ISG Tunis Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel [email protected] 2009/2010 Objectifs • Représenter l’architecture de l’ordinateur • Expliquer le fonctionnement de l’ordinateur Plan 1. • Définition de l’ordinateur 2. • Historique 3. • Les principaux éléments de l’ordinateur 4. • Composantes de l’unité centrale 5. • Exécution d’une instruction 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….). 4 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) 5 Historique : 1ère génération 1946-1957 • 1946 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) 18000 Tubes – 30 tonnes • Machines volumineuses et peu fiables • Technologie à lampes, relais, résistances • Exécute 40 000 opération/s • Programmation par cartes perforées Câblage du programme 6 Historique : 2ème génération 1958- 1964 •Machines fiables • Technologie à transistors • Exécute 200 000 opérations/s • Premiers langages de programmation évolués (COBOL, FORTRAN, LISP) 7 mini ordinateur DEC PDP-1 (1961) Historique : 3ème génération 1965- 1971 4004 de INTEL(1971) •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 PDP 8E (1965) 8 Historique : 4ème génération 1972- 1977 • Technologie LSI (large SI) • Exécute 10 000 000 opérations/s • Avènement de réseaux de machines • Traitement distribué/réparti Micral-N (1973) 9 Historique : 5ème génération 1978 • Technologie VL/WSI (very large, wafer) • Systémes distribués interactif • Multimédia, traitement de données numériques: (textes, images, paroles) • Parallélisme massif, client-serveur • RISC non 10 Principaux éléments de l’ordinateur Ecran Souris Périphériques Ordinateur clavier Unité Centrale Unité Centrale 11 Unité centrale carte graphique (écran) carte contrôleur (disque dur) carte son (micro, haut-parleur) Les interfaces d’entrées/sorties 12 • 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: Architecture 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 ²² 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 13 Athlon xp_300 pentuim 4 intel_core2duo • 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 14 15 Unité de traitement Unité de commande 16 Schéma fonctionnel 17 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 18 Capacité le nombre total de bits que contient la mémoire Temps de cycle c’est l'intervalle minimum qui doit séparer deux demandes successives de lecture ou d'écriture Caractéristiques Débit c’est le nombre maximum d'informations lues ou écrites par seconde Volatilité elle caractérise la permanence des informations dans la mémoire. 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. 19 Types de mémoire: 20 Mémoire vive: RAM (Random Acces Memory) Mémoire morte:ROM (Read Only Memory) Mémoires de masses ou auxiliaires 21 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 23 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 24 • Assure la connexion physique des différents composants (processeur, mémoire, carte d'entrées/sorties, ...) par l’intermédiaire de différents bus (adresses, données et commande, socket) 25 Exécution d’une instruction Phase 1: Recherche de l'instruction à traiter 2.Au 1.Le bout PC contient d'un certain l'adresse temps de (temps l'instruction d'accèsinstruction àsuivante la mémoire), duprocesseur programme. le contenu deCette la 3.L'instruction est stockée dans le registre du case mémoire valeur est placée sur le bus d'adresses par l'unité de commande qui émet un sélectionnée ordre de lecture est disponible sur le bus des données. 1 3 2 26 Exécution d’une instruction • Phase 2 : Décodage de l’instruction et recherche de l'opérande 3.L’opérande 2. Si l'instruction est stockée nécessite dans uneun donnée registre. en provenance la mémoire, 1.L'unité de commande transforme l'instruction en unede suite de commandes l'unité de commande récupère sa valeurdesur le bus de données. élémentaires nécessaires au traitement l'instruction. 2 1 27 Exécution d’une instruction Phase 3 : Exécution de l'instruction 1.Le 2. 3.L'unité Mise programme à de jour commande de réalisant registrepositionne d’état l'instruction le PC estpour exécuté. l'instruction suivante. 28 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 29
