Animateur : Thomas Secrétaire : Julien Intendant : Vincent Scribe

Animateur : Thomas
Secrétaire : Julien
Intendant : Vincent
Scribe : Fabien H.
Retour vers le passé
Objectifs :
- Connaitre les Grands moments de l’histoire de l’ordinateur (culture G).
- Connaitre l’architecture et le fonctionnement des ordinateurs.
- Connaitre les grands noms de l’histoire des ordinateurs.
Définitions des mots clés
Ordinateur : Un ordinateur est une machine informatique ; elle permet de traiter des informations selon des
séquences d'instructions prédéfinies ou programmes. Elle interagit avec l'environnement grâce à des périphériques
(écran, clavier, modem...).
Semi-conducteur à barrière de potentiel : Ancêtre du transistor. Les semi-conducteurs sont primordiaux en
électronique car ils offrent la possibilité de contrôler, par divers moyens, à la fois la quantité de courant électrique
susceptible de les traverser et la direction que peut prendre ce courant.
Transistor : Le transistor est le composant électronique actif fondamental en électronique utilisé principalement
comme interrupteur commandé et pour l'amplification, mais aussi pour stabiliser une tension, moduler un signal
ainsi que de nombreuses autres utilisations.
Compilateur : un compilateur sert le plus souvent à traduire un code source écrit dans un langage de programmation
en un autre langage, habituellement un langage d'assemblage ou un langage machine. Le programme en langage
machine produit par un compilateur est appelé code objet.
Pentium Core 2 Duo : Core 2 est le nom commercial de microprocesseurs x86 basés sur l'Intel Core Architecture.
Pascal : (1èeme siècle) Blaise Pascal est un mathématicien et physicien, philosophe, moraliste et théologien français.
Il a inventé la Pascaline, machine à calculer (Addition, soustraction)(=> calcul en hexadécimal).
Babbage : (18eme siècle) Charles Babbage a été le premier à énoncer le principe de l'ordinateur. Il travailla une
grande partie de sa vie à la construction d'un ordinateur mécanique qu'il appelait machine à différences.

Turing : (1ère moitié du 20eme siècle) Turing était un mathématicien britannique et est considéré comme un des
pères fondateurs de l'informatique moderne. Il est à l'origine de la formalisation des concepts d'algorithme et de
calculabilité qui ont profondément marqué cette discipline, avec la machine de Turing.
Von Neumann : (1ère moitié du 20eme siècle) Von Neumann a donné son nom à l'architecture de Von Neumann
utilisée dans la quasi totalité des ordinateurs modernes.
L’architecture de Von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes :
1. l’unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de traitement, qui effectue les opérations de base ;
2. l’unité de contrôle, qui est chargée du séquençage des opérations ;
3. la mémoire, qui contient à la fois les données et le programme qui indique à l’unité de contrôle quels calculs
faire sur ces données. La mémoire se divise en mémoire vive (programmes et données en cours de
fonctionnement) et mémoire de masse (programmes et données de base de la machine) ;
4. les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur.
Convecteur temporel : Outil du film « Retour vers le futur » permettant aux sujets de se téléporter dans le temps.
John (1er avril, savant ?) : On parle ici de John ATANASOFF (avec Clifford BERRY) qui crée (avec Clifford BERRY) le
calculateur binaire ABC. La machine utilise des lampes et comporte une mémoire et des circuits logiques. Ce fût le
premier calculateur à système binaire (équations à 29 variables). La mémoire, constituée de 2 tambours et pouvait
stocker 60 mots de 50 bits. La machine tournait à 60 Hz et pouvait réaliser une addition en une seconde.
Pentium Core2Duo : C’est une erreur de dire pentium Core2Duo, pentium et core2duo ayant une architecture
differente. Intel Core2Duo est le dernier née de la gamme Intel. Il embarque 2 cœurs sur une même puce et est
basée sur une architecture x86.
 Comment à évolué l’architecture et le fonctionnement
des ordinateurs au fil du temps ?

Axes de recherches :
Etudier le fonctionnement du processeur
Les fonctions du processeur :
C’est le processeur qui gère les instructions de base :
- Les appels de données
- Le calcul des opérations
- Les enregistrements des résultats
Ces trois instructions de base constituent un processus pendant lequel le processeur va chercher une information, la
transforme et l’enregistre. En fait, les deux fonctions principales du processeur sont l’adressage et le calcul.
L’adressage consiste pour le processeur à chercher et à restituer de l’information en faisant des allers-retours avec la
mémoire RAM. Le calcul correspond au traitement de l’information. La vitesse de traitement d'un processeur est
encore parfois exprimée en MIPS (million d'instructions par seconde) ou en Mégaflops (millions de floating-point
opérations per second). Pourtant, aujourd'hui, les processeurs sont basés sur différentes architectures et techniques
de parallélisassions des traitements qui ne permettent plus de déterminer simplement leurs performances.
C'est le processeur qui apporte aux ordinateurs leur capacité fondamentale à être programmés, c'est un des
composants nécessaires au fonctionnement de tous les types d'ordinateurs, associés aux mémoires primaires et aux
dispositifs d'entrée/sortie. Un processeur construit en un seul circuit intégré est communément nommé
microprocesseur. L'invention du transistor en 1947 a ouvert la voie de la miniaturisation des composants
électroniques et le terme d'unité centrale (CPU) est utilisé dans l'industrie électronique dès le début des années
1960 (Weik 1961). Depuis le milieu des années 1970, la complexité et la puissance des microprocesseurs n'a cessé
d'augmenter au-delà de tous les autres types de processeurs au point qu'aujourd'hui les termes de processeur,
microprocesseur ou CPU, s'utilisent de manière indifférenciée pour tous les types de processeurs.
Physiquement, de quoi est composé le processeur ?

A l’intérieur de tout ceci, nous trouvons les transistors (étudier par la suite).
Un processeur possède trois types de bus :
- un bus de données, définit la taille des données manipulables (indépendamment de la taille des
registres internes) ;
- un bus d'adresse définit le nombre de cases mémoire accessibles ;
- un bus de commande définit la gestion du processeur IRQ, RESET etc.
Logiquement, comment ca se passe ?
Principaux éléments :
Pipeline : Le pipeline (ou pipelining) est une technologie visant à permettre une plus grande vitesse d'exécution des
instructions en parallélisant des étapes.
Registre : Lorsque le processeur exécute des instructions, les données sont temporairement stockées dans de petites
mémoires rapides de 8, 16, 32 ou 64 bits que l'on appelle registres. Suivant le type de processeur le nombre global
de registres peut varier d'une dizaine à plusieurs centaines. On peut programmer les instructions du proc, mais
l’apprentissage de ce langage n’est pas vraiment utile dans la mesure où il varie d’une architecture et qu’il est
complexe (Langage bas niveau).
Un certain nombre de registres sont communs à la plupart des processeurs :
- compteur de programme : ce registre contient l’adresse mémoire de l’instruction en cours d’exécution ;
- accumulateur : ce registre est utilisé pour stocker les données en cours de traitement par l’UAL ;
- registre d’adresses : il contient toujours l’adresse de la prochaine information à lire par l’UAL, soit la suite de
l’instruction en cours, soit la prochaine instruction ;
- registre d’instructions : il contient l’instruction en cours de traitement ;
- registre d’état : il sert à stocker le contexte du processeur, ce qui veut dire que les différents bits de ce
registre sont des drapeaux (flags) servant à stocker des informations concernant le résultat de la dernière
instruction exécutée ;
- pointeurs de pile : ce type de registre, dont le nombre varie en fonction du type de processeur, contient
l’adresse du sommet de la pile (ou des piles) ;
- registres généraux : ces registres sont disponibles pour les calculs ;
- le séquenceur, qui permet de synchroniser les différents éléments du processeur. En particulier, il initialise
les registres lors du démarrage de la machine et il gère les interruptions ;
- l’horloge qui synchronise toutes les actions de l’unité centrale. Elle est présente dans les processeurs
synchrones, et absente des processeurs asynchrones et des processeurs autosynchrones ;
- l'unité d’entrée-sortie, qui prend en charge la communication avec la mémoire de l’ordinateur ou la
transmission des ordres destinés à piloter ses processeurs spécialisés, permettant au processeur d’accéder
aux périphériques de l’ordinateur.

Mémoire cache : La mémoire cache, qui permet d’accélérer les traitements, en diminuant les temps d'accès à la
mémoire. Ces mémoires tampons sont en effet beaucoup plus rapides que la RAM et ralentissent moins le CPU. Le
cache instructions reçoit les prochaines instructions à exécuter, le cache donné manipule les données. Parfois, un
seul cache unifié est utilisé pour le code et les données. Plusieurs niveaux de caches peuvent coexister, on les
désigne souvent sous les noms de L1, L2 ou L3. Dans les processeurs évolués, des unités spéciales du processeur sont
dévolues à la recherche, par des moyens statistiques et/ou prédictifs, des prochains accès en mémoire centrale.
Etudier le rôle du transistor
Un transistor (contraction de transfer resistor, en français résistance de transfert) est un composant électronique
semi-conducteur, possédant trois électrodes, capable de modifier le courant qui le traverse à l'aide d'une de ses
électrodes (appelée électrode de commande). On parle ainsi de «composant actif», par opposition aux « composants
passifs », tels que la résistance ou le condensateur, ne possédant que deux électrodes (on parle de « bipolaire »).
C’est le transistor en silicium qui équipe majoritairement nos processeurs (à l’échelle du µm voir maintenant du
nm !)
Pour avoir une idée de l’évolution de son nombre, voici un récapitulatif :
Nombre de transistors dans les microprocesseurs Intel :
-1971 : 4004 : 2 300 transistors
-1978 : 8086 : 29 000 transistors
-1982 : 80286 275 000 transistors
-1989 : 80486 : 1,16 millions de transistors
-1993 : Pentium : 3,1 millions de transistors
-1995 : Pentium Pro : 5,5 millions de transistors
-1997 : Pentium II : 27 Millions de transistors
-2001 : Pentium 4 : 42 millions de transistors
-2004 : Pentium Extrême Edition : 169 millions de transistors
-2006 : Core2Duo : 291 millions de transistors
-2006 : Core2Quad : 582 millions de transistors
-2010 : Vers le milliard !!!
Il existe différent type de transistors. Les règles de passage du courant,… sont régit par l’algèbre de boule. (or, xor,
nand,…)
Le transistor MOS (métal, oxyde, silicium) est le type de transistor majoritairement utilisé pour la conception de
circuits intégrés. Le transistor MOS est composé de deux zones chargées négativement, appelées respectivement
source (possédant un potentiel quasi-nul) et drain (possédant un potentiel de 5V), séparées par une région chargée
positivement, appelée substrat (en anglais substrate). Le substrat est surmonté d'une électrode de commande,
appelée porte (en anglais gate, parfois également appelée grille), permettant d'appliquer une tension sur le substrat.