Structure des ordinateurs par Ass Armel KANEGE - ISIG-GOMA

Structure des Ordinateurs
Armel KANEGE, Ass
Bachelor’s Degree in Computer Science
CCNA certified
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INSTITUT SUPERIEUR D’INFORMATIQUE ET DE
GESTION (ISIG/GOMA)
RDC
STRUCTURE DES ORDINATEURS
60H (G2 IG) 2009-2010
45H/ THEORIQUES +15H/ PRATIQUES

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PLAN
1. STRUCTURE DE BASE DES ORDINATEURS
1.1. Concept à programmes enregistrés
1.2. Concept opérationnel de base
1.3. Unité fonctionnelle
1.4. De langage machine
1.5. Concept de localisation et adresses dans la mémoire
1.6. Modes d'adressage
1.7. Formats d'instruction
1.8. Exécution d'instruction
2. ETUDE DE CAS
2.1. Caractéristiques du microprocesseur 8085
2.2. Modes d'adressage
2.3. Langage d'assemblage
2.4. Programmation d'entrée-sortie
2.5. Piles
2.6. soubroutines
2.7. Unité de traitement:
2.7.1. Strusture de Bus Internes (Bus simples, Deux bus et Trois Bus)
2.7.2. Exécution des instructions
2.7.3. Commandes de séquençassage d’étapes
3. ARCHITECTURE DE CONTROLE
3.1. Commande câblée
3.2. Méthodes de conception
3.3. Boîtier de commande de multiplicateur
3.4. Commande micro-programmée
3.4.1 Microinstructions
3.4.2 Ordonnancement
3.4.3 Pré-recherche
3.5 Architectures de localisation (pipeline Architectures)

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4. OPERATIONS ARITHMETIQUES DANS L’ORDINATEUR
4.1 Addition et soustraction des nombres binaires positifs et négatifs
4.2 Multiplication des nombres positifs
4.3 Multiplication d'opérandes porteurs de Signe
4.4 Division des nombres entiers (integers)
4.5 Nombres à virgule flottante (floating) et opérations
5. ORGANISATION DE LA MEMOIRE
5.1 Concepts de base
5.2 Les mémoires semi-conducteur; RAM et ROM
5.3 Embrication de mémoire
5.4 Mémoires cache
5.5 Mémoires virtuelles
6. ORGANSATION DE L’ENTRÉE/SORTIE
6.1 Adressage d'entrée-sortie
6.2 Transfert des données
6.3 Synchronisation
6.4 Manipulation d'interruption
6.5 Interfaces d'entrée-sortie
OBJECTIFS
o L’étudiant devra être capable de comprendre le fonctionnement de l’ordinateur tant au
niveau materiel que logiciel;
o Il devra aussi être capable d’apprécier pleinement l’évolution spectaculaire du monde
informatique en l’occurrence l’ordinateur son outil, et ses différents périphériques;
o Donner du goũt au parcours informatique à l’étudiant débutant, l’incitant à se familiariser à
son langage;
o Permettre au bénéficiaire du cours à pouvoir comprendre plus tard les condensés de
certains autres cours qui se rapportent à la technologie de l’ordinateur notamment celui
de Systeme d’Exploitation comparé, Langages de programmation, Réseaux informatiques,
Multimedia etc…

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CHAP 1. STRUCTURE DE BASE DES ORDINATEURS
1.1. Concept à programmes enregistrés (programmes stockés)
La plupart des ordinateurs emploient le concept de stockage de programmes conçu par John Von
Neumann. Dans celui-ci, on stocke des programmes et des données dans un support de stockage
à acces lent (tel qu'un disque dur) et on travaille dessus à partir du support de stockage à accès
rapide et volatile, la mémoire RAM.
Un ordinateur d'architecture de Von Neumann a cinq parts: une unité d'arithmétique-logique, un
boîtier de commande, une mémoire, les dispositifs d'entrée-sortie et un ensemble de bus qui
fournit une circulation de données entre ces pièces.
Un ordinateur d'architecture de von Neumann exécute ou émule l'ordre suivant d’étapes:
1. Chercher la prochaine instruction de la mémoire à l'adresse dans le compteur de programme.
2. Additionnez 1 au compteur de programme.
3. Décoder l'instruction utilisant l’unité de commande.
4. Revenir à l'étape 1.
Très peu d'ordinateurs ont une architecture pure de Von Neumann. La plupart d’ordinateurs
ajoutent une autre étape pour vérifier les interruptions, les événements électroniques qui
pourraient se produire à tout moment.
1.2. Concept opérationnel de base
Historique des ordinateurs
La première machine à calculer mécanique (calculatrice) a été inventée par Pascal en 1642. Vingt
ans après, Monsieur Samuel Morland, développé un dispositif plus compact qui pourrait
multiplier, ajouter, et soustraire. En 1682, Wilhelm Liebnitz a perfectionné une machine qui
pouvait effectuer toutes les opérations de base (addition, soustraction, division, et multiplication),
aussi bien qu'extraire la racine carrée.
Dès 1919, l'électronique arrivait sur scène. Un article par W.H. Eccles et F.W. Jordanie a décrit
un « dispositif à déclenchement » électronique qui pouvait être utilisé pour le compte
automatique. Les ordinateurs numériques modernes utilisent ces circuits, connus sous le nom de
les bascules, pour stocker l'information, effectuent des opérations arithmétiques, et commandent
les ordres de synchronisation dans l'ordinateur.

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Sous la pression des besoins militaires dans la deuxième guerre mondiale, en 1944, la Harvard
University a développé un système de calcul connu sous le nom de calculatrice commandée
d'ordre automatique
En attendant, à l'Université de Pennsylvanie, un deuxième système se développait. Ce système,
accomplit en 1946, a été appelé ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer ou
ordinateur numérique et intégrateur électroniques (en francais)). ENIAC a utilisé 18.000 tubes à
vide dans ses circuits;
En 1950, UNIVAC a été développé. Un dispositif marquant d'UNIVAC vérifiait ses propres résultats
dans chaque étape d'un problème; de ce fait éliminant la nécessité de courir les problèmes plus
d'une fois pour assurer l'exactitude. De nouveaux types de circuits et nouvelles manières
d'accomplir des choses continuent à être développés à une vitesse rapide.
Classifications des ordinateurs
Des ordinateurs peuvent être classifiés de beaucoup de différentes manières. Ils peuvent être
classifiés par:
- Le type de technologie qu'ils emploient (mécanique, électromécanique, ou électronique),
- Le but pour lequel ils ont été conçus (but d'usage universel ou spécial),
- Par le type de données qu’ils peuvent manipuler (numérique ou analogique),
- Par le coũt d’achat (de $50 à $10 millions et plus),
- Et même par leur taille physique (des tous petits à ceux de la taille de pièce).
a. Ordinateurs mécaniques
Les ordinateurs mécaniques ou analogiques sont des dispositifs utilisés pour le calcul des
problèmes mathématiques. Ils se forment des composants tels que des intégrateurs, des attirails,
des ressorts, etc. Ces ordinateurs sont analogiques de par leur nature càd utilisent un mode de
représentation de l’information par une valeur physique variante de façon continue.
b. Ordinateurs électromécaniques
Les ordinateurs électromécaniques emploient les composants électriques pour exécuter certains
des calculs et pour augmenter l'exactitude. Puisque les composants électriques sont plus petits
que leurs contre-parties mécaniques, la taille de l'ordinateur est réduite. Les composants
employés pour exécuter les calculs sont des dispositifs tels que les amplificateurs, les