Architecture des ordinateurs

Réalisé par:

Ben Hammouda Manel

Manel_hamouda@hotmail.com

2009/2010

ISG Tunis

Objectifs

• Représenter l’architecture de l’ordinateur

• Expliquer le fonctionnement de l’ordinateur

Plan

Définition de l’ordinateur:

• Un ordinateur est une machine de traitement automatisé de l’information.

• Fonctionnalités: Acquérir l’information, la stocker, la modifier en

appliquant des instructions prédéfinies (programmes)

Interagir avec l'environnement grâce à des périphériques (écran, clavier….).     

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Historique

• 19 ème siècle : automate et machine à calcul

• 20 ème siècle : Von Neumann décrit un modèle de machines universelles qui possède

-une mémoire -une unité arithmétique et logique -une unité d’entrées/sorties (I/O) -unité de commande (UC)

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• 1946 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) 18000 Tubes – 30 tonnes

Câblage du programme

• Machines volumineuses et peu fiables• Technologie à lampes, relais, résistances• Exécute 40 000 opération/s• Programmation par cartes perforées

Historique : 1ère génération1946-1957

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mini ordinateur DEC PDP-1 (1961)

Historique : 2ème génération1958- 1964

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•Machines fiables• Technologie à transistors• Exécute 200 000 opérations/s• Premiers langages de programmation évolués (COBOL, FORTRAN, LISP)

PDP 8E (1965)

4004 de INTEL(1971)

Historique : 3ème génération1965- 1971

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•Technologie des circuits intégrés • Exécute 1 000 000 opération/s• Avènement du système d’exploitation complexe (UNIX, Pascal, Basic, CISC)• 1971 : premier microprocesseur 4004 de INTEL: Toutes les composantes de la CPU sont réunies sur une même puce

Micral-N (1973)

Historique : 4ème génération1972- 1977

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• Technologie LSI (large SI)• Exécute 10 000 000 opérations/s• Avènement de réseaux de machines• Traitement distribué/réparti

• Technologie VL/WSI (very large, wafer)

• Systémes distribués interactif

• Multimédia, traitement de données non numériques: (textes, images, paroles)

• Parallélisme massif, client-serveur

• RISC

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Historique : 5ème génération1978

EcranSouris

clavier

Périphériques Ordinateur

Principaux éléments de l’ordinateur

UnitéCentrale

UnitéCentrale

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Unité centrale

Les interfaces d’entrées/sorties

carte graphique (écran)carte contrôleur (disque dur)carte son (micro, haut-parleur)

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• Définition d’un Bus:

Un bus est un ensemble de n fils conducteurs, utilisés pour transporter

n signaux binaires entre les composantes de l’ordinateur

• Type des bus:

Il est un bus bidirectionnel. Lors d’une lecture, c’est la mémoire qui envoie un mot sur le bus lors d’une écriture, c’est le processeur qui envoie la donnée

Il est un bus unidirectionnel : transporte les adresses mémoire auxquelles le processeur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée.

Il transporte les ordres et les signaux de synchronisation en provenance de l’unité de commande et à destination de l'ensemble des composants matériels

²²

Architecture Architecture

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• Circuit électronique complexe

• Créé par la Société Intel

• Commande toutes les composantes de l’ordinateur

• Se base sur une Horloge qui synchronise les flux d’informations qui circulent dans le microprocesseur

Athlon xp_300 pentuim 4 intel_core2duo

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Unité de traitementUnité de traitement

Unité de Unité de commandecommande

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Schéma fonctionnel

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Définition:•Circuit semi-conducteur

•Permettant d’enregistrer, de conserver et de restituer des informations, ces informations peuvent être écrites ou lues.

Organisation d’une mémoire:• Une case mémoire peut contenir un seul élément.

• Ces cases mémoires sont identifiées par une adresse

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Caractéristiques

Capacitéle nombre total de bits que contient la mémoire

Temps de cyclec’est l'intervalle minimum qui doit séparer deux demandes successives de lecture ou d'écriture

Temps d’accès c’est le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée une opération de lecture/écriture en mémoire et l'instant où la première information est disponible sur le bus de données.

Débit c’est le nombre maximum d'informations lues ou écrites par seconde

Volatilitéelle caractérise la permanence des informations dans la mémoire.

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Types de mémoire:

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Mémoire vive: RAM (Random Acces

Memory)

Mémoire morte:ROM (Read Only Memory)

Mémoires de masses ou auxiliaires

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Disque Dur:

Définition:

Un disque dur est une mémoire de masse destinée à la lecture et

l'écriture de données informatiques.

Organisation interne du disque dur:

• n disques (plateaux).

•Sur chaque disque on trouve des pistes

•Un cylindre est constitué par toutes les pistes superposées de

même ordre qui se présentent simultanément sous les têtes de

lecture/ écriture.

• Tête de lecture/écriture 22

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Mémoire Cache

Définition:

La mémoire cache consiste à placer à l'intérieur du

microprocesseur une zone de mémoire dans laquelle sont

copiés les éléments qui seront nécessaires avant qu'ils ne

soient demandés

Principe :

Recherche d'une donnée dans le cache avant de la rechercher

dans la mémoire principale

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• Assure la connexion physique des différents composants (processeur, mémoire, carte d'entrées/sorties, ...) par l’intermédiaire de différents bus (adresses, données et commande, socket)

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2.Au bout d'un certain temps (temps d'accès à la mémoire), le contenu de la case mémoiresélectionnée est disponible sur le bus des données.

Exécution d’une instructionPhase 1: Recherche de l'instruction à traiter

1.Le PC contient l'adresse de l'instruction suivante du programme. Cette valeur est placée sur le bus d'adresses par l'unité de commande qui émet un ordre de lecture

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3.L'instruction est stockée dans le registre instruction du processeur

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• Phase 2 : Décodage de l’instruction et recherche de l'opérande

Exécution d’une instruction

1.L'unité de commande transforme l'instruction en une suite de commandes élémentaires nécessaires au traitement de l'instruction.

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2. Si l'instruction nécessite une donnée en provenance de la mémoire, l'unité de commande récupère sa valeur sur le bus de données.

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3.L’opérande est stockée dans un registre.

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Exécution d’une instructionPhase 3 : Exécution de l'instruction

1.Le programme réalisant l'instruction est exécuté.2. Mise à jour de registre d’état3.L'unité de commande positionne le PC pour l'instruction suivante.

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Références:

• Histoire de l’informatique (09/12/2007): http://www.histoireinformatique.org/musee/2_2_13.html

• Note de cour de T.Dumartin (2004-2005): Architecture des ordinateurs

• Architecture des Ordinateur(1999-2000) : Emmanuel Viennet

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