S1 - ARCHITECTURE MATERIELLE DES SYSTEMES

ARCHITECTURE DES SYSTÈMES INFORMATIQUES
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Brevet de technicien supérieur
INFORMATIQUE DE GESTION
ARCHITECTURE ET COMPOSANTS :
TENDANCES

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S1
ARCHITECTURE ET COMPOSANTS
Tendances
Relevé des savoirs concernés
S11
TECHNOLOGIE DES COMPOSANTS
S12
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS
S13
TECHNOLOGIE DES PÉRIPHÉRIQUES
La tendance à la micromisation des configurations informatiques s’accompagne d’une miniaturisation et d’un
accroissement des performances des composants nécessaires. L’essor du multimédia encourage cette évolution. On
assiste également au développement des configurations mobiles (microordinateurs portables, imprimantes).
L'enseignement dans ce domaine devra donc à la fois prendre en compte les évolutions technologiques et s’orienter vers
une plus grande pratique technique. La présentation qui suit ne se veut pas une étude exhaustive des éléments de
contenus à maîtriser et à enseigner, mais plutôt un catalogue des points essentiels à développer.
Ce document est organisé en plusieurs parties :
 une présentation des tendances qui caractérisent l’évolution des architectures des ordinateurs (cette présentation est
organisée de façon thématique autour des principaux éléments matériels) ;
 des tableaux récapitulatifs pour les principaux éléments de l’ordinateur, reprenant leurs caractéristiques sur le
marché actuel ;
 un lexique des néologismes employés ;
 des références bibliographiques associées à chaque élément.
Dans le document, les termes soulignés sont ceux qui sont présents dans le lexique. Par ailleurs, chaque référence
bibliographique porte un numéro qui est utilisé dans tout le document.

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ÉVOLUTION DES PROCESSEURS
Les microprocesseurs TABLEAU 1
Les microprocesseurs ont vu augmenter le nombre de transistors intégrés et la vitesse de commutation des circuits grâce
aux progrès de la microélectronique. De plus en plus le microprocesseur prend en charge certaines fonctions qui
incombaient à des processeurs spécialisés (1). Ainsi le Pentium MMX d’Intel, commercialisé début 1997, est optimisé
pour le traitement des données multimédia (2).
Evolution des architectures internes
Les unités de traitement s’orientent vers le multitraitement à travers différentes architectures et l’intégration de nouvelles
fonctionnalités (3). L’architecture RISC (Reduced Instruction Set Computer) a permis la simplification des processeurs
(TABLEAU 2). L’organisation pipe-line permet aux différents éléments du processeur de travailler de manière parallèle
sur des instructions différentes, en décomposant le traitement d'une instruction en plusieurs étapes. Elle est à la base de
l’architecture superscalaire des nouveaux processeurs.
PROCESSEURS SPÉCIALISÉS
Aujourd’hui le coprocesseur mathématique est intégré au microprocesseur. Sur la carte mère (4)(TABLEAU 3), les
emplacements sont de plus en plus nombreux et diversifiés aux côtés du processeur et des contrôleurs de bus.
D’autres organes se sont développés pour prendre en compte le traitement de données multimédia tels les processeurs
graphiques intégrés sur les cartes graphiques, les cartes son, les cartes vidéo s’accompagnant de techniques de
compression.
MÉMOIRES (TABLEAU 4)
En ce qui concerne la mémoire centrale, mémoire vive et mémoire morte, les temps d’accès se sont singulièrement
améliorés. Cependant la vitesse de traitement du processeur reste bien supérieure à celle de la mémoire vive. Aussi la
mémoire cache, tant interne qu’externe, s’est-elle imposée sur les cartes mère pour remédier à cet asynchronisme (5).
La mémoire cache adopte différents modes de mise à jour en mémoire vive. Les mémoires caches de type Write Back
profitent des temps morts du processeur pour écrire en mémoire vive tandis que les mémoires fonctionnant en mode
Write Through écrivent immédiatement les données dans la mémoire vive. Ce second mode est le moins efficace.
La mémoire cache de second niveau (ou externe) adopte plusieurs modes de fonctionnement (6) :
 Les mémoires caches synchrones effectuent les opérations de lecture et d’écriture de données selon le rythme imposé
par la carte mère. On distingue les mémoires caches synchrones Syncburst (supportant une cadence maximale de 2-
1-1-1 soit deux cycles d’horloge pour lire et écrire la première adresse mémoire puis un cycle pour les suivantes) et
les mémoires caches synchrones Pipeline Burst (permettant une cadence 3-1-1-1). Si les mémoires de type Syncburst
semblent plus performantes, ceci est à nuancer en fonction de la fréquence de l’horloge de la carte mère. En effet
plus la fréquence est élevée, plus la mémoire a du mal à soutenir sa cadence maximale.
 Les mémoires caches asynchrones (les plus courantes sur les PC) sont moins performantes dans la mesure où elles ne
suivent pas la fréquence de l’horloge.
Afin de diminuer le temps d’accès à la mémoire vive, de nouvelles technologies ont vu le jour : RAM EDO, FPM RAM
(Fast Page Mode), EDRAM (Enhanced DRAM), MDRAM (Multibank DRAM). Par ailleurs des mémoires vives se sont
spécialisées pour l’affichage en mode graphique : VRAM, WRAM, SGRAM. (7)
Un nouveau type de mémoire, les mémoires flash sont apparues visant à remplacer à la fois les composants de la
mémoire centrale et les mémoires de masse (8). Aujourd’hui ce type de mémoire est principalement utilisé pour
l’informatique mobile et le stockage du BIOS.
BUS (TABLEAU 5)
Bus système
Le bus système du PC a dû s’adapter aux besoins des périphériques en termes de volumes de données à transmettre (9).
Ainsi sont apparus les bus locaux, en plus des bus d’extension classiques (ISA, EISA, MCA). Si deux standards de bus
locaux ont émergé (Vesa Local Bus et PCI), seul le bus PCI équipe aujourd’hui les cartes mères Pentium. Mais le bus

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PCI commence à montrer ses limites pour l’affichage en trois dimensions. Aussi Intel propose-t-il une sorte de superbus
local appelé AGP (Accelerated Graphics Port). (10)
Interfaces d’entrée-sortie
Les interfaces d’entrée-sortie séries et parallèles évoluent aussi pour supporter des débits de transmission plus élevés. Le
bus USB (Universal Serial Bus) devrait remplacer les ports parallèles et séries pour la connexion de périphériques lents.
Le bus Firewire devrait quant à lui s’imposer pour les périphériques rapides de traitement multimédia (11).
Par ailleurs les interfaces parallèles se dotent de fonctions bidirectionnelles (EPP-ECP) permettant un enrichissement du
dialogue entre le périphérique et le processeur (12).
Interfaces de mémoire de masse et périphériques rapides
L’interface IDE a évolué et équipe aujourd’hui les postes de travail (13). L’interface SCSI, quant à elle, s’est imposée
pour les machines serveurs et se déclinent en SCSI II, Wide SCSI et Ultra Wide SCSI (14).
Dans l’avenir les interfaces parallèles devraient céder le pas à des bus séries hautes performances (15). Actuellement
deux projets rivaux semblent émerger : SSA (Serial Storage Architecture) et Fiber Channel.
MÉMOIRES DE MASSE (TABLEAU 6)
Deux technologies sont dominantes : les mémoires magnétiques (bandes, disques et disquettes) et les mémoires optiques
(disques magnéto-optiques, disques non réinscriptibles et Compact Disks). Les premières bandes optiques font leur
apparition (16) tandis que les mémoires flash tentent de concurrencer les disques durs sur les machines portables. Le
multimédia a popularisé le cédérom (17). Celui-ci devient enregistrable (CD-R) voire réinscriptible (CD-RW) (18).
L’arrivée du DVD (Digital Video Disk) devrait supplanter le cédérom du fait de sa capacité et du débit offert qui
satisfont les besoins de la vidéo haute définition (19).
Les mémoires de stockage se sont diversifiées. Le disque magnétique reste toujours le support générique. La technologie
RAID (Redundant Array of Independant Disks) permet d’obtenir des unités de stockage à tolérance de pannes (20).
Le disque magnéto-optique gagne du terrain, même si ses performances ne sont pas encore très concurrentielles.
La disquette magnétique continue à être utilisée sur les postes de travail individuels. Ce support et le lecteur font l’objet
de tentatives d’augmentation de la capacité. Les supports magnétiques amovibles se diversifient (21).
Au niveau des supports de sauvegarde, les supports les plus utilisés sont la bande magnétique et le disque optique. Le
disque optique offre des capacités de stockage et une fiabilité très intéressantes, il est sans conteste le support
d’archivage le plus adapté. Les enregistreurs de cédérom permettent d’utiliser ce support pour l’archivage mais aussi
pour la diffusion (17).
Les améliorations des performances sont aussi dues d’une part à l’utilisation de cache-disque (22), d’autre part aux
cartes contrôleur. Sur les grandes configurations et les environnements client-serveur se développent les logiciels de
gestion des grands volumes de données (23)(24).
PÉRIPHÉRIQUES
Standardisation
Le standard Plug and Play (PnP) permet la configuration automatique de tout type de carte ou de périphérique à
condition que le BIOS de la machine, le système d’exploitation et la carte périphérique soient compatibles PnP dans la
même version (25).
La miniaturisation de certains périphériques a donné naissance au standard PC-Card (ou PCMCIA) concurrencé par
l’interface SSFDC (26).
Imprimantes (TABLEAU 7)
Pour les imprimantes, les deux technologies les plus utilisées aujourd’hui sont : laser et jet d’encre. Le marché des
imprimantes couleur se développe. Les imprimantes sont le plus souvent dotées de polices téléchargeables (bitmap ou
vectorielles) et les langages de description de pages se standardisent (TABLEAU 8). De plus en plus les imprimantes
tirent parti des ports bidirectionnels pour enrichir le dialogue avec le poste de travail. Elles peuvent être intégrées dans
des périphériques à fonctions multiples : imprimante, télécopieur, photocopieur et scanner. (27)

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Écrans (TABLEAU 9)
Les écrans plats se développent en même temps que l’informatique mobile, mais visent aussi les postes de bureau. Les
écrans à tube cathodique, quant à eux, gagnent en diamètre et en résolution (TABLEAU 9 bis) (28).
Périphériques d’entrée (TABLEAU 10)
Le traitement multimédia popularise certains périphériques comme le scanner. Les dispositifs de pointage se
diversifient.
Ordinateur réseau
De nouveaux périphériques apparaissent avec le développement des autoroutes de l’information : les terminaux réseau
(network computers). Il s’agit d’un appareil économique à l’achat puisqu’il ne comporte ni disque dur, ni lecteur de CD-
ROM, ni lecteur de disquette. Il est également économique à l’usage puisqu’il ne nécessite pas l’achat de logiciels
applicatifs. Le démarrage de la machine s’effectue depuis un serveur en réseau.
Ce type de machine ne fonctionne que connectée au réseau de l’entreprise et va chercher sur celui-ci les logiciels
nécessaires à l’utilisateur. L’exécution des tâches s’effectue majoritairement sur le poste, ce qui allège le trafic réseau
(29).
INFORMATIQUE MOBILE
L’informatique mobile s’est développée et l’utilisation d’ordinateurs portables s’est accrue. Au format notebook, ces
machines comportent des éléments spécifiques : écrans plats, dispositifs de pointage, périphériques au format PC Card,
mémoires flash, batteries.
Les batteries ont évolué pour deux raisons :
 Pour permettre une plus grande autonomie d’alimentation. Les batteries sont aujourd’hui réalisées à base de nickel
métal hybride -NiMH- moins polluant que le caldium-nickel. Une nouvelle technologie, le lithium-ion, permet de
doubler l’autonomie des portables et a pour autre avantage de ne pas souffrir de l’effet mémoire (30).
 Pour optimiser les gestionnaires d’énergie. Les batteries intelligentes, « smart batttery », embarquent une puce qui
permet de décrire l’état de la batterie et communiquer des informations à son environnement (31).
D’autres équipements mobiles se sont développés : assistants numériques personnels, agendas électroniques...
ARCHITECTURE CLUSTER
Ce type d’architecture parallèle se développe pour répondre à deux préoccupations : fournir une architecture à haute
disponibilité d’une part, et proposer une système hautement performant d’autre part. L’architecture cluster est un
ensemble de machines interconnectées se partageant des périphériques, le plus souvent des ressources disque. Elle
nécessite la mise en place d’unités de couplage et de dispositifs de synchronisation des horloges. (32)
MULTIMÉDIA
Les postes de travail se dotent de fonctions multimédia, à savoir : (33)
 Lecteur de cédéroms : le cédérom est actuellement d'une capacité de 650 Mo, il va être remplacé par le DVD
(Digital Video Disk).
 Graveur de cédéroms.
 Carte graphique : pour les applications multimédia, elle est accélérée pour l'affichage des images vidéo. Des cartes
graphiques 3D, accélérées pour l'affichage des volumes en 3D, sont actuellement développées supportant le bus
AGP. Il faut que les applications tirant parti des qualités de cette carte soient disponibles.
 Écran couleur : l'écran doit avoir une résolution et un diamètre adaptés à l'affichage de données multimédia (par
exemple un écran 17 pouces).
 Scanner ou numériseur pour la numérisation de documents papier.