Architecture d’ordinateur :
introduction
Dimitri Galayko
Introduction à l’informatique, cours
1 partie 2
Septembre 2014
1
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Un élément de base de l’informatique: un interrupteur commandé (un
transistor)
Comment en arrive-t-on à un ordinateur ?
Réponse :
Un grand nombre d’interrupteurs (des milliards, ~109)
Une grande complexité : réseau d’interconnexion complexe
Structure hiérarchique 2
Vin
Interrupteur commandé Transistor MOS
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association d’interrupteurs: fonctions arithmétiques
élémentaires
Elément « NON »
Elément « Non-Et »
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association de fonctions arithmétiques élémentaires :
fonctions plus complexes et variées
Elément de mémoire
(Bascule D)
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association de fonctions arithmétiques élémentaires :
fonctions plus complexes et variées
Additionneur binaire S=A+B
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association de fonctions arithmétiques élémentaires :
fonctions plus complexes et variées
Multiplexeur (sélectionner
une entrée parmi plusieurs)
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association de fonctions arithmétique:
fonctions plus complexes
7
Multiplieur
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association de fonctions arithmétique:
fonctions plus complexes
8
Unité arithmétique logique du processeur Z80
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Association de fonctions plus complexes: unités fonctionnelles
9
Processeur
INTEL 8085
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Encore plus complexe : Pentium IV
(2000-2007), 42 M transistors
10
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Encore plus complexe : Intel Core I7,
>2 G transistors
11
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
On peut aller encore plus loin ? Oui ! En
associant des processeurs, des circuits
périphériques, pour faire un ordinateur
12
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Et encore plus loin, en associant des
ordinateurs : les réseaux !
13
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Secret du succès de l’informatique: le
polymorphisme des systèmes matériels
(poly == plusieurs, morphisme == forme).
Obtenu par la programmation : le
comportement d’un même dispositif
matériel dépend de sa polarisation
électrique
Polarisation électrique: les signaux
« logiques » 1 ou 0 14
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Exemple de programmation d’un multiplexeur: en
fonction de la polarisation des entrées A1, A2, la
sortie X est reliée à une des entrée D1-D4
Multiplexeur (sélectionner
une entrée parmi plusieurs)
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Chaque élément numérique, même très simples,
sont, en général, programmable.
Il y a la même hiérarchie de la complexité dans la
programmation !
Comment gérer cette complexité ? Comment
maîtriser un système qui contient des milliards
d’interrupteurs ? Comment le faire fonctionner ?
Deux disciplines: électronique et informatique
Trois mots d’ordre :
Hiérarchisation, Encapsulation, Abstraction
Hiérarchie matériel dans le
monde informatique
Hiérarchisation : les niveaux structurels sont bien
défini. On ne voit jamais le 1 milliard de transistors à
plat (impossible! ). A chaque niveau hiérarchique, il y
a une structure de complexité raisonnable
Ceci possible grâce à l’abstraction : on ne
s’intéresse pas à la manière dont est fait un bloc,
mais à sa fonction, ses entrées, ses sorties.
L’abstraction est possible grâce à l’encapsulation :
réalisation des « clusters » fonctionnels qui cachent
la structure interne d’un bloc (des boîtes noires), en
ne laissant apparent que des entrées, des sorties, et
la description de la fonctionnalité.
Sommaire
Principe de l’informatique au niveau
matériel
Architecture d’ordinateur
unité centrale, carte mère
Bus – parallèle, série, performances
Mémoire – morte, vive
Processeur – performances
Dispositifs périphériques
18
Architecture « globale »
Modèle de von Neumann
CPU= Central Processor Unit!
Input and Output : les dispositifs périphériques (son, vidéo, …)!
19
Unité centrale
Contient un processeur : interpréter et exécuter des
commandes, lire ou écrire des données dans la
mémoire, communiquer avec le monde extérieur
Fréquence d’horloge
Nombre d’instruction par seconde
Largeur du bus de donnée
L’unité centrale peut contenir d’autres blocks
auxiliaires (co-processeur)
Concept obsolète: ne s’applique pas aux portables,
aux tablettes, aux ordinateurs monoblocs
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