QCM : Architecture des ordinateurs — 21 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel rôle l’interface matériel/logiciel joue-t-elle entre un programme et la machine ?

Elle remplace le processeur par un ensemble de périphériques externes
Elle organise les applications selon leurs fenêtres et leurs menus
Elle convertit les signaux électriques en fichiers enregistrés sur disque
Elle relie le logiciel au matériel par la mémoire et le jeu d’instructions

Elle relie le logiciel au matériel par la mémoire et le jeu d’instructions

Explication

L’interface matériel/logiciel relie le logiciel au matériel grâce aux unités de mémorisation et au jeu d’instructions. La réduire à une organisation graphique des applications ne décrit pas son rôle dans l’exécution matérielle.

2. Que doit-il arriver à un programme écrit en C pour que le matériel puisse l’exécuter ?

Il doit être converti en texte lisible avant son chargement
Il doit être traduit en langage machine représenté en binaire
Il doit être transmis directement au matériel sans transformation
Il doit être conservé en langage C dans le processeur

Il doit être traduit en langage machine représenté en binaire

Explication

Le matériel n’interprète pas directement les instructions du langage C : celles-ci doivent être traduites en langage machine binaire. La conservation du code en C ne fournit donc pas le format exécutable attendu par le processeur.

3. Comment une mémoire de Nmax⁡N_{\max} octets est-elle généralement adressée ?

Par des adresses allant de 11 à Nmax⁡−1N_{\max}-1, chaque adresse désignant un demi-mot
Par des adresses allant de 00 à Nmax⁡N_{\max}, chaque adresse désignant un mot
Par des adresses allant de 00 à Nmax⁡−1N_{\max}-1, chaque adresse désignant un octet
Par des adresses allant de 11 à Nmax⁡N_{\max}, chaque adresse désignant un bit

Par des adresses allant de $$0$$ à $$N_{\max}-1$$, chaque adresse désignant un octet

Explication

Une mémoire de Nmax⁡N_{\max} octets possède les adresses 00 à Nmax⁡−1N_{\max}-1, et chaque adresse correspond à un octet de 8 bits. Le bit n’est pas l’unité d’adressage élémentaire de cette mémoire.

4. Quelle affirmation décrit correctement les tailles manipulées par la mémoire et la variation du mot ?

La mémoire manipule des demi-mots et des mots, tous fixés à 16 bits
La mémoire manipule des longs mots et des bits, tous fixés à 64 bits
La mémoire manipule des octets et des mots, dont la taille dépend du processeur
La mémoire manipule des bits et des octets, dont la taille dépend du programme

La mémoire manipule des octets et des mots, dont la taille dépend du processeur

Explication

La mémoire manipule notamment des octets, demi-mots, mots et longs mots, et la taille du mot varie selon le processeur. Elle vaut au moins 32 bits pour la plupart des processeurs actuels et 64 bits pour les plus récents, plutôt qu’une valeur universelle.

5. Quelle distinction décrit le mieux les registres par rapport à la mémoire centrale ?

Les registres sont rapides et intégrés au processeur, tandis que la mémoire centrale est plus lente
Les registres stockent des fichiers permanents, tandis que la mémoire centrale conserve les instructions
Les registres servent aux périphériques, tandis que la mémoire centrale calcule les opérations
Les registres sont lents et externes au processeur, tandis que la mémoire centrale est intégrée

Les registres sont rapides et intégrés au processeur, tandis que la mémoire centrale est plus lente

Explication

Les registres sont des unités de mémorisation rapides situées dans le processeur, alors que la mémoire centrale est une unité de mémorisation plus lente et extérieure. Les autres propositions inversent leur emplacement ou leur fonction.

6. Lorsqu’une instruction est en cours d’exécution, que contient le compteur ordinal, aussi appelé CO, PC ou IP ?

Le contenu de l’opérande chargé depuis la mémoire
L’adresse de l’instruction en cours d’exécution
Le masque indiquant les interruptions autorisées
Le résultat produit par l’instruction précédente

L’adresse de l’instruction en cours d’exécution

Explication

Le compteur ordinal contient l’adresse de l’instruction en cours d’exécution et peut être nommé CO, PC ou IP. Le résultat, les interruptions et les opérandes relèvent d’autres informations du processeur.

7. Quels éléments caractérisent une instruction processeur complète ?

L’opération, ses opérandes, son résultat et l’instruction suivante
Le signal d’horloge, le registre d’état, le cache et le disque
Le fichier source, le compilateur, la mémoire et le périphérique
L’adresse mémoire, la fréquence, la tension et la taille du processeur

L’opération, ses opérandes, son résultat et l’instruction suivante

Explication

Une instruction identifie l’opération, les opérandes sources et le résultat, ainsi que l’instruction suivante. Les autres ensembles décrivent des composants ou des paramètres du système, pas les champs fonctionnels d’une instruction.

8. Dans le cycle d’exécution d’une instruction, quelle succession est correcte ?

Recherche, exécution, décodage, rangement, recherche des opérandes, puis instruction suivante
Décodage, recherche, rangement, recherche des opérandes, exécution, puis instruction suivante
Recherche, décodage, recherche des opérandes, exécution, rangement, puis instruction suivante
Recherche des opérandes, recherche, exécution, décodage, rangement, puis instruction suivante

Recherche, décodage, recherche des opérandes, exécution, rangement, puis instruction suivante

Explication

Le cycle suit les étapes Fetch-Decode-Execute : l’instruction est recherchée, décodée, ses opérandes sont recherchés, puis elle est exécutée et son résultat est rangé avant le passage à la suivante. Le décodage ne vient donc pas après l’exécution et le rangement suit celle-ci.

9. Que contient explicitement une instruction d’une machine à trois adresses ?

Le code opération, un opérande source et deux adresses de résultats
Le code opération, deux adresses de résultats et l’adresse suivante
Deux codes opérations, un opérande source et une adresse de résultat
Le code opération, deux opérandes sources et une adresse de résultat

Le code opération, deux opérandes sources et une adresse de résultat

Explication

Une machine à trois adresses encode le code opération, deux opérandes sources et l’adresse du résultat. L’adresse de l’instruction suivante n’est pas encodée, car elle correspond normalement à la position mémoire suivante.

10. Quelle caractéristique distingue une machine à trois plus une adresses d’une machine à trois adresses ?

Elle remplace les opérandes sources par un accumulateur implicite
Elle stocke le résultat dans le premier opérande utilisé
Elle effectue les calculs avec des opérandes pris sur une pile
Elle encode explicitement l’adresse de l’instruction suivante

Elle encode explicitement l’adresse de l’instruction suivante

Explication

La machine à trois plus une adresses ajoute explicitement l’adresse de l’instruction suivante aux éléments encodés. Dans une machine à trois adresses, cette instruction est normalement déterminée par la position suivante en mémoire.

11. Sur une machine à deux adresses, quelle opération réalise l’instruction add a1,a2add\ a1, a2 ?

M[a1]←M[a2]−M[a1]M[a1] \leftarrow M[a2] - M[a1]
M[a2]←M[a1]+M[a2]M[a2] \leftarrow M[a1] + M[a2]
M[a2]←M[a1]×M[a2]M[a2] \leftarrow M[a1] \times M[a2]
M[a1]←M[a1]+M[a2]M[a1] \leftarrow M[a1] + M[a2]

$$M[a1] \leftarrow M[a1] + M[a2]$$

Explication

Dans une machine à deux adresses, le résultat remplace le premier opérande, ce qui donne ici M[a1]←M[a1]+M[a2]M[a1] \leftarrow M[a1] + M[a2]. Le second opérande conserve donc sa valeur.

12. Comment une machine à une adresse réalise-t-elle généralement une addition ?

Elle retire deux valeurs de la pile puis range le résultat dans un registre
Elle combine deux registres explicitement désignés dans l’instruction
Elle charge deux opérandes mémoire avant de choisir une adresse de résultat
Elle combine l’accumulateur implicite avec une valeur mémoire

Elle combine l’accumulateur implicite avec une valeur mémoire

Explication

Une machine à une adresse utilise un accumulateur implicite, que l’opération arithmétique combine avec une valeur mémoire. Les instructions load et store servent aux transferts entre l’accumulateur et la mémoire.

13. Quelle organisation dispose de plusieurs registres numérotés pouvant chacun jouer le rôle d’un accumulateur ?

La machine Load/Store limitée aux transferts mémoire
La machine à registres adressables
La machine à une adresse avec accumulateur implicite
La machine à zéro adresse fondée sur une pile câblée

La machine à registres adressables

Explication

Une machine à registres adressables possède plusieurs registres numérotés, souvent au nombre de 8, 16 ou 32. Elle se distingue ainsi de la machine à une adresse, qui repose sur un accumulateur implicite unique.

14. Dans une architecture RISC de type Load/Store, où les opérations de calcul doivent-elles s’effectuer ?

Sur la pile, avec push et pop pour chaque résultat intermédiaire
Entre registres, tandis que load et store accèdent à la mémoire
Dans l’accumulateur, avec une adresse mémoire encodée par opération
Directement entre deux emplacements mémoire, sans registre intermédiaire

Entre registres, tandis que load et store accèdent à la mémoire

Explication

L’approche Load/Store réserve les accès mémoire aux instructions load et store, tandis que les calculs se font entre registres. Les opérations arithmétiques ne manipulent donc pas directement les emplacements mémoire.

15. Comment une machine à zéro adresse fournit-elle les opérandes d’une instruction arithmétique ?

Elle les lit dans deux registres dont les numéros figurent dans l’instruction
Elle les prend implicitement sur la pile et y range le résultat
Elle les obtient par une adresse de base additionnée à un registre d’index
Elle les combine dans un accumulateur chargé depuis une adresse mémoire

Elle les prend implicitement sur la pile et y range le résultat

Explication

Une machine à zéro adresse utilise une pile câblée : les opérandes sont pris implicitement au sommet de la pile et le résultat y est déposé. Les transferts avec la mémoire sont assurés par push et pop.

16. En adressage immédiat, que représente l’opérande ?

Le contenu du registre numéroté par APAP
Le contenu mémoire situé à l’adresse M[AP]M[AP]
Le contenu mémoire situé à l’adresse APAP
Une constante égale à l’adresse primitive APAP

Une constante égale à l’adresse primitive $$AP$$

Explication

En adressage immédiat, l’opérande est directement une constante égale à APAP, sans accès mémoire supplémentaire. Lire M[AP]M[AP] correspond en revanche à l’adressage direct mémoire.

17. Quelle paire décrit correctement les opérandes du mode direct mémoire et du mode direct registre ?

Direct mémoire : APAP ; direct registre : M[AP]M[AP]
Direct mémoire : M[AP]M[AP] ; direct registre : R[AP]R[AP]
Direct mémoire : R[AP]R[AP] ; direct registre : M[AP]M[AP]
Direct mémoire : M[M[AP]]M[M[AP]] ; direct registre : M[R[AP]]M[R[AP]]

Direct mémoire : $$M[AP]$$ ; direct registre : $$R[AP]$$

Explication

En adressage direct mémoire, l’adresse effective vaut APAP et l’opérande est M[AP]M[AP]. En adressage direct registre, l’opérande est lu directement dans le registre R[AP]R[AP].

18. Quelle expression donne l’opérande en adressage indirect mémoire ?

R[AP]R[AP]
M[AP]M[AP]
M[M[AP]]M[M[AP]]
M[R[AP]]M[R[AP]]

$$M[M[AP]]$$

Explication

En adressage indirect mémoire, M[AP]M[AP] fournit d’abord l’adresse effective, puis l’opérande est lu à cette adresse, soit M[M[AP]]M[M[AP]]. L’expression M[R[AP]]M[R[AP]] correspond à l’indirect registre.

19. Un registre d’index contient un déplacement à ajouter à une adresse mémoire de base. Quel mode d’adressage cette opération illustre-t-elle ?

L’adressage indirect mémoire, avec AE=M[AP]AE = M[AP]
L’adressage direct mémoire, avec AE=APAE = AP
L’adressage indexé, avec AE=AM+RX[k]AE = AM + RX[k]
L’adressage immédiat, avec AE=APAE = AP

L’adressage indexé, avec $$AE = AM + RX[k]$$

Explication

L’adressage indexé calcule l’adresse effective en additionnant l’adresse mémoire de base au contenu du registre d’index, selon AE=AM+RX[k]AE = AM + RX[k]. Les modes immédiat et direct utilisent directement l’adresse primitive sans cette addition d’index.

20. Pour un mot réparti sur plusieurs octets, comment l’adresse du mot est-elle déterminée en big endian et en little endian ?

Elle correspond à l’octet de poids forts en big endian et à celui de poids faibles en little endian
Elle désigne le dernier octet en big endian et l’octet central en little endian
Elle désigne l’octet central en big endian et le dernier octet en little endian
Elle correspond à l’octet de poids faibles en big endian et à celui de poids forts en little endian

Elle correspond à l’octet de poids forts en big endian et à celui de poids faibles en little endian

Explication

En big endian, la première adresse du mot est celle de l’octet de poids forts, tandis qu’en little endian, elle est celle de l’octet de poids faibles. La confusion fréquente consiste à inverser ces deux conventions de rangement.

21. Quelle contrainte caractérise l’alignement d’un objet en mémoire ?

Son adresse doit suivre celle de l’objet précédent
Sa taille doit correspondre au nombre de bits de l’adresse
Son adresse doit être supérieure à la taille de l’objet
Son adresse doit être un multiple de la taille de l’objet

Son adresse doit être un multiple de la taille de l’objet

Explication

L’alignement impose qu’un objet commence à une adresse multiple de sa taille, comme un mot placé sur une frontière de mots. Une adresse supérieure à la taille de l’objet ne garantit pas cette divisibilité et ne définit donc pas l’alignement.

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Qu'est-ce que l'interface matériel/logiciel relie ?

Le logiciel au matériel.

Qu'est-ce qui compose l'interface matériel/logiciel ?

Des unités de mémorisation et un jeu d'instructions.

Que doit-on faire aux instructions en langage C pour que la machine les comprenne ?

Les traduire en langage machine binaire.

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