Le PC minimum 5000 ˆ 8000 TTC 10/97

Un regard sur un ordinateur classique
Un regard sur un ordinateur classique
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Introduction
Le model général
Le processeur
Le chipset
La mémoire
Les périphériques
La loi de Moore
Illusions et pièges
Conclusions
Objectif
• Nous définirons la structure d ’un ordinateur
classique au travers de matériels existants.
• Des paragraphes intitulés « illusions et pièges »
nous mettrons en garde sur un certains nombres
de difficultés et de pièges à éviter.
Le PC minimum 10/97
Un autre type
Le Pentium
Un regard sur un ordinateur classique
CPU
Mémoire
principale
Stockage
Secondaire
Périphérique
E/S
Bus
Registres
Unité
de
contrôle
Unité
Arithmétique
et Logique
L’architecture d’un système Pentium
Cache bus
Level 2
Cache
SCSI
Local bus
PCI
bridge
CPU
PCI bus
Memory bus
IDE
disk
ISA
bridge
ISA bus
Modem
Sound
card
Mouse Keyboard Printer
Main
memory
Graphics
adaptator
Monitor
Available
PCI slot
Available
ISA slot
Illusions et pièges
• Illusions :
– Les ordinateurs ont été construits de la même façon
démodée depuis bien trop longtemps, et ce modèle
vieillot de calcul commence à s’essouffler. Par an des
amélioration de 50%
• Pièges :
– Ignorer les progrès inexorables du matériel en
concevant une nouvelle machine
– Essayer de prédire le prix, les performances le
rapport prix/performances à plus de cinq ans dans un
secteur en évolution rapide. Des exemples ont
montré des rapports coût/performances environ 10
fois supérieur.
Intel Famille
Le Processeur
Le Processeur
La caractéristique
principale du processeur,
le moteur du PC, est sa
vitesse d’horloge,mesurée
en mégahertz (MHz).
Le Processeur
Exemples :
Pentium II 300 MHz
(2600 F)
K6 d’AMD 300 MHz
(1800 F)
M2 de Cyrix
Pentium II 400 MHz
(4500 F)
100MHz=108Hz=10-8s=10ns
Le Pentium
Bus système
Adresse de branchement pris
interf.
bus
Adresse de branchement pris
Requête de chargement de bloc
Adresse cible
Cache
instr.
BTB
Vérif.
excep.
Oper. V
Appar.
Pré File B
V Contrôlesegmentation
Appar.
Charg.
File A
U
Vérif.
TLB
excep.
Oper. U
Instr.
Unité de pagination
12 bits poids faibles adresse physique
20
Bits
Forts
Adr
physique
Chemin de données 32 bits
Cache données
UAL V
12 bits poids faibles adresse physique
Chemin de données 32 bits
12 bits faibles adresse physique
64 bits chemin données
TLB données
calcul flottant
20 bits poids fort adresse virtuelle
20 bits poids fort adresse virtuelle
20 bits poids fort adresse virtuelle
Reg. entier
Reg.
UAL U
déc.
Les connecteurs
Les brochages du pentium
AHOLD
EADS#
INV
HIT#
HITM#
PCD
PWT
KEN#
WB/WT#
FLUSH#
EWBE#
SMI#
SMIACT#
IU
IV
IBT
BT3/BT0
FRCMC#
IERR#
BP3: 0/PM1: 0
PRDY
R/S#
TCK
TMS
TDO
TDI
TRST
CLK
Adresse
Def. cycle bus
Microprocesseur
Pentium
Données
A31:A3
BE7#:BE0#
ADS#
AP
APCHK#
NA#
A20M#
W/R#, M/IO#,
D/C#, Cache#,
LOCK#,SCYC
D63:D0
DP7:DP0
PEN#
PCHK#
BRDY#
BUSCHK#
HOLD
HLDA
BOFF#
BREQ
FERR#
IGNNE#
INTR
NMI
INIT
RESET
Machine A
500 MHZ
Machine B
350 MHZ
Compilateur A
50000 instructions
Compilateur B
2000 instructions
Le Chipset
Le Chipset
Souvent passé sous
silence par les vendeurs,
il a pourtant une grande
importance. En effet, si le
processeur est le moteur
de l’ordinateur, c’est le
chipset (jeu de
composants) qui dirige les
manœuvres.
Il assure le bon
fonctionnement des
éléments de la carte mère
Le Chipset
Exemples :
VX
HX
TX
LXavec le Pentium II
Prix des cartes mère
Composant LX avec
connecteur AGP (1000F)
Composant BX (1900F)
La mémoire principale
• L'unité de stockage est l’octet. Chaque octet à
une adresse. Un octet occupe 8 bits. Un mot
occupe 4 octets consécutifs commençant à 1
octet et divisible par 4.
Préfixe
kilo
Mega
Giga
Tera
Lettre
K
M
G
T
Valeur
210
220
230
240
12
Organisation d’une mémoire
Adresse externe a=4b
Adresse
0
4
8
.
b
1
5
9
b
2
6
.
b
3
7
.
Mémoire entrelacée
Organisation en octet
b
Octet1 Octet2 Octet3 Octet4
Un octet
Mot
13
Mémoire vive
Mémoire vive
A chaque mise en marche
de votre PC, la mémoire
vive (ou RAM) accueille le
système d’exploitation et
les programmes en cours
de fonctionnement. Plus
sa taille est grande, plus
le PC est à l’aisepour
travailler.
Assurer vous que vous
pouvez en rajouter sur
des supports.
Mémoire vive
Exemples :
au minimum 32 Mo
de type EDO (Extended
Data Output) format Simm
(Single Inline Memory
Module)
SDRam (Synchronous
Dynamic Random Access
memory) format
Dimm(Dual Inline memory
Module) (300F)
128 Mo SDRam (1400F)
Mémoire cache
Directement liée au processeur, la mémoire cache externe
(dite de second niveau) est son principal allié. Elle sert à
stocker les informations les plus souvent utilisées par le
processeur...
Sans elle, les performances générale du PC sont fortement
handicapées
Exemples :
256 Ko (36% de gain)
512 Ko (44% de gain)
o = octet = 8 bits
Ko = 210=1024
Mo = 220 =1024 Ko
32 Mo (1600 F)
Les caches
• Pour accélérer les accès, on utilise un cache,
qui est une petite mémoire rapide qui contient
des copies de quelques-uns des mots de la
mémoire principale.
UC
Cache
d
Bloc i
Mémoire Principale
Bloc i
14
Mémoire cache
Mémoire cache
Directement liée au
processeur, la mémoire
cache externe (dite de
second niveau) est son
principal allié. Elle sert à
stoquer les informations
les plus souvent utilisées
par le processeur...
Sans elle, les
performances générale du
PC sont fortement
handicapées
Mémoire cache
Exemples :
256 Ko (36% de gain)
512 Ko (44% de gain)
o = octet = 8 bits
Ko = 210=1024
Mo = 220 =1024 Ko
32 Mo (1600 F)
Caches : taille des blocs
Coût de l’échec
Taux d’échec
Tps transfert
Tps d’accès
Taille du bloc
Taille du bloc
T ps
d’accès
Augmenter la taille du
cache indéfiniment
Taille du bloc
Bus et connecteurs
Bus et connecteurs
Les connecteurs servent à
recevoir les cartes
d’extension (graphique,
modem ...). Il y en a deux
types, correspondant aux
bus, ces voies qui
permettent de
communiquer avec les
autres composants de
l’ordinateur.
Bus et connecteurs
Exemples :
PCI rapide (132MHz)
ISA (16MHz) a vocation à
disparaître
3 connecteurs PCI et 3Isa
dont un commun.
Avec le chipset Lx
Connecteur AGP
(améliore les
performances de la carte
graphique)
L’architecture d’un système Pentium
Cache bus
Level 2
Cache
SCSI
Local bus
PCI
bridge
CPU
PCI bus
Memory bus
IDE
disk
ISA
bridge
ISA bus
Modem
Sound
card
Mouse Keyboard Printer
Main
memory
Graphics
adaptator
Monitor
Available
PCI slot
Available
ISA slot
La carte audio
La carte audio
Le standard, en la
matière, c’est leSound
Blaster, une carte
reconnue par tous les jeux
et CD-rom.
Souvent, c’est aussi surla
carte audio que l’on
branche le Joystick.
La carte audio
Exemples :
Carte son 16 bits avec
table d’ondes et
processeur DSP pour les
effets spéciaux
Carte de décompression
Dolby Surround (AC-3)
Carte PCI, son en
3D,Dolby et A3D (à partir
de 900F)
Carte graphique
Carte graphique
Appelée aussi carte
vidéo,la carte graphique
est dédiée à l’affichage.
La quantité de mémoire
vive dont elle dispose
détermine le nombre de
couleurs et de points
affichés à l’écran.
Carte graphique
Exemples :
Une configuration de
haute gamme mérite une
carte 3D.
4Mo Minet extensible à 8
Mo pour afficher
1280*1024 points et en 16
millions de couleurs
Décompression Mpeg-1 et
Mpeg-2 appréciée.
Carte 2D/3D format AGP
avec 4Mo (à partir de 500
F)
Les sorties
Les sorties
Les sorties serie (2)
permettent de connecter tous
les périfériques (camera,
tablette graphique). Lasortie
parallèle qui sert
principalement pour les
imprimantes. La présence, de
connecteurs USB (Universal
Serial Bus) assuera la
possibilité de brancher les
périfériques de demain, qui
commencent à apparaître.
Disque Dur
Modèles Ide (ou E-Ide)
ont des performances
liées au temps d’accès
(8ms à 12ms)
Disque connecté en Ultra
DMA réduit ce temps
2Go (900 F)
6Go version SCSI (2500
F)
Moniteurs
Moniteurs
17” (un pouce = 2.5cm)
Min résolution 800*600
pixels
Le pas de masque (pitch)
correspond à la finesse
d’affichage d’un pixel (le
plus petit élément d’une
image). inf à 0,28mm.
Normes antirayonnement.
Prix : 2500 à 4500
CD-Rom
Choisir des modèles
atteignant des vitesses de
24x au minimum
(1X=150Ko/s)
Arrive le DVD-Rom qui lit
les DVD-Rom (4,7 Go)
La loi de MOORE
Illusions et pièges
• Espérer que l'amélioration d’un seul aspect
d’une machine pourra accroître les
performances d’un montant proportionnel à la
taille de l'amélioration
La Loi d’Amdahl :
Tps d'exécution touché par
Tps d'exécution
l'amélioration
après amélioration =
Facteur amélioration
+
Tps d'exécution non touche.
Résumé 1
• Les principaux composants d’un ordinateur sont
la mémoire principale et la mémoire secondaire,
une UAL, des registres, du contrôle, les
périphériques d'entrée/sortie et un bus pour la
communication.
• La mémoire principale est composée d’octets de
8 bits et quatre octets sont souvent traités
comme un mot utilisé pour stocker les entiers,
les réels ou les pointeurs. La mémoire principale
est à accès aléatoire puisque nous pouvons lire
et écrire n’importe quel octet très rapidement et
en à peu près le même temps que n’importe
quel autre.
Résumé 2
• Les périphériques de mémoire secondaire,
principalement les disques et les bandes,
stockent l’information de façon magnétique. Ce
sont des périphériques à accès séquentiels, en
ce sens que nous pouvons lire ou écrire une
grande quantité de données en des
emplacements contigus plus rapidement que
nous pouvons lire une quantité égale de
données dispersées sur le périphérique. Les
systèmes de fichiers permettent d'améliorer
l'efficacité des accès.