Architecture des ordinateurs Architecture des ordinateurs VARI

VARI
Architecture
des ordinateurs
François ANCEAU
[email protected]
htt://lmi17.cnam.fr/~anceau/Doc.html
VARI
VARI1.ppt
TYPES
TYPES D'ORDINATEURS
D'ORDINATEURS
n Ordinateurs "visibles"
–
–
–
Ordinateurs personnels et stations de travail (portables et fixes)
Ordinateurs "serveurs"
Ordinateurs de contrôle de processus
– Super-ordinateurs
n Ordinateurs "cachés" (composants électroniques,
micro-contrôleurs)
– Véhicules
• automobiles, trains, bateaux, avions, fusées,…
– Communications
– Electro-ménager
– Horlogerie
– ……..
© F. Anceau , janvier 2002, Page 2
De loin
les plus
nombreux!
VARI
VARI1.ppt
DES
DES MICROPROCESSEURS
MICROPROCESSEURS PARTOUT!
PARTOUT!
© F. Anceau , janvier 2002, Page 3
VARI
VARI1.ppt
BOULIMIE
BOULIMIE DE
DE PUISSANCE
PUISSANCE DE
DE CALCUL
CALCUL
n La demande en puissance de traitement semble
insatiable
– on ne distingue pas de limite à court terme
– les besoins sont loin d'être satisfaits
n La présence d'ordinateurs cachés dans les objets qui
nous entourent a une influence sur l'évolution de la
société
– ils transforment notre relation vis à vis de ces objets
– ils transforment beaucoup de métiers
• ils capturent des connaissances et du savoir-faire
– ……….
– ils deviennent indispensables
– ils permettent l'interconnexion généralisée des individus et des
machines
© F. Anceau , janvier 2002, Page 4
VARI
VARI1.ppt
INFORMATION
INFORMATION BINAIRE
BINAIRE
n L'information élémentaire est codée en binaire
5V ð 1
0V ð 0
ð 1
tension électrique
ð 1
ð 0
porte ouverte ou fermée
ð 0
vraie ð 1
fausse ð 0
aimantation
proposition
n Il s'agit d'un codage purement conventionnel
(Il peut être inversé!)
© F. Anceau , janvier 2002, Page 5
VARI
VARI1.ppt
POURQUOI
POURQUOI DU
DU BINAIRE?
BINAIRE?
n Parce que c'est le plus simple à réaliser!
n Parce que cela suffit!
n Machines électroniques:
– codage de tensions électriques:
• 5V ð 1
• 0V ð 0
n (Il a existé des machines ternaires et quaternaires)
© F. Anceau , janvier 2002, Page 6
VARI
VARI1.ppt
A
A L'INTERIEUR
L'INTERIEUR DE
DE L'ORDINATEUR.......
L'ORDINATEUR.......
© F. Anceau , janvier 2002, Page 7
VARI
LE
LE PROCESSEUR
PROCESSEUR
processeur
© F. Anceau , janvier 2002, Page 8
VARI1.ppt
VARI
VARI1.ppt
LE
LE PROCESSEUR
PROCESSEUR
C'est le chef d'orchestre de l'ordinateur
n Il traite l'information
n Il exécute les programmes
n Il lance les entrées-sorties
n C'est un circuit intégré géant:
– il contient plusieurs dizaines de million de transistors
– il est dessiné avec des motifs d'une fraction de micron
– il fonctionne à des fréquences de plusieurs giga-hertz
– Cette technologie évolue sans cesse
© F. Anceau , janvier 2002, Page 9
VARI
VARI1.ppt
EVOLUTION
EVOLUTION DE
DE LA
LA COMPLEXITE
COMPLEXITE
Loi de MOORE ð évolution exponentielle!
© F. Anceau , janvier 2002, Page 10
VARI
VARI1.ppt
Millions d'instructions exécutées par seconde
EVOLUTION
EVOLUTION DE
DE LA
LA PERFORMANCE
PERFORMANCE
10 000
PENTIUM 4/1,5G
1 000
PPC 750/350
PENTIUM II/330
ALPHA/300
PPC 604/133
PENTIUM-PRO/133
ALPHA/150
PENTIUM/133
PPC 601/66
PENTIUM/66
100
Intel
PPC
DEC
486/50
486/25
10
386/16
1
84
86
88
90
92
94
96
98
00
02
© F. Anceau , janvier 2002, Page 11
VARI
VARI1.ppt
A
A L'INTERIEUR
L'INTERIEUR D'UN
D'UN PROCESSEUR
PROCESSEUR
Pentium 4:
42 million de transistors
motifs de 0,18µm
fréquence: de 1,5 - 2Ghz
13,8mm
15,7mm
© F. Anceau , janvier 2002, Page 12
VARI
VARI1.ppt
EVOLUTION
EVOLUTION TECHNOLOGIQUE
TECHNOLOGIQUE
Motifs minimaux ( µ m )
100
10
1
0,1
0,01
1960
apparition
des effets
quantiques?
1970
1980
1990
2000
2010
© F. Anceau , janvier 2002, Page 13
VARI
COMPLEXITE
COMPLEXITE DU
DU DESSIN
DESSIN D'UN
D'UN
MICROPROCESSEUR
MICROPROCESSEUR
Le dessin d'un
microprocesseur moderne
peut être comparé à celui
de la carte d'un pays
carré de 1000Km de coté
avec des détails de 10 m
(ex. routes)
© F. Anceau , janvier 2002, Page 14
VARI1.ppt
VARI
VARI1.ppt
EVOLUTION DU PRIX DES
MICROPROCESSEURS
Echelle de valeurs
(variable)
Prix par quantité
$1 000
PP200-256K
P90
1/10
P120
01
/9
7
10
/9
6
07
/9
6
04
/9
6
01
/9
6
11
/9
5
09
/9
5
06
/9
5
03
/9
4
12
/9
4
06
/9
4
$100
© F. Anceau , janvier 2002, Page 15
VARI
VARI1.ppt
LA
LA MEMOIRE
MEMOIRE
mémoire
© F. Anceau , janvier 2002, Page 16
VARI
VARI1.ppt
ADRESSAGE
ADRESSAGE MEMOIRE
MEMOIRE
n Dans une mémoire, les informations
sont rangées les unes à la suite des
autres.
n Ces informations sont numérotées
de 0 à la taille maxi de la mémoire.
mémoire
adresse
n Ce numéro est appelé l'adresse de
l'information.
info
n Le processeur peut:
– lire de l'information dans la mémoire
(en fournissant une adresse)
– écrire de l'information dans la mémoire
(en fournissant cette information et son
adresse)
écriture
lecture
© F. Anceau , janvier 2002, Page 17
VARI
VARI1.ppt
DIFFERENTS
DIFFERENTS TYPES
TYPES DE
DE MEMOIRES
MEMOIRES
n Mémoires électroniques à accès adressé ð
ð RAM
– mémoires "statiques" ð SRAM
• l'info y reste tant qu'elle est alimentée
• petites, chères et rapides (10ns)
– mémoires "statiques" à très faible consommation ð RAM CMOS
– mémoires "dynamiques" ð DRAM
• l'info s'efface au bout de quelques ms ð Il faut la réinscrire!
• grandes et bon marché (256 Mb par puce) ð mémoires centrales
n mémoires à lecture seule ð
ð ROM
(gardent l'info en l'absence d'alimentation)
– effacement électrique ð EPROM / Flash
© F. Anceau , janvier 2002, Page 18
VARI
VARI1.ppt
LA
LA CARTE
CARTE GRAPHIQUE
GRAPHIQUE
Carte
graphique
© F. Anceau , janvier 2002, Page 19
VARI
VARI1.ppt
LA
LA CARTE
CARTE GRAPHIQUE
GRAPHIQUE
n Génère les dessins sur l'écran
– transforme les informations binaires en images
– génère des signaux de type "télévision"
– C'est une sorte d'ordinateur-esclave spécialisé
© F. Anceau , janvier 2002, Page 20
VARI
VARI1.ppt
LE
LE DISQUE
DISQUE DUR
DUR
n Le disque dur est un
organe de stockage de
grande capacité.
n Il peut contenir plusieurs
dizaines de milliards
d'octets.
n Les informations sont
stockées de manière
magnétique sur des
disques en rotation.
© F. Anceau , janvier 2002, Page 21
VARI
VARI1.ppt
ANATOMIE
ANATOMIE DU
DU DISQUE
DISQUE DUR
DUR
Des bras déplacent des
têtes d'enregistrementd'enregistrementlecture au dessus des
disques magnétiques.
Celles-ci volent sur l'air
Cellesentraîné par les disques
en rotation.
© F. Anceau , janvier 2002, Page 22