Le processeur interagit avec les périphériques (clavier, souris, lecteurs de disque, interfaces réseau, etc.) via des opérations d'entrée/sortie, impliquant souvent des interruptions pour gérer des événements asynchrones.
* Interruptions : Des événements ou exceptions externes (par exemple, division par zéro) peuvent interrompre le flux d'exécution normal, obligeant le processeur à gérer l'événement avant de reprendre le programme.
* Traitement parallèle : Les processeurs modernes utilisent souvent des techniques telles que le pipeline, le traitement multicœur et SIMD (Single Instruction, Multiple Data) pour exécuter plusieurs instructions simultanément, augmentant ainsi considérablement les performances.
* Interaction avec le système d'exploitation : Le processeur interagit fortement avec le système d'exploitation (OS), qui gère les ressources, planifie les processus et fournit des services aux applications.
Essentiellement, le traitement informatique implique une boucle continue de récupération d'instructions, de déchiffrement, d'exécution des opérations associées et de stockage des résultats. La complexité provient de l'interaction de ces étapes de base avec la gestion de la mémoire, les opérations d'E/S, la gestion des interruptions et les techniques de traitement parallèle.
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