Approche vulgarisée

Architecture
des
Ordinateurs
2eme année LMD Informatique
A. Mehemmel
Centre Universitaire Bordj Bou Arreridj
Institut de technologie
département d’Informatique
2008-2009

Préface
L’architecture des ordinateurs est l’étude et la description du fonctionnement des
composants internes d’un ordinateur. Elle traite : le type des informations manipulées et de leur
codage, le dialogue entre composants, et le fonctionnement logique (pas électrique) interne des
composants.
Nous abordons ce cours avec un chapitre sur l’architecture de la machine de Von Neumann,
les relations entre le processeur et la mémoire, le concept d'instruction et de langage machine et le
codage des différents types de données en mémoire.
Le chapitre suivant porte sur l'architecture externe d'un processeur industriel 32 bits MIPS
R3000, qui consiste à initier les étudiants à la programmation en assembleur, On présente ici
successivement les registres visibles du logiciel, l’organisation et les règles d’adressage de la
mémoire, les différentes conventions relatives à l’écriture des programmes en langage
d’assemblage, les instructions, les directives acceptées par l’assembleur, les quelques appels
système disponibles.
Le chapitre 3 porte sur la programmation structurée et les appels de procédures, L'utilisation
de la pile pour les variables locales, les sauvegardes de contextes, et le passage des paramètres.
Le chapitre 4 traite la conception du jeu d’instructions, le codage, l’architecture interne
MIPS R3000, le chemin des données et le principe de la microprogrammation.
Le chapitre 5 est une introduction aux mécanismes de traitement des interruptions et des
exceptions.
Et enfin un chapitre sur les architectures pipelines.
Ce recueil est un support auxiliaire, sa lecture ne devra pas remplacer la présence (active,
attentive et intéressée!) aux cours et aux TD, la recherche bibliographique et la lecture des autres
textes dans ce domaine restent les meilleurs moyens pour approfondir vos connaissances.
Mehemmel Abbas
Chargé de cours
Centre universitaire de Bordj Bou Arreridj

Architecture des Ordinateurs 2eme année LMD Informatique CHAP I : Rappels
1
CHAP 0 Révision:
Ce chapitre est une révision des cours présentés en première année. Il présente un pré requis pour
ce module. En résumé, vous avez une semaine pour lire, comprendre et faire tous les exercices qui
vous seront proposés sur cette partie. Si vous trouvez des difficultés, demandez des explications à
vos enseignants de TD.
I. Systèmes de numération
1. Introduction :
Depuis le début des temps, des dizaines de systèmes de numération ont été créés pour répondre à
des besoins de mesures de quantité et de grandeur. On raconte, qu'avant l'avènement d’un système de
numération, un berger se servait de cailloux pour compter les moutons. C'est à partir de besoins de
cette nature que les systèmes de numération ont été inventés.
Notre système de numération repose essentiellement sur la base 10 (surement à cause des 10
doigts des deux mains). On trouve aussi un certain nombre d'occurrences de nombres exprimés dans
d'autres systèmes de notation, telle que la base 60 pour compter les secondes et les minutes, la base
12 pour compter les heures, etc.
L'ordinateur a 2 états significatifs (impulsion électriques). Le système de numération qu'il em-
ploie est donc le système binaire. Il est donc nécessaire de développer des techniques de conversions
de notation
2. Généralités.
afin de pouvoir transcrire des nombres d'un système de notation dans un autre. A titre
d'exemple, les ordinateurs actuels convertissent constamment les nombres représentés en base 10
vers un système en base 2.
Ce paragraphe présente, quelques méthodes de conversion, nous utiliserons les bases 2, 8,10 et16.
Définition : Une base est le nombre par lequel on doit multiplier une unité pour passer d’un ordre
au suivant. C’est le nombre qui sert à définir un système de numération. La base du système décimal
est 10 alors que celle du système octal est 8.
D'une manière générale, le nombre anan-1...a2a1a0 si il est exprimé en base b ne pourra comporter
que des chiffres ai compris entre 0 et b-1. Notons ai la suite des chiffres utilisés pour écrire un
nombre x = an an-1 ... a1 a0 a0 est le chiffre des unités.
• En décimal, b=10, ai ∈ { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
• En binaire, b=2, ai ∈ { 0, 1 } : 2 chiffres binaires, ou bits;
• En Octal ; b = 8; ai ∈ { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
• En hexadécimal, b=16, ai ∈ { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F } (on utilise les 6
premières lettres comme des chiffres).
La notation ( )b indique que le nombre est écrit en base b. Nous utiliseront aussi les lettres B, ∅, H
à la fin d’un nombre écrit en binaire, en octale ou en hexadécimal.
3. Ecriture des nombres entiers
En base 10, on écrit par exemple 1986 pour représenter le nombre
1986 = 1*103 + 9*102 + 8*101 + 6*100