Prosit 2

CAHIER D’ETUDES
ET DE RECHERCHE
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1er cycle CDIL
Electronique
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1 PROBLEMATIQUE RETENUE 2
Comprendre le fonctionnement et l’évolution d’un ordinateur.
2 DEFINITIONS 2
Présentation des savants :
Pascal : né le 19 Juin 1623 à Clermont
Blaise Pascal, marqué par la mort prématurée de sa mère, a été élevé aux côtés de ses deux
soeurs : c'est un enfant surdoué, de santé très fragile mais d'une précocité étonnante, d'une
grande curiosité et d'une intelligence hors du commun. Il est d'abord un jeune savant connu
pour ses travaux mathématiques et physiques, et publie à 17 ans un traité de géométrie, Essai
sur les coniques (1640)
(Blaise Pascal)
Babbage : né le 26 Décembre 1791 à Teignmouths (Angleterre).
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.
Il n'arriva jamais à l'achever mais une partie du mécanisme est exposée au Musée de la
Science de Londres. En 1991, à partir de ses plans on a pu reconstruire une partie de cette
machine, qui fonctionna parfaitement. Pour la reconstruire on utilisa les tolérances qui étaient
disponibles au XIXe siècle, ce qui nous porte à croire qu'elle aurait pu être construite du
vivant de Babbage sous réserve de disposer d'une force motrice suffisante et de métaux assez
résistants.

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Turing : né le 13 Mai 1972 a Londres.
Alan Mathison Türing est pourtant le père des ordinateurs modernes, au moins pour leur
partie théorique. Sa contribution à la victoire des alliés pendant la Seconde Guerre Mondiale
est décisive. Mais un suicide prématuré, peut-être "encouragé" par les autorités britanniques,
l'a plongé dans l'anonymat de l'histoire.
En 1935, il met au point le concept d'une machine universelle, qui formalise la notion de
problème résoluble par un algorithme. Cette machine de Turing est capable de calculer tout ce
qu'un processus algorithmique est capable de faire. Par essence même, les ordinateurs
modernes sont des réalisations concrètes des machines de Turing.
Von Neumann : né le 28 Décembre 1903 a Budapest.
Il est le 3ème fils d'un des plus riches banquiers de Hongrie, et vit dans un milieu intellectuel
particulièrement stimulant : les plus grands scientifiques, les écrivains les plus réputés
fréquentent le salon de ses parents. Il dispose de dons exceptionnels pour l'apprentissage
Durant la seconde guerre mondiale, il perçoit, lors de la réalisation de la bombe, l'importance
à venir des machines électroniques pour réaliser des calculs insurmontables à la main. Il
contribue de façon décisive à la mise en oeuvre des premiers ordinateurs. Il est ainsi le
premier à avoir l'idée que le programme doit être codé et rangé dans la mémoire de la
machine à côté des données des calculs. En particulier, une seule machine peut réaliser toute
sorte de calculs différents. Ce modèle dit de Von Neumann préside toujours à la conception
des ordinateurs modernes.

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L’architecture de Von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties
distinctes
1. L’unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de traitement : son rôle est d’effectuer
les opérations de base ;
2. L’unité de contrôle, chargée du séquençage des opérations ;
3. La mémoire qui contient à la fois les données et le programme qui dira à l’unité de
contrôle quels calculs faire sur ces données. La mémoire se divise entre mémoire
volatile (programmes et données en cours de fonctionnement) et mémoire permanente
(programmes et données de base de la machine).
4. Les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde
extérieur.
Sources : Wikipédia & Bibmath.net
L’instruction correspond, en informatique, a une opération élementaire qu’ un programme
demande a un processeur d’effectuer. C'est l'ordre le plus basique que peut comprendre un
ordinateur.
La collection d'instructions machine qui peuvent être données à un processeur est son jeu
d'instructions. Les instructions machine sont codées en binaire. Un champ de l'instruction
appelé « code opération » ou « opcode » désigne l'opération à effectuer. Puisque sa valeur
numérique n'a pas de sens pour les humains, le programmeur utilise une abréviation désignant
le code opération fourni par le langage assembleur pour ce processeur.
La taille d'une instruction dépend de l'architecture de la plateforme, mais elle est usuellement
comprise entre 4 et 64 bits

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On appelle « mémoire » tout composant électronique capable de stocker temporairement des
données. On distingue ainsi deux grandes catégories de mémoires :
 la mémoire centrale (appelée également mémoire interne) permettant de mémoriser
temporairement les données lors de l'exécution des programmes. La mémoire centrale
est réalisée à l'aide de micro-conducteurs, c'est-à-dire des circuits électroniques
spécialisés rapides. La mémoire centrale correspond à ce que l'on appelle la mémoire
vive.
 la mémoire de masse (appelée également mémoire physique ou mémoire externe)
permettant de stocker des informations à long terme, y compris lors de l'arrêt de
l'ordinateur. La mémoire de masse correspond aux dispositifs de stockage
magnétiques, tels que le disque dur, aux dispositifs de stockage optique, correspondant
par exemple aux CD-ROM ou aux DVD-ROM, ainsi qu'aux mémoires mortes.
Une mémoire présente principalement 5 caractéristiques :
 Sa capacité -> volume global d’informations pouvant être stocké, exprimée en bits
 Son temps d’accès -> correspond au temps écoulé entre la demande (lecture/écriture)
et la disponibilité de la donnée.
 Son temps de cycle -> correspond au temps minimum écoulé entre deux accès
succéssifs.
 Son débit -> correspond au volume d’informations échangé par unité de temps (en
bits/sec)
 Sa non volatilité -> correspond a l’aptitude de la mémoire a conserver des données
lorsqu’elle n’est plus alimentée en électricité.
La mémoire vive, généralement appelée RAM (Random Access Memory, traduisez mémoire
à accès direct), est la mémoire principale du système, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un espace
permettant de stocker de manière temporaire des données lors de l'exécution d'un programme.
En effet, contrairement au stockage de données sur une mémoire de masse telle que le disque
dur, la mémoire vive est volatile, c'est-à-dire qu'elle permet uniquement de stocker des
données tant qu'elle est alimentée électriquement. Ainsi, à chaque fois que l'ordinateur est
On distingue généralement deux grandes catégories de mémoires vives :
 Les mémoires dynamiques (DRAM, Dynamic Random Access Module), peu
coûteuses. Elles sont principalement utilisées pour la mémoire centrale de l'ordinateur
;

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 Les mémoires statiques (SRAM, Static Random Access Module), rapides et
onéreuses. Les SRAM sont notamment utilisées pour les mémoires cache du
processeur ;
Fonctionnement de la mémoire vive :
La mémoire vive est constituée de centaines de milliers de petits condensateurs emmagasinant
des charges. Lorsqu'il est chargé, l'état logique du condensateur est égal à 1, dans le cas
contraire il est à 0, ce qui signifie que chaque condensateur représente un bit de la mémoire.
Etant donné que les condensateurs se déchargent, il faut constamment les recharger (le terme
exact est rafraîchir, en anglais refresh) à un intervalle de temps régulier appelé cycle de
rafraîchissement. Les mémoires DRAM nécessitent par exemple des cycles de
rafraîchissement est d'environ 15 nanosecondes (ns).
Chaque condensateur est couplé à un transistor (de type MOS) permettant de « récupérer » ou
de modifier l'état du condensateur. Ces transistors sont rangés sous forme de tableau
(matrice), c'est-à-dire que l'on accède à une case mémoire (aussi appelée point mémoire) par
une ligne et une colonne.
Chaque point mémoire est donc caractérisé par une adresse, correspondant à un numéro de
ligne (en anglais row) et un numéro de colonne (en anglais column). Or cet accès n'est pas
instantané et s'effectue pendant un délai appelé temps de latence. Par conséquent l'accès à
une donnée en mémoire dure un temps égal au temps de cycle auquel il faut ajouter le temps
de latence.