Architecture des Ordinateurs Licence Informatique 3ème Année
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Architecture des Ordinateurs
Licence Informatique
3ème Année
Eric Cariou
Université de Pau et des Pays de l'Adour
Département Informatique
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Plan du cours
Architecture des ordinateurs
Des concepts et théories de base ...
... au fonctionnement général des micro-proces-
seurs et ordinateurs
Première partie : concepts/théories
Codage et représentation des nombres
Algèbre de Boole
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Plan du cours
Deuxième partie : introduction à l'électro-
nique numérique
Portes, fonctions et circuits logiques
Se basant sur l'algèbre de Boole
Etude de composants basiques
Additionneur, multiplexeur, comparateur ...
Réalisation de circuits plus complexes
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Plan du cours
Troisième partie : fonctionnement des pro-
cesseurs/ordinateurs
Architecture de Von Neumann
Fonctionnement des processeurs actuels et
techniques d'optimisation des performances
Mémoire cache, pipeline, parallélisme ...
Mémoires
Bus
Assembleur x86
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Codage des nombres
Eric Cariou
Université de Pau et des Pays de l'Adour
Département Informatique
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Représentation de l'information
Un ordinateur manipule des données
Besoin de coder et représenter ces données,
pouvant être
De nature différente
Des nombres
Des chaînes de caractères
Des informations de tout genre
De taille différente
Taille fixe de X chiffres : numéro de téléphone, code postal ...
De taille variable : nom, adresse, texte, film vidéo ...
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Codage des nombres
Plusieurs bases de codage possibles
Base 10 (décimale) : base de calcul usuelle
Base 24 : heures
Base 60 : minutes, secondes, degrés
Base 12 : douzaine
Bases les plus utilisées
Pour les êtres humains : base décimale
Pour un ordinateur
Base binaire (2) et dérivées : base hexadécimale (16) ou
octale (8)
Origine de l'utilisation du binaire:absenceouprésence
de courant électrique (0 ou 1) comme base de codage
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Historique
Codage des nombres : dans un but de calcul
Apparition du calcul
Dès la préhistoire on comptait avec des cailloux et
avec ses doigts
Calcul vient du latin calculi signifiant caillou
Antiquité
Chaque civilisation (Grecs, Romains, Chinois,
Mayas ...) avait développé des
Systèmes et bases de numérotation
Méthodes pour compter et calculer
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Historique
Origine des systèmes de numérotation
Base 10 : nombre des doigts des 2 mains
Chiffres romains : V = 5 et X = 10
Base 20 : mains et pieds
Moins pratique, a disparu ...
Base 12 : 3 phalanges et 4 doigts (le pouce sert à
positionner le chiffre)
Base 60 : les doigts de la deuxième main comptent
le deuxième chiffre (60 = 5 x 12)
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Codage en base B
Pour une base B,ilyaBsymboles différents
(les chiffres de cette base)
Base10:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Base2:0,1 unchiffre=unbit(binary digit)
Base 4 : ▲, ◆,■,●
Base 8 : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Base16:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
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Codage en base B
Dans une base B, un nombre entier positif N
s'écrit sous la forme :
(N)B=a
nan-1 an-2 ... a1a0
Avec axqui est un des Bchiffres de la base
Exemples
Base décimale : 1234
De droite à gauche : chiffre des unités, des dizaines, des
centaines, des milliers...
Base binaire : 11001
Base hexadécimale : 1C04
Base4:◆◆■●▲
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Base B vers décimal (addition)
Valeur en décimal (base 10) d'un nombre
« anan-1 ... a1a0»codédansunebaseB
anBn+a
n-1Bn-1 + ... a1B+a
0
En prenant la valeur décimale de chaque chiffre ax
Exemples
(1234)10 =1x10
3+2x10
2+3x10+4
(11001)2=1x2
4+1x2
3+0x2
2+0x2+1
=16+8+1=25
(1C04)16 =1x16
3+12x16
2+0x16+4
=4096+12x256+0+4=7172
avec A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15
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Base B vers décimal (Horner)
Schéma de Horner
Pour calculer la valeur décimale N de « anan-1...a1a0 »
codé en base B
Pn=a
nB+a
n-1
Pn-1 =P
nB+a
n-2
Pn-2 =P
n-1B+a
n-3
...
P1=P
2B+a
0=N
Exemple pour (1234)10, B=10, n=3
p3=a
3xB+a
2=1x10+2=12
p2=p
3xB+a
1=12x10+3=123
p1=p
2xB+a
0= 123 x 10 + 4 = 1234
10
Base B vers décimal (Horner)
Autres exemples
(11001)2,B=2,n=4
p4=1x2+1=3
p3=3x2+0=6
p2=6x2+0=12
p1=12x2+1=25
(1C04)16, B=16, n=3
p3=1x16+12=28
p2 = 28 x 16 + 0 = 448
p1 = 448 x 16 + 4 = 7172
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Décimal vers base B
On procède par division entière par B
Division du nombre décimal Npar B: donne une
valeur v0et un reste r0
On divise v0par B:donnev1et reste r1
On recommence pour v1 et ainsi de suite
Quand vx<B,c'estfini
(N)B=v
xrx-1...r1r0
Note:sioncontinueuneétapedeplus,r
x+1=v
x
avec vx+1 = 0 et on ne peut plus diviser
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Décimal vers base B
Exemple : (1234)10 en décimal
1234 / 10 = 123 reste 4
123 / 10 = 12 reste 3
12 / 10 = 1 reste 2
1 < 10 donc on arrête
Résultat : 1234
1234 | 10
4 +----+
123 | 10
3 +----+
12 | 10
2 +---
1
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Décimal vers base B
Exemple : (25)10
en binaire
25 / 2 = 12 reste 1
12 / 2 = 6 reste 0
6/3=2reste0
3/2=1reste1
1 < 2 donc on arrête
Résultat : (11001)2
25 | 2
1 +----+
12 | 2
0 +---+
6 | 2
0 +---+
3 | 2
1 +---
1
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Décimal vers base B
Exemple : (7172)10 en hexadécimal
7172 / 16 = 448 reste 4
448 / 16 = 28 reste 0
28 / 16 = 1 reste 12 = C
1 < 16 donc on arrête
Résultat : (1C04)16
7172 | 16
4 +----+
448 | 16
0 +----+
28 | 16
C +---
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Cas particuliers
Conversion du binaire à l'octal/hexadécimal ou
inverse
1 chiffre octal = un groupe de 3 chiffres binaires
1 chiffre hexadécimal = un groupe de 4 chiffres bi-
naires
(000)2= 0, (001)2= 1.... (110)2= 6, (111)2=7
Avec 3 bits on code les 8 chiffres de la base octale
(0000)2= 0, (0001)2= 1 .... (1110)2=14=(E)
16,
(1111)2=15=(F)
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Avec 4 bits, on code les 16 chiffres de la base hexa-
décimale
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Cas particuliers
Exemple : (10110001101)2en octal
On regroupe par groupes de 3 bits :
010 110 001 101
On rajoute des zéros au début au besoin
(010)2=2,(110)
2=6,(001)
2=1,(101)
2=5
(10110001101)2= (2615)8
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1
/
101
100%
