Architecture des ordinateurs

Introduction
• L'informatique à sa motivation initiale était
de faciliter et d'accélérer le calcul,
maintenant se sont ajoutées de nombreuses
fonctionnalités:
Architecture des ordinateurs
– automatisation
automatisation,
– contrôle et la commande de pratiquement tout
processus,
– la communication et le partage de l'information.
Il s'agit dans ce cours de comprendre,
à bas niveau, l'organisation des
ordinateurs
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Introduction
2
Introduction
• Un ordinateur a toujours les mêmes blocs fonctionnels :
• Un ordinateur peut être découpé en plusieurs
blocs fonctionnels :
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
– Traitement de l'information par le processeur;
– Actions définies par des instructions;
– Données et instructions stockées en mémoire;
– Processeur et mémoire sont reliés par un bus;
– Communication par les dispositifs d'entrées et de
sorties
unité de traitement;
mémoire;
disque dur;
écran,
clavier,
souris
disquette,
bande magnétique,
disque optique;
imprimante;
etc.
• reliés par des bus ou des réseaux.
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3
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Histoire des ordinateurs
1ère
génération
Matériel :
Logiciel :
Usage :
Histoire des ordinateurs
1946 ENIAC
Lampes électroniques, temps moyen
entre deux pannes de l'ordre du quart
d'heure
Programmation en langage machine
Calcul de tables, pour la balistique, la
bombe, etc.
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4
5
2ème
génération
Matériel :
1955 - IBM 650
Logiciel
g
:
système
y
d'exploitation
p
batch,
programmation en assembleur, puis en
FORTRAN
Calcus numériques répétitifs
Usage :
transistor et circuit imprimé
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6
1
Histoire des ordinateurs
3ème
génération
1964 - IBM 360, CDC 6000, miniordinateurs
Matériel :
circuits intégrés, parallélisme dans
l'exécution pour améliorer la vitesse
L i i l:
Logiciel
compilateurs
il t
de
d langages
l
de
d
programmation : FORTRAN, Cobol,
Algol, PL/1, APL, Lisp, Pascal, C.
Systèmes en temps partagé.
Ordinateur central d'entreprise,
spécialisé gestion ou calcul
Usage :
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Histoire des ordinateurs
4ème
génération
Matériel :
L i i l:
Logiciel
7
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1984 - Macintosh, stations Sun
Logiciel
g
:
MSDOS, MacOS avec icônes et souris
microprocesseurs : 8 MHz, 512 Ko à 1
Mo de RAM
6ème
génération
Matériel :
Logiciel :
microordinateur individuel familial et
de bureau, apparition progressive de la
mise en réseau local, politique de
downsizing en entreprise
9
Histoire des ordinateurs
7ème
génération
Matériel :
Logiciel :
Usage :
8
Histoire des ordinateurs
5ème
génération
Matériel :
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Microordinateur individuel de bureau.
Services informatiques d'entreprise
centralisés en infocentre
Usage :
Histoire des ordinateurs
Usage :
1976 – microordinateurs Apple II,
puis IBM PC
microprocesseur VLSI (inventé en
1974 par Intel) : 1 MHz, 1Ko à 8 Ko
de RAM
applicatifs
li if : tableur,
bl
texteur.
Usage :
1992 – PC, Wintel
microprocesseurs : 33 MHz, 640 Ko à
4Mo de RAM, super ordinateurs : 150
Gigaflops
g
p ((Fujitsu
j
VPP 700, 1999))
Navigateur pour le web, mutimédia
Généralisation de l'ordinateur, tandis
que la puisance de calcul donne accès
au traitement d'images et de sons.
Internet. Groupware.
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10
Architecture de Von Neumann
?
• Architecture caractérisée par un processeur et
une mémoire reliés par un bus :
portable miniature, 3 GHz en 2001
ou invisible : intégré aux objets de la
vie courante
entrée - sortie vocale ? Assistance à
l'utilisateur par des agents intelligents
?
Ne se plante plus ? Concept d'objet terminal d'Internet ?
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– Instructions et données sont stockées dans la
mémoire.
– Pour accéder à une information en mémoire le
processeur affiche sur le bus l'adresse de celle-ci.
11
IvMad, 2002-2005
12
2
Architecture de Von Neumann
Architecture de Von Neumann
• La machine de base ne présenterait aucun
intérêt sans au moins un dispositif
d'entrée/sortie pour une communication avec
l'extérieur.
• Interface directement reliée au processeur :
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• Interface connectée au bus commun :
– Un fil spécialisé du bus indique si le processeur
s'adresse à la mémoire ou à l'interface d’E/S.
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Processeur
Architecture de Von Neumann
• Le fonctionnement d'un processeur est basé
sur l'exécution des instructions en étapes :
• Interface vue par le processeur comme une
partie de la mémoire :
–
–
–
–
–
–
chargement de l'instruction à exécuter ;
décodage de l'instruction ;
localisation des données en mémoire ;
chargement des données si nécessaire ;
exécution de l'instruction ;
sauvegarde des résultats à leurs destinations
respectives ;
– passage à l'instruction suivante.
– L'interface est sur le bus commun, le choix de
l'adresse indique si le processeur s'adresse à la
mémoire
é i ou à l'interface.
l'i t f
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Unité centrale de traitement
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Unité centrale de traitement
• L'unité de commande contient un dispositif de
décodage des instructions et un séquenceur
pour le contrôle des circuits nécessaires à
l'exécution de l'instruction en cours;
• L'unité arithmétique et logique (ALU) exécute
des opérations arithmétiques comme
l'addition, la soustraction, des décalages, des
opérations booléennes (ET, OU, etc...), des
comparaisons, etc...
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14
17
• Registres : mémoire locale rapide pour le stockage
des résultats temporaires et des commandes :
– compteur ordinal (CO) pointe sur la prochaine
instruction à exécuter;
– registre
i t d'instruction
d'i t ti (RI) contient
ti t l'instruction
l'i t ti en
cours d'exécution;
– registre d'état (PSW : Processor Status Word)
indique l'état du système : dépassement, retenue,
etc...
– pile et pointeur de pile (SP : Stack Pointer);
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3
Unité centrale de traitement
Horloge
• Toutes ces unités fonctionnent au même rythme, à
une cadence imposée par une horloge, externe à
l'unité centrale.
• A chaque cycle d'horloge, chaque unité va ouvrir ou
fermer certaines portes pour déplacer,
déplacer lire,
lire écrire,
écrire
comparer, additionner des bits.
• Ceci se fait en fonction d'ordres donnés par l'unité de
contrôle. Ces ordres dépendent évidemment de
l'instruction à exécuter.
•
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19
Mémoires
20
Mémoires
• Mémoire est tout dispositif capable de stocker
des informations (instructions et données)
• Les informations peuvent être écrites ou lues
q
g
enregistre
des
– Il y a écriture lorsqu'on
données en mémoire,
– lecture lorsqu'on sort des informations
précédemment enregistrées
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IvMad, 2002-2005
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Mémoires
• Le temps d'accès est :
– le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée
une opération de lecture en mémoire et l'instant où
la première information est disponible.
• Le
L temps de
d cycle
l est :
– l'intervalle minimum qui doit séparer deux
demandes successives de lecture ou d'écriture
• Le temps de cycle est égal ou supérieur au
temps d'accès
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Mémoires
• On appelle cadence de transfert ou débit d'une
mémoire, le nombre maximum d'informations
lues ou écrites par unité de temps
• Une mémoire est formée d'un certain nombre
de cellules, ou cases
• Chaque cellule a un numéro (adresse) qui
permet de la référencer et de la localiser
• Avec une adresse de n bits il est possible
de référencer directement au plus 2n cellules
• La capacité d'une mémoire est le nombre total
de cellules qu'elle contient
• Elle s'exprime en nombre de bits, d'octets
(bytes) ou de mots (words)
• Compte tenu de l'adressage binaire, les
capacités des mémoires s'expriment en
puissances de deux ou en multiples de
210 = 1024
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24
4
Mémoires
Mémoires
• Dans une mémoire à semi-conducteur, on accède
directement à n'importe quelle information dont on
connaît l'adresse et le temps d’accès ne dépend pas
de l'adresse
•
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Le Bus
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Entrées/Sorties
• Pour pouvoir exécuter une tâche, l'ordinateur
doit disposer du programme et des données.
Dès que le travail est accompli, les résultats du
traitement sont communiqués à l'utilisateur.
Les techniques dd'échange
échange dd'informations
informations entre
l'ordinateur et son environnement externe sont
appelées techniques d'Entrées/Sorties (E/S ou
I/O pour Input/Output)
• Un bus est le moyen de
communication entre les
éléments d’une machine.
• C’est un ensemble de fils
électriques. Les éléments sont
reliés au bus par des connecteurs
• Chaque emplacement (slot) du
fond de panier peut recevoir une
carte électronique
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28
Micro-ordinateur 16 bits
•
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5
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Ordinateur
• Principes de fonctionnement :
– La mémoire principale (MP) permet de
stocker de l'information (programmes et
données)
Architecture des ordinateurs
Les éléments de
l’ordinateur
2
– Processeur exécute pas à pas les instructions
composant les programmes.
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Programme
2
Ordinateur
• Un programme est une suite d'instructions
élémentaires exécutées par le processeur.
• Ces instructions correspondent à des
actions très simples :
•
– comme additionner deux nombres,
– lire ou écrire une case mémoire,
– etc.
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4
Processeur
Processeur
• Une horloge qui rythme le processeur.
• A chaque TOP d'horloge le processeur
effectue une instruction
• Les éléments
principaux :
• Une horloge qui
rythme le processeur
– (MIPS: Millions dd'instruction
instruction par
seconde). Par exemple une fréquence de
100 Mhz effectue 100 000 000
d'instructions par seconde.
• Une unité de gestion
des bus
• Une unité d'instruction
• Une unité d'exécution
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6
1
29/05/2010
Processeur
Processeur
• Le processeur travaille avec un nombre très
limité de fonctions (ET logique, Ou logique,
addition ...), celles-ci sont directement
câblées sur les circuits électroniques.
• L
Le processeur estt constitué
tit é de
d silicium
ili i
ett le
l
silicium coûte cher
– Le parallélisme consiste à exécuter
simultanément sur des processeurs
différents des instructions relatives à un
même
ê programme.
– Cela se traduit par le découpage d'un
programme en plusieurs processus qui
seront traités par des processeurs
différents
• Il chauffe beaucoup.
• Le processeur traite les informations
compliquées à l'aide d'instructions simples.
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• Parallélisme
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Processeur
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Processeur
• Pipelining
• Architecture CISC
– Un programme comporte généralement
des portions de code (plus ou moins
grandes) qui sont traitées de nombreuses
f i par le
fois
l processeur.
– Le pipelining consiste donc à éviter
d'avoir à réitérer de nombreuses fois des
instructions que l'on a déjà traitées en
fournissant directement le résultat!
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Processeur
– Traitent des instructions complexes
complexes, qui sont
directement câblées sur leurs circuits
électroniques
– On gagne en rapidité d'exécution sur ces
commandes, mais : coût plus élevé, qu'une
instruction à la fois
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La mémoire principale
• Architecture RISC
– Reduced Instruction Set Computer n'a pas de
fonctions supplémentaires câblées.
• Programmes ayant des instructions simples.
• Programmation
P
ti plus
l difficile.
diffi il
• Coût réduit au niveau de la fabrication
• Les instructions, étant simples, sont exécutées en un
cycle d'horloge, ce qui rend l'exécution plus rapides
• Tels processeurs sont capables de traiter plusieurs
instructions simultanément en les traitant en
parallèle.
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– Complex Instruction Set Computer est utilisée
par tous les processeurs de type x86 - Intel,
AMD, Cyrix, ...
11
• Dans un ordinateur toutes les informations
sont manipulées sous une forme binaire
• Le rôle des mémoires est de conserver
programmes, données provenant de
l' té i
l'extérieur,
résultats
é lt t intermédiaires,
i t
édi i
données
d
é
à transférer à l'extérieur.
• Ces mémoires sont à accès aléatoire (RAM :
Random Acces Memory)
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2
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RAM
RAM
• La mémoire vive est volatile pour la
conservation de son contenu nécessite la
permanence de son alimentation électrique
• L'information élémentaire, ou bit, est
mémorisée
é
i é dans
d
une cellule
ll l mémoire
é i
• Les cellules sont groupées en mots de n bits
(n bits sont traités simultanément)
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RAM
14
• L'organisation des cellules à l'intérieur d'un
bloc correspond au schéma suivant, chaque
ligne correspond à un mot de n bits :
15
Technologie des mémoires vives
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16
Technologie des mémoires vives
• RAM dynamiques (DRAM)
• Mémoires vives statiques (SRAM)
– Type de mémoire très utilisé car peu coûteux.
– Les boîtiers enferment une pastille de silicium
avec un très grand nombre de cellules binaires.
– Une cellule est réalisée à partir d'un transistor
relié à un petit condensateur. L'état chargé ou
déchargé du condensateur permet de distinguer
deux états (bit 0 ou bit 1).
– Le condensateur se décharge seul et donc if faut
le rafraîchir périodiquement (1000 fois/s)
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IvMad, 2002-2005
RAM
• Pour pouvoir identifier
individuellement chaque
mot on utilise k lignes
d'adresse. La taille d'un
bloc mémoire est donc
2k.
• Une ligne de commande
(R/W) indique si la
mémoire est accédée en
écriture ou en lecture
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• La mémoire est
divisée en
emplacements de
taille fixe (8 bits byte) utilisés pour
stocker instructions
et données
17
– Chaque cellule binaire est réalisée à l'aide de 4
transistors formant un bistable, circuit restant
d'un l'état 0 ou 1 tant qu'il est alimenté
électriquement
électriquement.
– Les SRAM permettent des temps d'accès plus
court que les DRAM, mais sont plus coûteuses
– Les SRAM sont utilisées pour maximiser les
performances, pour construire des mémoires
caches.
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3
29/05/2010
Types de barrettes de mémoire
Types de barrettes de mémoire
• Barrettes au format SIMM (Single Inline
Memory Module)
• Barrettes au format DIMM (Dual Inline
Memory Module) sont des mémoires 64 bits
– SIMM à 30 connecteurs, mémoires 8 bits pour
PC (286, 386)
– SIMM à 72 connecteurs, mémoires 32 bits pour
PC allant du 386DX aux premiers Pentiums,
dont le bus de données est de 64 bits - deux
barrettes SIMM
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IvMad, 2002-2005
20
Types de barrettes de mémoire
Types de barrettes de mémoire
• La SDRAM DDR (Double Data Rate)
est une évolution directe de la SDRAM.
Cela double la bande passante disponible
et s'exécute deux fois plus rapidement
que la SDRAM standard. À titre
d'exemple, la SDRAM DDR 266 MHz
((deux fois 133 MHz)) présente
p
une bande
passante de 2,1 Go/s et est appelée
PC2100.
• La grande différence entre la SDRAM
DDR et la SDRAM standard réside dans
le DDR qui lit les données sur les fronts
ascendant et descendant du signal
d'horloge.
• Synchronous DRAM
(SDRAM) est un type de
DRAM synchronisé avec la
fé
fréquence
du
d BUS et peut
être lancé à 133 Mhz, trois
fois plus rapide que la RAM
conventionnelle et deux fois
plus rapide que le DRAM.
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– Les barrettes DIMM possèdent des puces de
mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et
é l
t 84 connecteurs
t
d chaque
h
ôté
ontt également
de
côté,
ce qui les dote d'un total de 168 broches.
21
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22
La mémoire morte (ROM)
La mémoire morte (ROM)
• ROM (Read Only Memory)
- mémoire permettant de
stocker des données en
l'absence de courant
électrique
• Le BIOS est un programme permettant de piloter les
interfaces d'entrée-sortie principales du système, d'où
le nom de BIOS ROM donné parfois à la puce de
mémoire
é i morte de
d la
l carte-mère
è quii l'héberge
l'héb
• Différentes mémoires de
type ROM contiennent des
données essentielles au
démarrage :
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IvMad, 2002-2005
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4
29/05/2010
La mémoire morte (ROM)
La mémoire morte (ROM)
• Le chargeur d'amorce : un programme
permettant de charger le système
d'exploitation en mémoire (vive) et de le
lancer. C
• Le Setup CMOS, c'est l'écran disponible à
l'allumage de l'ordinateur permettant de
modifier les paramètres du système
(souvent appelé BIOS à tort...)
– Cherche généralement le système
d'exploitation sur le lecteur de disquette,
puis sur le disque dur
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• Le Power-On Self Test (POST),
programme exécuté automatiquement à
lamorçage du système permettant de faire
un test du système ("compter" la RAM au
démarrage)
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IvMad, 2002-2005
Les types de ROM
26
Les types de ROM
• ROM
• PROM
– Les premières ROM étaient fabriquées à l'aide
d'un procédé inscrivant directement les données
binaires dans une plaque de silicium grâce à un
masque C'est un circuit intégré dont le contenu
masque.
est déterminé une fois pour toute au moment de
la fabrication.
IvMad, 2002-2005
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Les types de ROM
IvMad, 2002-2005
28
Les types de ROM
• EPROM
• EEPROM
– Les EEPROM (Electrically
Erasable read Only Memory)
sont aussi des PROM
effaçables,
ff bl par un simple
i l
courant électrique, c'est-à-dire
qu'elle peuvent être effacées
même lorsqu'elles sont en
position dans l'ordinateur.
– Les EPROM (Erasable Programmable Read
Only Memory) sont des PROM pouvant être
effacées. Ces puces possèdent une vitre
permettant de laisser passer des rayons ultraultra
violets. Lorsque la puce est en présence de
rayons ultra-violets d'une certaine longueur
d'onde, les fusibles sont reconstitués, c'est-àdire que tous les bits de la mémoire sont à
nouveau à 1.
IvMad, 2002-2005
– Les PROM (Programmable Read Only
Memory) ont été mises au point à la fin des
années 70 par la firme Texas Instruments. Ces
mémoires sont des puces constituées de milliers
de fusibles pouvant être "grillés" grâce à un
appareil appelé programmateur de ROM,
envoyant un fort courant (12V) dans certains
fusibles. Ainsi, les fusibles grillées
correspondent à des 0, les autres à des 1.
29
IvMad, 2002-2005
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5
29/05/2010
Opérations sur la mémoire
Les types de ROM
• FLASHROM signifie que vous pouvez
effacer une ROM en une éclaire (d'où le
terme anglais flash). C'est une sorte de
EEPROM mais de conception différente.
L'Eff
L'Effacement
est réalisé
é li é par banques
b
de
d
mémoire plutôt que caractère par caractère
comme dans les EEPROM, cela aide à
diminuer leurs coûts de production.
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• Le processeur peut modifier l'état de la
mémoire ou bien par un accès DMA des
contrôleurs d'entrées/sorties
• écriture d'un emplacement : le processeur donne une
valeur
l
ett une adresse,
d
ett la
l mémoire
é i range la
l valeur
l
à
l'emplacement indiqué par l'adresse ;
• lecture d'un emplacement : le processeur demande à la
mémoire la valeur contenue à l'emplacement dont il
indique l'adresse. Le contenu de l'emplacement lu reste
inchangé.
31
IvMad, 2002-2005
32
Mémoires caches
Hiérarchie mémoire
• L'idée est d'intercaler entre le processeur et
la mémoire principale un circuit de
mémoire statique de petite taille, plus rapide
que la mémoire dynamique.
•
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33
IvMad, 2002-2005
34
Les registres et l'accumulateur
Les registres et l'accumulateur
• Le processeur utilise des registres pour
stocker temporairement une donnée, une
instruction ou une adresse.
• Exemple : Ajouter 5 au contenu de la case
mémoire d'adresse 180
• Chaque registre (mémoire rapide) stocke 8,
16 ou 32 bits.
• Le nombre exact de registres dépend du
type de processeur (10 - 100)
– registre accumulateur - stocke les résultats des
opérations arithmétiques et logiques.
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35
– Le processeur lit et décode l'instruction ;
– le processeur demande à la mémoire la contenu
d l'emplacement
de
l'
l
t 180 ;
– la valeur lue est rangée dans l'accumulateur ;
– l'unité de traitement (UAL) ajoute 5 au contenu
de l'accumulateur ;
– le contenu de l'accumulateur est écris en
mémoire à l'adresse 180.
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36
6
29/05/2010
Architecture d'un processeur
Architecture d'un processeur
• ACC : Accumulateur ;
• RTUAL : Registre Tampon de l'UAL, stocke l'un
des deux opérandes d'une instructions
arithmétiques;
• Reg. d'état : stocke les indicateurs;
• RI : Registre Instruction, contient le code de
l'instruction en cours d'exécution;
• IP : Instruction Pointer ou Compteur de
Programme, contient l'adresse de la prochaine
instruction à exécuter;
• RTA : Registre Tampon d'Adresse, utilisé pour
accéder à une donnée en mémoire.
•
IvMad, 2002-2005
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IvMad, 2002-2005
Les BUS
38
Les BUS
• Les informations échangées entre la
mémoire et le processeur circulent sur des
bus
• Un bus est un ensemble de n fils
conducteurs, utilisés pour transporter n
signaux binaires
• Le bus d'adresse est un bus unidirectionnel :
seul le processeur envoie des adresses
• Le bus de données est un bus bidirectionnel.
– Lecture, la mémoire envoie un mot sur le bus
(le contenu de l'emplacement demandé);
– Ecriture, le processeur qui envoie la donnée.
IvMad, 2002-2005
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IvMad, 2002-2005
40
La carte-mère
Architecture du PC
•
• La carte-mère contient des éléments
embarqués
• Le chipset, circuit qui contrôle la majorité des
ressources (interface de bus du
processeur,mémoire
p
,
cache et mémoire vive,,
slots d'extension,...)
• L'horloge et la pile du CMOS
• Le BIOS
• Le bus système
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IvMad, 2002-2005
42
7
29/05/2010
La carte-mère
La carte-mère
• Facteur d'encombrement - la géométrie et
les dimensions
• Le chipset
– circuit électronique chargé de coordonner les
échanges de données entre les divers
composants de l'ordinateur (processeur,
mémoire; ...).
• Boîtiers
• AT baby
• AT full format
– Certains chipsets intègrent une puce graphique
ou une puce audio
• ATX
• LPX
• NLX
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43
IvMad, 2002-2005
La carte-mère
La carte-mère
• L'horloge et la pile du CMOS
• Le BIOS
– L'horloge temps réel est un circuit chargé de la
synchronisation des signaux du système.
– Le BIOS (Basic Input/Output System) est le
programme basique servant d'interface entre le
système d'exploitation et la carte-mère.
– C ’est un cristal qui, en vibrant, donne des
impulsions (appelés tops d'horloge)
d horloge) afin de
cadencer le système.
– Fréquence de l'horloge (exprimée en Mhz) est
le nombre de vibrations du cristal par seconde
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45
La carte-mère
– Le BIOS est stocké dans une ROM,
ROM ainsi il
utilise les données contenues dans le CMOS
pour connaître la configuration matérielle du
système
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46
La carte-mère
• Le processeur
• Les connecteurs d'extension
– ISA (Industry Standard Architecture) :
permettant de connecter des cartes ISA, les plus
lentes,16-bit connecteur
– VLB (Vesa Local Bus): Bus servant autrefois à
connecter des cartes 16
16-bit
bit + 16
16-bit
bit
– PCI (Peripheral Component InterConnect) :
cartes plus rapides, 32-bit
– AGP (Accelerated Graphic Port): connecteur
pour carte graphique.
– AMR (Audio Modem Riser): pour brancher des
mini-cartes sur les PC
• La carte-mère possède un ou plusieurs
emplacement(s) pour le processeur
• slot : connecteur rectangulaire dans lequel on
mett le
l processeur verticalement
ti l
t
• socket : connecteur carré possédant un grand
nombre de petits connecteurs sur lequel le
processeur vient directement se poser
IvMad, 2002-2005
47
IvMad, 2002-2005
48
8
29/05/2010
La carte-mère
•
IvMad, 2002-2005
49
9
29/05/2010
Les notions numériques
• Au cours des siècles, la façon de représenter
les nombres s'est adaptée à leur utilisation.
• La numérations des Grecs était fondée sur
les initiales des noms des chiffres : le
nombre 5 était désigné par la lettre pi,
pi 10
par la lettre delta, 100 par la représentation
ancienne de la lettre H, 1 000 par la lettre c
et 10 000 par la lettre µ.
Architecture des ordinateurs
Représentation des données
3
IvMad, 2002-2005
Les notions numériques
Les notions numériques
• Le système de
symboles numériques
romain exprimait tous
les nombres de 1 à 1
million avec sept
symboles
b l :
• Ils forment un système
de notation numérique
semi-positionnel.
• Le système de notation numérique utilisé
dans la plupart des pays du monde est le
système arabe.
I pour 1
IV pour 4
V pour 5
IX pour 9
X pour 10
XL pour 40
L pour 50
XC pour 90
C pour 100
CM pour 900
D pour 500
1
Les notions numériques
• Cette numération hindoue fût introduite
dans le monde arabe vers le VIIe apr. J.-C.
IvMad, 2002-2005
1
Codage de l'information
• L'innovation la plus importante du système
numération arabe est l'emploi d'une notation
positionnelle, qui confère des valeurs
différentes aux symboles numériques selon
leur position dans le chiffre écrit.
L'utilisation d'un symbole pour zéro permit
l'introduction de la notation positionnelle.
• Le nombre 123 se décompose :
• (1x102)+(2x101)+(3x100) = 123
IvMad, 2002-2005
• Mis au point par les Hindous, employé en
Inde au IIIe siècle av.
av J.-C.
J -C
• L'usage d'un tel système en Europe datent
de 976 apr. J.-C.
M pour 1000
IvMad, 2002-2005
1
1
• Les informations traitées par un ordinateur
peuvent être de types texte ou nombres,
mais elles sont toujours représentées et
manipulées sous forme binaire pour des
raisons de commodité de translation des
calculs en signaux électriques.
• Toute information sera traitée comme une
suite de 0 et de 1. L'unité d'information est
le bit (pour binary digit, chiffre binaire).
IvMad, 2002-2005
1
1
29/05/2010
Codage de l'information
Codage de l'information
• Le codage d'une information consiste à
établir une correspondance entre la
représentation externe de l'information (le
caractère A), et sa représentation interne
dans la machine, qui est une suite de bits.
•
• On utilise la représentation binaire car elle
est simple, facile à réaliser techniquement à
l'aide de bistables.
IvMad, 2002-2005
•
•
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
00010000
00010001
00010010
00010011
00010100
Octal Hexadécimal
0
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
15
16
17
20
21
22
23
24
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
10
11
12
13
14
IvMad, 2002-2005
Changements de bases
• En base 10, on écrit par exemple 1998 pour
représenter le nombre :
1998 = 1 x 103 + 9 x 102 + 9 x 101 + 8 x 100
• Exemple en base 2 :
(101)2 = 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 = 4 + 0 + 1 = 5
La notation ( )b indique que le nombre est écrit
en base b.
• Passage d'une base quelconque à la base 10
• Il suffit d'écrire le nombre et d'effectuer les
opérations en décimal :
• En
E base
b
16 ;
– A représente 10,
– B - 11,
– et F - 15).
1
IvMad, 2002-2005
1
Passage de la base 10 vers une base quelconque
On procède par divisions successives, en divisant le nombre par
la base, puis le quotient obtenu par la base, et ainsi de suite
jusqu'a obtention d'un quotient nul.
La suite des restes obtenus correspond aux chiffres dans la base
visée. Exemple : soit à convertir (44)10 vers la base 2
44 = 22 x 2 + 0 => a0 = 0, 44 / 2 = 22 0
22 = 11 x 2 + 0 =>
> a1 = 0,
0 22 / 2 = 11 0
11 = 2 x 5 + 1 => a2 = 1, 11 / 2 = 5 1
5 = 2 x 2 + 1 => a3 = 1, 5 / 2 = 2 1
2 = 1 x 2 + 0 => a4 = 0, 2 / 2 = 1 0
1 = 0 x 2 + 1 => a5 = 1, 1 / 2 = 0 1
4410 => 1011002
IvMad, 2002-2005
1
• (AB)16 = 10 x 161 + 11 x 160 = 160 + 11 = (171)10
Passage de la base 10 vers une base quelconque
•
Binaire
Changements de bases
IvMad, 2002-2005
•
Décimal
1
•
Exemple de conversion des systèmes de numération : Codage :
base 10 -> base b (où b = 2, b = 16)
IvMad, 2002-2005
1
2
29/05/2010
Le cas des bases 2, 8 et 16
•
•
•
•
Transcodage
Ces bases correspondent à des puissances de 2 d'où des passages
de l'une à l'autre très simples
Les bases 8 et 16 sont pour cela très utilisées en informatique,
elles permettent de représenter rapidement et de manière
compacte des configurations binaires
Chaque chiffre en base 16 (24) représente un paquet de 4 bits
consécutifs. Par exemple :
(10011011)2 = (1001 1011)2 = (9B)16
3
Chaque chiffre en base 8 (2 ) représente un paquet de 3 bits
consécutifs. Par exemple :
(1110111)2 = (1 110 111)2 = 1678
IvMad, 2002-2005
•
•
1.
2.
3.
Transcodage : base b1 -> base b2
Deux solutions possibles :
•décodage : base b1 -> base décimale, suivit de codage : base
décimale -> base b2;
•transcodage direct avec les difficultés de calculs en base b1 ou
base b2;
•Cas particulier de transcodage où b2 = b1p
exemple_1 : b1 = 2, b2 = 16, p = 4
(0001 0000 0101)2 -> (105)16
exemple_2 : b1 = 2, b2 = 8, p = 3
(100 000 101)2 -> (405)8
1
IvMad, 2002-2005
Passage de la base 10 vers une base quelconque
•
Une conversion en C
• // convertit un entier hexadécimal en décimal.
/* %x ou %X pour afficher des nombres en hexadecimal
*/
/* [0-9A-F] controle l'entree de chiffres de 0 a 9
et lettres de A a F */
#include <stdio.h>
void main(void)
{
int hexa=0x0, deci=0, n;
printf("Entrez
printf(
Entrez un nombre hexadecimal : ");
);
scanf("%x[0-9A-F]", &hexa);
printf("Entrez un nombre decimal : ");
scanf("%d", &deci);
printf("\nLe nombre hexadecimal %X en decimal est
%d", hexa, hexa);
printf("\nLe nombre decimal %d en hexadecimal est
%X", deci, deci);
}
Decimal Binary Hexa Decimal Binary Hexa
0
0000
0
8
1000
8
1
0001
1
9
1001
9
2
0010
2
10
1010
A
3
0011
3
11
1011
B
4
0100
4
12
1100
C
5
0101
5
13
1101
D
6
0110
6
14
1110
E
7
0111
7
15
1111
F
IvMad, 2002-2005
1
IvMad, 2002-2005
Les conversions en C
1
Les conversions en C
• // Exemple pour afficher la table ascii
#include <stdio.h>
void main()
{
int i, n = 0;
printf("\n-------- La Table ASCII ---------\n");
for (i = 0; i < 256; ++i) {
putchar(i);
putchar(' ');
n++;
if (n >= 20) {
putchar('\n');
n = 0;
}
}
printf("\n--------------------------------\n");
}
IvMad, 2002-2005
1
• void dec2bin(int dec, char *bin) {
int k = 0, n = 0, r;
char temp[32];
do {
r
= dec % 2; // reste de la division
dec = dec / 2; // enlever un chiffre
temp[k++] = r + 0x30; // code de ‘0’
} while (dec > 0);
while (k >= 0) {
bin[n++] = temp[--k];// inverser le contenu
}
bin[n-1] = 0;
// fin avec NULL
}
1
IvMad, 2002-2005
1
3
29/05/2010
La table ASCII
IvMad, 2002-2005
La table ASCII
1
La table ASCII
IvMad, 2002-2005
IvMad, 2002-2005
1
La table ASCII
1
La table ASCII
IvMad, 2002-2005
1
UNICODE
• L'Unicode spécifie un numéro unique pour
chaque caractère pour tout plates-formes,
logiciels et langues.
• Fondamentalement, les ordinateurs ne
p
que
q les nombres. Ils codent les
comprennent
lettres et autres caractères sous formes de
nombres.
• Avant l'invention d'Unicode, des centaines de
systèmes de codage de caractères ont été créés.
IvMad, 2002-2005
1
IvMad, 2002-2005
1
4
29/05/2010
UNICODE
UNICODE
• Le standard Unicode attribue à chacun de ses
caractères une valeur numérique et un nom.
• À l'heure actuelle, les données Unicode peuvent
être codées sous deux formes :
– une forme implicite de 16 bits
– et une forme de 8 bits dénommée UTF-8 conçue pour
faciliter son utilisation sur les systèmes ASCII
préexistants.
IvMad, 2002-2005
1
IvMad, 2002-2005
1
UNICODE
IvMad, 2002-2005
1
5
29/05/2010
Système d’exploitation
• Le système d'exploitation d'un ordinateur
est le programme qui permet d'accéder aux
ressources matérielles de cet ordinateur :
– processeur;
– mémoire;;
– processus;
– le temps;
– les interactions homme-ordinateur;
– les périphériques (clavier, écran, liaisons
réseau, imprimante, disque dur, etc).
Architecture des ordinateurs
5
IvMad, 2002-2005
1
Système d’exploitation
• Les systèmes d'exploitation les plus répandus sont les
suivants :
3
Système d’exploitation
IvMad, 2002-2005
4
Système d’exploitation
• Le BIOS (Basic Input Output System,
système d'entrées/sorties de base) constitue
la couche basse du SE pour PC.
• Les fonctions du BIOS
– on peut considérer le BIOS comme une
librairie de fonctions.
• Il est responsable de la gestion du matériel :
clavier écran,
clavier,
écran disques durs,
durs liaisons séries
et parallèles.
– Chaque fonction effectue une tâche bien
précise.
– L'appel de l'une de ces fonctions constitue un
appel système.
• Le programme du BIOS se trouve en
mémoire morte (ROM).
IvMad, 2002-2005
2
Système d’exploitation
• Le rôle principal du système d'exploitation
est d'isoler les programmes des détails du
matériel.
IvMad, 2002-2005
IvMad, 2002-2005
5
IvMad, 2002-2005
6
1
29/05/2010
Système d’exploitation
Système d’exploitation
• Appel système : instruction INT n
• Le déroulement de INT n se passe comme
suit :
• Présentation du DOS
– Le système DOS (Disk Operating System)
repose sur le BIOS, dont il appelle les fonctions
pour interagir avec le matériel.
– Les fonctions du DOS s'utilisent via des
vecteurs d'interruptions.
– Les fonctions du DOS s'appellent toutes à l'aide
du vecteur 21H. La valeur du registre AH
permet d'indiquer quelle est la fonction que l'on
appelle.
– Sauvegarde les indicateurs du registre d'état sur
la ppile;;
– Sauvegarde CS et IP sur la pile;
– CS et IP sont chargés avec la valeur lue à
l'adresse 4n, n étant le paramètre de INT.
– L'exécution continue au début du traitant
d'interruption.
IvMad, 2002-2005
IvMad, 2002-2005
7
Les registres
IvMad, 2002-2005
Unité centrale de traitement
IvMad, 2002-2005
9
10
Saisie et affichage d’un caractère
Système d’exploitation
• Les fonctions 01h et 02h
• Description de quelques fonctions DOS
Code
main:
Code
End
IvMad, 2002-2005
8
11
assume CS:Code
segment use16
mov AH, 01H
int 21h
; le caractère
mov DL,
DL AL
mov AH, 02H
int 21h
mov ah, 4Ch
int 21h
Ends
main
; saisie au clavier
lu arrive dans AL
;
;
;
;
IvMad, 2002-2005
affichage
lu dans DL
stop programme
return au DOS
12
2
29/05/2010
Affichage de tous les caracteres jusqu'à la fin de ASCII
• Code
segment use16
assume CS:Code
mov AH, 01h
int 21h
mov DL, AL
main:
for:
dans DL
fin:
Code
End main
mov AH, 02h
int 21h
inc AL
cmp AL, 7Bh
je fin
jmp for
mov ah, 4Ch
int 21h
Ends
; saisie
; caractere dans AL
; met caractere
;
;
;
;
;
;
affichage
caractere dans DL
incrementer AL
comparer AL avec '{'
si egal alors fin
sinon continue
; retour DOS
IvMad, 2002-2005
15
code
end
14
• L'opération à effectuer :
Si on introduit le caractère 'a' et on applique l'opération AND
bit à bit, alors on obtient le code de la majuscule 'A' :
a => 01100001
AND 11011111
------------A => 01000001
IvMad, 2002-2005
16
• ; la somme de deux entiers de 16 bits
data
SEGMENT USE16
A DW 10
; défini un mot (16 bits)
B DW 1789
; défini un mot (16 bits)
R DW ?
; défini un mot (16 bits)
data
ENDS
code
SEGMENT USE16
ASSUME DS:data, CS:code
include proc.inc ; le code de 'affdecimal'
debut:
MOV AX,
, data
; charge
g 'data' en AX
MOV DS, AX ; initialise DS
MOV AX, A
; met A en AX
ADD AX, B
; ajoute B à AX
MOV R, AX
; range resultat en mémoire
call affdecimal
; affiche des entiers
MOV AH, 4CH
; Retour au DOS:
INT 21H
Code ENDS
END
debut
use16
01h ; saisie
11011111b ; masque
al
02h ; affichage
4Ch ; returne au DOS
IvMad, 2002-2005
IvMad, 2002-2005
Opérations arithmétiques
Minuscule, Majuscule et les masques
segment
cs:code
mov ah,
int 21h
and al,
mov dl,
mov ah,
int 21h
mov ah,
int 21h
ends
main
Code
End
Minuscule, Majuscule et les masques
• Le code binaire des lettres majuscules présente un sixième
bit 0 stable :
A => 01000001; Z => 01011010
Le code binaire des lettres minuscules présente un sixième
bit 1 stable :
a => 01100001; z =>01111010
Alors, si on change le sixième bit dd'une
une majuscule à 1 on
obtient la minuscules. Si on change le sixième bit d'une
miniscule à 0 on obtient la majuscule.
Ainsi le code binaire 11011111 (masque) avec une
opération bit à bit & (AND) peut transformer une minuscule
en une majuscule.
IvMad, 2002-2005
main:
segment use16
assume CS:Code
mov AH, 01h ; saisie
int 21h
; le caractère dans AL
sub AL, 61h ; code 'a'
add AL, 41h ; code 'A'
mov DL, AL ; ranger en DL
mov AH, 02h ; affichage
int 21h
mov ah, 4Ch ; retour DOS
int 21h
Ends
main
13
Minuscule, Majuscule et les masques
• code
assume
main:
Minuscule, Majuscule
• Code
17
IvMad, 2002-2005
18
3
29/05/2010
Affichage d’un octet en binaire
Boucle
• CODE
segment use16
assume cs:CODE
START:
;
MOV CX, 2000
;
MOV AL, 2Eh
;
MOV DL, AL
;
Repeat:
MOV AH, 02h
;
INT 21h
;
DEC CX
;
CMP CX, 0
;
JG Repeat
;
MOV AX, 4C00h
;
INT 21H
CODE
ends
END
START
; Segment de code
• On traite la valeur contenue dans un registre de 8 bits
On utilise un masque égal à 10000000b
On réalise le test AND avec la valeur du registre
On boucle l’opération par un décalage de 1 bit à gauche
Début du programme
met le compteur à 2000
charche AL avec '.‘
met AL dans DL
prend '.' de DL
affiche à l’écran
CX—
CX == 0?
Si plus grand loop!
Retour au DOS
IvMad, 2002-2005
19
Affichage d’un octet en binaire
21
Lire des nombres
• assume CS:Code
Code
segment use16
main:
mov BL, 19 ; à coder en binaire
mov CX, 8 ; compteur de boucle
masque: test BL, 10000000b
JNZ bit1 ; Jump if not Zero
bit0:
mov DL, "0"
jmp aff
bit1:
i
mov DL,"1"
aff:
mov AH, 02h ; affichage d'un bit
int 21h
SHL BL, 1
Loop masque
mov ah,4Ch
int 21h
Code
Ends
End
main
IvMad, 2002-2005
22
Lire des nombres
• En assembleur la notion des types n'existe pas
• La fonction d'accès au clavier scanne le code
ASCII de la touche frappée.
• Alors, il faut convertire le code ASCII en valeur
numérique : '1' – '0' => 1; 31h-30h=01h
• Le poid fort est lu en premier; il faut décaler ses
bits à gauche à chaque entrée suivante :
76 = 7*101+6*100
IvMad, 2002-2005
20
Affichage d’un octet en binaire
• Les instructions nécessaires :
• L’instruction SHL Dest, Source (« Shift logical
Left »). Décale les bits de Destination de Source
positions vers la gauche. Les bits les plus à droite sont
remplacés par des zéros.
• L’instruction LOOP MonLabel décrémente CX, puis,
si CX <> 0,
0 fait un saut à MonLabel
• L’instruction TEST Destination, Source (« Test
for bit pattern »). Effectue un ET logique bit à bit entre
Destination et Source. Le résultat n’est pas conservé,
donc Destination n’est pas modifié
IvMad, 2002-2005
IvMad, 2002-2005
23
• 7610 = 01001100b (7 -> 0111; 6 -> 0110)
•
0000 0111 << 1
N1 -> 0000 1110 << 1
0001 1100 << 1
0011 1000
+ N1->0000
N1 >0000 1110
0100 0110
+ 6 ->0000 0110
0100 1100 -> 76
IvMad, 2002-2005
24
4
29/05/2010
Lire des nombres
Système d’exploitation
• assume
Data
N1
Data
Code
main:
CS:Code, DS:Data
Segment use16
db ?
Ends
segment use16
mov AX, Data
Mov DS, AX
Mov N1, 0
lire: mov AH, 01h
int 21h
Cmp AL, "0"
JB fin
Cmp AL, "9"
JA fin
Sub AL, "0"
fin:
Code
End
• Le code du programme suivant lit un caractère au
clavier et l'affiche en majuscule :
SHL N1, 1
Mov BL,
, N1
SHL BL, 1
SHL BL, 1
Add N1, BL
Add N1, AL
jmp lire
mov ah, 4Ch
int 21h
Ends
main
IvMad, 2002-2005
25
• Modification d'un vecteur d'interruption en
langage C
• Assembleur dans les
programmes C sur
PC
– On modifie un vecteur d'interruption pour
installer un traitant d'interruption, "fonction"
appelée par l'instruction INT n
– void interrupt un_traitant();
– Voici un exemple en
langage
g g C:
– Le programme fait
décalage à gauche d’un
bit, ce qui donne une
multiplication par 2
– En Turbo C, (DOS.H) on dispose de deux
fonctions qui permettent de manipuler
facilement la table des vecteurs d'interruption :
– setvect() - modifie un vecteur
– getvect() - lis la valeur d'un vecteur.
– Le résultat est 40 pour
la variable A
27
Système d’exploitation
IvMad, 2002-2005
28
Système d’exploitation
• Le système d'exploitation DOS comprend:
• Chargement de DOS:
– Le fichier MSDOS.SYS contient des routines
d'accès aux lecteurs de disquettes, aux
répertoires et au fichiers.
– Le BIOS est ll'interface
interface qui commande les
périphériques (clavier, écran).
– Les routines correspondantes du système
d'exploitation se trouve dans le fichier IO.SYS.
– L'interprétateur de commande dans
COMMANDE.COM
IvMad, 2002-2005
26
Système d’exploitation
Langage C et Assembleur
IvMad, 2002-2005
IvMad, 2002-2005
29
– Les fichiers systèmes IO.SYS et MSDOS.SYS
sont chargés en RAM,
– MSDOS.SYS appelle le fichier CONFIG.SYS,
• qqui charge
g COMMAND.COM,,
• qui lui appelle l 'AUTOEXEC.BAT.
IvMad, 2002-2005
30
5
29/05/2010
Système d’exploitation
Système d’exploitation
• Rendre un disque utilisable:
• Le MBR (Master Boot Record)
– il faut partitionner le disque dur, et rendre
active une partition;
– secteur 1 du cylindre 0 de la tête 0
– pour partager un disque dur entre plusieurs
système d'exploitation
– le formatage logique de ou des partitions
– Le formatage va créer le Boot et l'écrire,
l'écrire créer 2
FAT et créer le Directory.
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31
Système d’exploitation
32
Système d’exploitation
• La FAT
• Le BOOT du disque dur
• secteur 1 du cylindre 0 de la tête 1
• Le BOOT du disque dur ou secteur amorce
de partition active est créé par les
commandes
d de
d formatages
f
de
d haut
h niveau
i
des systèmes d'exploitation
• Ce secteur spécial contient un programme et
des tables de données
IvMad, 2002-2005
– le secteur amorce de partition principale permet
au secteur amorce des partitions actives de
prendre le contrôle du disque dur.
33
– La table d'allocation des fichier (FAT - File
Allocation Table) est une table décrivant à quel
fichier chaque cluster du disque est attribué.
– Un cluster est constitué d'un ou plusieurs
secteurs
t
auquell le
l système
è d'exploitation
d' l i i a
attribué le statut d' "unité allocation".
– Dès que le fichier dépasse un cluster, même
d'un seul "bit", il doit utiliser un autre cluster
– La FAT est en deux exemplaire sur le disque
dur. Elles sont identiques.
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Système d’exploitation
• Le DIRECTORY ou Répertoire racine
– Appelé aussi ROOT cette zone stocke des
informations qui sont utilisées par le système
d'exploitation pour la gestion des fichiers.
– Le nombre dd'entrées
entrées du répertoire racine est
limité et contient 512 entrées pour le disque dur
(FAT 16 Bits).
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6
29/05/2010
Les périphériques
• Les périphériques d'entrées/sorties les plus
couramment utilisés sont :
– clavier,
– souris,
– écran et gestion des modes graphiques,
– disques durs,
– imprimantes,
– autres mémoires secondaires.
Architecture des ordinateurs
6
Les périphériques
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IvMad, 2002-2004
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Les terminaux
Les claviers
• Terminaux interactifs
• Les claviers
– Un terminal interactif permet l’utilisation des
ressources d’un ordinateur distant.
– Il existe deux types de claviers :
• mécanique
– La communication se fait à l'intermédiaire d'un
écran dd'un
écran,
un clavier et éventuellement dd'une
une souris.
souris
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• à membrane.
membrane
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Les claviers
IvMad, 2002-2004
4
Les claviers
• Un clavier à membrane est constitué de quatre
couches.
• Un clavier mécanique
– Une matrice de boutons poussoirs situés audessus d'un réseau de fils organisé en lignes et
colonnes.
– La première est un réseau de pistes conductrices.
– La deuxième est un isolant percé de trous au niveau des
touches.
– La troisième est un circuit souple de pistes avec des
bosses au niveau des touches et des trous.
– La touche enfoncée réalise un contact à
l'intersection d'une ligne et d'une colonne,
fermant un circuit électrique.
– Un circuit de contrôle du clavier détecte ainsi la
pression d'une touche et établie le code
correspondant.
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2
5
• Lorsque l'utilisateur enfonce une touche il réalise
un contact entre les deux couches conductrices.
– La quatrième couche, en caoutchouc, absorbe la
pression du doigt et donne la sensation d'enfoncement
de la touche.
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1
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Les claviers
Les claviers
• Chaque touche est un interrupteur, normalement
en position ouverte. Lorsque qu'une touche est
appuyée, un signal électrique est envoyée vers le
codeur, qui associe à chaque signal un code
(ASCII de la touche).
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7
Les types de claviers
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Les types de claviers
• Le clavier à 94 touches, de type PC/AT à
partir de 1984. Ce clavier est bidirectionnel.
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Les types de claviers
• Le clavier à 102 touches, appelé aussi
clavier étendu pour les nouveaux
ordinateurs compatibles IBM lancés en
1986.
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Les types de claviers
• Le clavier à 83 touches, de type PC/XT. La
communication entre le clavier et l'unité centrale
étant à sens unique le clavier ne pouvait pas
comporter d'afficheur de type LED.
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• Le clavier à 105 touches compatible
Microsoft Windows 95. Microsoft a défini
trois nouvelles touches permettant
d'effectuer des raccourcis vers des
fonctionnalités de Windows.
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2
29/05/2010
Les écrans et l'affichage
Les écrans et l'affichage
• Un écran est constitué d'un tube cathodique (CRT,
pour Cathodic Ray Tube),
• Tube cathodique : un faisceau d'électrons
accélérés est défléchi verticalement puis
horizontalement par des champs électriques;
ll'impact
impact de ces électrons sur ll'écran
écran, constitué
d'une fine couche de phosphore sur du verre,
allume un petit point.
• Le signal vidéo est donc défini par deux
fréquences importantes : la fréquence de
balayage horizontal et la fréquence de balayage
vertical.
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•
IvMad, 2002-2004
13
Les écrans et l'affichage
Les écrans et l'affichage
• Les écrans ont des caractéristiques
variables:
• Taille : on mesure la diagonale de
l'écran
• Finesse : indique le nombre de points
par unité de longueur de l'écran
• Résolution : détermine le nombre de
pixels par unité de surface (DPI)
• Pas de masque : la distance qui sépare
deux points
• Fréquence maximale de balayage :
plus l'écran est rafraichi fréquemment,
plus l'image va apparaitre stable
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• La Mémoire vidéo
• La taille de la mémoire vidéo est importante : le
mode 1600x1200 en 256 couleurs demande environ
1.8 Mo.
• Le rafraîchissement de l'écran est géré par le
contrôleur du tube cathodique qui explore
périodiq ement la mémoire de trame ((vidéo).
périodiquement
idéo)
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Ecrans à cristaux liquides
16
Ecrans à cristaux liquides
• Les cristaux liquides (LCD : Liquid Crystal
Display) sont des liquides dont les
molécules longues s'organisent selon un
réseau comme les atomes d'un cristal.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
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17
Un filtre polarisant.
Une plaque de verre.
Une série d'électrodes en oxyde
métallique transparent en forme de
longues bandes parallèles.
Une plaque de polymère gravée avec de
très fines rainures parallèles à la
polarisation dupremier filtre.
Les cristaux liquides.
Une seconde plaque dd'alignement
alignement aux
rainures orthogonales à celles de la
première.
Une seconde série d'électrodes en bandes
orthogonales aux premières électrodes.
Une couche de protection.
Un filtre coloré constitué de bandes
rouges, vertes et bleues parallèles et
alternées.
Une plaque de verre.
Un second filtre polarisant croisé par
rapport au premier.
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3
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Les souris
Les imprimantes
• La plupart des souris actuelles sont
optoélectroniques.
• L'imprimante est un outil indispensable
pour fournir les résultats des applications.
– Imprimantes à impact de marteaux
– Imprimante à marguerite
– Imprimantes
i
à aiguilles
i ill ou matricielle
i i ll
– Imprimantes thermiques
– Imprimantes à jet d'encre
– Imprimantes à laser
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Les imprimantes
20
Les imprimantes
• Imprimantes à impact de marteaux :
• Imprimante à marguerite
– Il y a un marteau par colonne. Les caractères
sont gravés en relief sur un ruban métallique
qui tourne en permanence devant les marteaux.
Un ruban encreur est placé entre le ruban
métallique et le papier.
papier Le papier avance ligne
par ligne. L'électronique déclenche la frappe de
chaque marteau lorsque le bon caractère gravé
passe devant : frappe à la volée.
– Imprimantes très rapides (jusqu'à 3000 lignes
par minute).
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IvMad, 2002-2004
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Les imprimantes
– Les imprimantes à marguerite sont basées sur le
principe des machines dactylographique. Tous
les caractères sont imprimés en relief sur une
matrice en forme de marguerite,
g
un ruban
imbibé d'encre est placé entre la marguerite et
la feuille de telle façon que lorsque la matrice
frappe le ruban, celui-ci dépose de l'encre
uniquement au niveau du relief du caractère
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Les imprimantes
• Imprimantes thermiques
• Imprimantes à aiguilles ou matricielle
– La tête d'impression comporte une matrice
d'aiguilles 9 x 9 ou 24 x 24. Elle se déplace
horizontalement devant la ligne à imprimer.
Pour chaque caractère les aiguilles
g
sont lancées
par de petits électro-aimants. Elle frappent ainsi
le ruban encreur situé entre la tête et le papier.
– Ils chauffent un papier spécial sensible à la chaleur.
– Elles permettent l'impression couleur.
– On utilise un rouleau de cellophane recouvert d'une
encre solide avec de régions jaune, cyan, magenta (les
trois couleurs primaires) et noire éventuellement.
– Une série de têtes thermiques est disposée
perpendiculairement au sens de défilement du papier.
– L'impression de chacune des couleurs primaires
nécessite un passage du papier devant les têtes.
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IvMad, 2002-2004
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4
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Les imprimantes
Les imprimantes
•
• Imprimantes à jet d'encre
– La tête est composée de petits tubes qui
projettent de minuscules gouttelettes d'encre.
Ces gouttelettes, chargées électrostatiquement,
sont dirigées
g
vers le papier avec une ggrande
précision. La résolution varie entre 200 ppp et
400 ppp.
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Imprimantes à laser
– Le fonctionnement s'inspire de celui des
photocopieuses.
– L'image de la page à imprimer est
construite sur un tambour photoconducteur.
– Le tambour passe devant une station
d'encrage où l'encre sèche, chargée
électrostatique, est attirée aux endroits
chargés du tambour.
– L'image est ensuite transférée sur le papier
par contact. Le papier est chauffé pour fixer
définitivement les particules d'encre.
– Cette technique permet l'impression sur
papier ordinaire. On atteint des résolutions
variant entre 300 et 2000 ppp.
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Mémoires secondaires
Mémoires secondaires
• Les mémoires secondaires (ou auxiliaires)
permettent de stocker et de retrouver de
l'information de manière durable :
l'information est conservée même en
ll'absence
absence dd'alimentation
alimentation électrique.
• L'enregistrement magnétique
– Utilisé pour les cassettes audio et vidéo, ainsi pour les
disquettes et disques durs.
– Il consiste à polariser un milieu magnétique (couche
d'oxyde de fer déposée sur la bande ou le disque) à
l' id d'
l'aide
d'un champ
h
électromagnétique
él
éi
créé
éé par une
bobine.
– les disquettes
– les disques durs
– les CD - ROM
– et divers types de bandes magnétiques
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IvMad, 2002-2004
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Mémoires secondaires
28
Mémoires secondaires
• Densité d'enregistrement magnétique
• Les disques durs
– Le volume d'information (nb de bits) que l'on peut
stocker sur une longueur donnée de surface magnétique
dépend de la densité longitudinale d'enregistrement, que
l'on mesure en BPI (bits per inchs, bits par pouces).
– capacité,
– mémoire cache
– nombre de données par plateaux
– Interfaces (IDE, SCSI).
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Mémoires secondaires
Mémoires secondaires
• numéro de cylindre (la distance tête-axe de
rotation);
• numéro de piste (le numéro de tête de lecture) ;
• numéro du secteur (lié à l'angle).
• Principe d'un disque dur
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Mémoires secondaires
32
Mémoires secondaires
• Principaux types de disque dur
– Le bus ST506 contrôleur de transmission en série et le
système de codage était soit MFM ou RLL. (par
SEAGATE)
– Le bus IDE (Integrated Device Equipement)
contrôleur intégré au disque dur, la liaison sur le bus
parallèle. On peut
p y
d'extension en 16 bits et en p
connecter deux disques durs. La capacité max. du
disque est de 540 Mo.
– Le bus E-IDE (Enhanced Integrated Device
Equipement ou FAST ATA) une extension du standard
IDE. Possibilité de connecter un disque supérieur à 540
Mo, possibilité de connecter des périphériques autre
que des disques dur. (CD-ROM)
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• Le bus SCSI (Small Computer System Interface)
le contrôleur se trouve sur une carte , on peut
brancher jusqu'à 7 périphériques. Le taux de
transfert est de 5 Mo/s , le contrôleur possède son
propre BIOS.
• Le bus Wide SCSI - le bus change de 8 à 16 bits
ce qui permet d'obtenir un taux de transfert de 20
Mo/s. Il y a aussi les SCSI Ultra qui permettent
des taux de transfert de 40 Mo/s et 80 Mo/s.
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Mémoires secondaires
Mémoires secondaires
• Le principe de la lecture des CD-ROM
• Lecteurs de CD-ROM
– Les CD-ROM
(Compact Disc - Read
Only Memory) - des
mémoires secondaires
en lecture seule. Leur
capacité est de 650 Mo
ou 700 Mo (soit
l'équivalent de 450
disquettes).
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Les périphériques
Les périphériques
• Le modem
• Le port USB (Universal Serial Bus)
– Le modem est utilisé pour transférer des
informations entre ordinateurs (2 à la base) via
les lignes téléphoniques.
– Les ports USB supportent le Hot plug and play.
Ainsi, il est possible de brancher les
périphériques sans éteindre l’ordinateur
(branchement à chaud).
– 128 périphériques (27) peuvent être connectés
simultanément à un port de ce type.
– A raison de 5 m de câble maximum entre deux
périphériques.
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Les périphériques
• Le port Firewire
– Un système d’interconnexion permettant de
faire circuler des données à haute vitesse en
temps réel, le bus FireWire (appelé IEEE 1394)
a été mis au point à la fin de l’année 1995.
– il est possible d’adresser 65535 périphérique se
basant sur edresses de 16 bits.
– Conexion par cable à six fils.
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