Microprocesseur - Maîtriser les bases et la programmation

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre l'architecture interne du microprocesseur Motorola 68000, y compris ses registres, bus de données et bus d'adresses.
• Maîtriser les modes d'adressage du 68000 et leur utilisation dans la programmation assembleur.
• Apprendre à écrire, compiler et déboguer des programmes en langage assembleur pour le 68000.
• Analyser le rôle des interruptions et des exceptions dans le fonctionnement du microprocesseur.
• Étudier les techniques d'interface entre le 68000 et les périphériques externes (mémoire, ports E/S).
• Développer des compétences pratiques grâce à des simulations logicielles et des projets matériels.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en génie électrique, informatique ou technologies numériques ayant des bases en électronique numérique et logique combinatoire. Il convient également aux professionnels souhaitant approfondir leur compréhension des architectures microprocesseurs historiques pour mieux appréhender les systèmes embarqués modernes. Une familiarité avec les concepts binaires et hexadécimaux est recommandée.

Description du cours

Le microprocesseur que nous étudions est le 68000 de Motorola. Bien que désuet aujourd’hui, l’architecture de ce composant et sa programmation reste une référence dans l’étude des microprocesseurs. Ce cours combine théorie et pratique pour explorer en détail le fonctionnement du 68000. Vous découvrirez son jeu d'instructions riche, son modèle de mémoire linéaire et sa gestion des tâches multitâches via des niveaux de privilège.

La première partie du cours couvrira l'historique du 68000 et son influence sur les architectures modernes. Nous analyserons son pipeline rudimentaire, ses 16 registres polyvalents et son unité de calcul arithmétique et logique (ALU). Des comparaisons avec des processeurs contemporains (comme le x86) seront établies pour contextualiser ses choix de conception.

Programme détaillé

• Semaine 1-2 : Introduction à l'architecture Von Neumann, décodage des brochages du 68000 et étude de son cycle machine.
• Semaine 3-4 : Langage assembleur : syntaxe, directives et macros avec exercices sur émulateur EASy68K.
• Semaine 5-6 : Modes d'adressage avancés (indirect, indexé) et optimisation de code.
• Semaine 7-8 : Gestion des interruptions matérielles et logicielles, écriture de routines ISR.

Méthodes pédagogiques

Le cours alternera exposés théoriques illustrés par des schémas de timing et des captures de signaux logiques. Chaque séance inclura des travaux pratiques sur simulateur (comme le logiciel TUTOR), où vous manipulerez des programmes pré-écrits avant de développer vos propres solutions. Un projet final consistera à implémenter un contrôleur de périphérique simple (clavier ou afficheur LCD) en assembleur.

Ressources

Outre le manuel officiel "M68000 Programmer's Reference Manual", des fiches mémoires synthétiseront les instructions clés. Des cartes éducatives (comme la TS68000) seront disponibles en laboratoire pour des expérimentations matérielles.