Cycle machine et diagramme de temporisation en architecture ordinateur
Un cycle machine (ou cycle d'instruction) est la séquence d'étapes qu'un CPU exécute pour traiter une seule instruction. Le cycle classique en quatre étapes :
- Récupération d'instruction (IF) : Le compteur ordinal (PC) fournit l'adresse ; instruction chargée dans le registre d'instruction (IR).
- Décodage (ID) : L'unité de contrôle interprète l'opcode et détermine les opérations requises.
- Exécution (EX) : L'ALU effectue arithmétique, logique ou déplacement de données.
- Écriture / Retour (WB) : Résultats écrits dans le fichier de registres ou la mémoire.
Diagramme de temporisation
Un diagramme de temporisation trace les signaux clés (PC, IR, MAR, MDR, ALU, lignes de contrôle) en fonction des cycles d'horloge. Dans un processeur monocycle, les quatre étapes se déroulent en une période d'horloge ; dans les architectures pipelinées, chaque étape occupe un cycle distinct avec exécution chevauchée.
Le diagramme visualise les relations entre signaux, temps d'établissement/maintien et séquencement de contrôle — essentiel pour vérifier le bon fonctionnement du processeur.
La durée du cycle machine (période d'horloge) détermine la fréquence maximale du CPU ; cycles plus rapides = performance plus élevée.