Chap.4 Archi et tech des pc
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Chap. 4 ARCHITECTURE ET TECHNOLOGIE DES ORDINATEURS I) Introduction : Technologie et grands principes On parle de technologie gagnante. Celles qui sont le plus utilisées et celles qui ont supplanter (remplacer) les autres. Par exemple, on a eu pendant longtemps de nombreux protocoles (= description de formats échangés entres les machines, l’objectif était de verrouiller leur marché : DIGITAL avait proposé le protocole DE CNET, IBM avait proposé le protocole SNA et Novell qui avait proposé le protocole IPX). Seul quelques protocoles ont survécus et ont pour point commun de s’adapter aux besoins des entreprises tout en présentant le meilleur rapport qualité/prix. Ce sont des technologies ouvertes et qui apportent une réelle plus value aux entreprises. Le principe de l’apport minimal : L’histoire des technologies a montré que celles qui se sont imposées répondent à au moins un des trois critères suivant : - Conservation de l’existant (CDR -> CDRW) - Réponse aux besoins - Réduction des coûts Pour savoir si une nouvelle technologie apporte quelque chose, on se demande si elle répond au principe de l’apport minimum. Le syndrome de Vinci : Faut-il laisser du temps à une technologie pour qu’elle s’impose ? Par exemple, le protocole IP n’a pas connu une diffusion mondiale immédiate, elle s’est rapidement installée dans les universités mais beaucoup plus lentement dans les entreprises. Le syndrome de Vinci s’explique en 3 parties : - Au début, elles ne répondent pas au principe de l’apport minimal. - Par la suite, leurs complexités et leurs coûts freinent leur développement. - 10 ans après elles sont dépassées. (techniquement ou économiquement par de nouvelles technologies ou des technologies anciennes qui ont su évoluer avec le temps). II) Généralités sur les architectures : On appel BUS, un moyen de communication entre les différents éléments constituant une machine. Il s’agit en général d’un ensemble de files électriques. Les différents éléments sont reliés au BUS par des connecteurs, l’ensemble constitue le « Fond de panier ». Chaque emplacement (SLOT) du fond de panier (Back plane) peut recevoir une carte électronique (Board). Sur un BUS, circule différents types de signaux : des adresses, des donnes, de l’alimentation, des contrôles, etc.… 1) Les entrées et sorties : Pour pouvoir exécuter une tâche, l’ordinateur doit disposer du programme et des données qui s’y réfère. Dès que le travail est accomplit, les résultats du traitement sont communiqués à l’utilisateur. Les techniques d’échange d’information entre l’ordinateur et sont environnement externe sont appelés : Techniques d’Entrée/Sortie (I/O). L’ordinateur échange des informations avec l’utilisateur par l’intermédiaire de terminaux de communication (Clavier / Souris), mais aussi avec des dispositifs variés (appareils de mesure, capteurs). 2) Architecture général et bloc fonctionnel : A l’origine, un ordinateur était un calculateur numérique, aujourd’hui c’est une machine capable de traiter l’information. Cette machine est capable d’acquérir et de stocker des informations, d’effectuer des traitements et restituer des informations. Un ordinateur peut être découpé en blocs fonctionnels. Le traitement de l’information est effectué au niveau du processeur, les actions qu celui-ci doit effectuer son définis par des instructions. Pour être accessible au processeur, les données à traiter et les instructions doivent être stockées dans une mémoire. Processeur et mémoire sont relié par un bus. Pour que l’utilisateur puisse fournir à l’ordinateur des données, il faut un dispositif d’entrée et de sortie pour avoir connaissance des résultats. Chaque bloc fonctionnel peut être décrit par un ensemble d’unités fonctionnelles, on parle alors de l’architecture du processeur ou de celui de la mémoire. L’architecture d’un ordinateur, constitue la représentation de ces unités fonctionnelles et de ces interconnexions. Le choix d’une architecture est le résultat d’un compromis entre : - performance/coût - efficacité/facilité de construction - performance d’ensemble/facilité de programmation Chaque solution adoptée à un instant donné pour une certaine machine pourra être rapidement remis en cause par le progrès technologique, à l’inverse des architectures qui seraient abandonnées à un moment donné pour des raisons techniques et technologiques, peuvent être un jour à nouveau employé. Dans un ordinateur, on trouvera toujours les mêmes blocs fonctionnels : - une ou plusieurs unités de traitement - de la mémoire (temporaires) - un ou plusieurs disques (de masse, permanentes) - des dispositifs de communication avec l’utilisateur - des dispositifs de communication avec l’externe - des dispositifs permettant l’archivage 3) généralités sur les architectures : a) l’architecture Von Neumann BUS PROC MEMOIRE Ici les instructions et données sont stockées dans la mémoire. Pour accéder à une information sur la mémoire il affiche sur le bus l’adresse de la mémoire, à la suite de ceux-là, le contenu de la mémoire est affiché par elle-même sur le bus. Ici avec ce type d’architecture, l’élément le plus lent va ralentir le processeur. Conclusion : lorsqu’on améliore les performances d’un élément de la machine, il faut s’assurer que les autres éléments qui sont connectés seront capables de supporter des débits plus élevés. La conception d’une architecture va consister à optimiser ce débit. Dans cette architecture il manque un dispositif d’entrée/sortie. Trois possibilités d’intégrer ce dispositif : Première possibilité : E/S PROC MEMOIRE Deuxième possibilité : une interface commune par un bus commun. PROC E/S MEMOIRE Troisième possibilité : l’interface E/S est vu par le processeur comme une partie de la mémoire. PROC E/S MEMOIRE L’interface E/S et sur le bus commun et le choix de l’adresse indique si le processeur s’adresse à la mémoire ou à l’interface. B) architecture de Harvard : Dans cette architecture, on sépare physiquement la mémoire des instructions et la mémoire des données. Chacune de ces mémoires est accessible par un bus différent. MI PROC BUS I MD BUS D Chacune de ces mémoires est accessible par un bus différent, ce qui permet d’accéder simultanément aux instructions et données. C’est architecture a été expérimenté très tôt puis abandonner pendant une vingtaine d’années et à nouveaux employés dans certains ordinateurs. On a cherché à effectuer plusieurs opérations en parallèle pour permettre par exemple aux interfaces E/S délire où décrire des données en mémoire pendant que le processeur effectue des calcule sur les données précédentes. De cette façon le processeur et l’interface peuvent accéder alternativement à une moitié différente de la mémoire. MI PROC BI MD BD1 E/S BD2 Phase 1 : le processeur lit les données venant de la première moitié de la mémoire pendant que l’interface range de nouvelles données dans la seconde moitié. Phase 2 : le processeur accède aux données transférées par l’interface lors de la phase précédente et l’interface écrit dans la première moitié de la mémoire. L’exécution des instructions pour un processeur peut se découper en étape : - chargement de l’instruction à exécutée. - Décodage des instructions - Localisation dans la mémoire des données utilisées par l’instruction - Chargement des données si nécessaires - Exécution de l’instruction - Sauvegarde des résultats dans leurs destinations respectives - Passage à l’instruction suivante Fonctionnement de la mémoire : Elle stocke des informations auxquelles on peut accéder à n’importe quel moment. Le temps d’accès est le temps qui s’écoule entre l’instant où a été lancée une opération de lecture et l’instant où la première information est disponible. le temps de cycle représente l’intervalle minimum qui doit séparés 2 demandes successives d’écriture ou de lecture : il est supérieur ou égal au temps d’accès. La cadence de transfert est le nombre maximum d’informations lues ou écrites par unité de temps. Une mémoire est formée d’un certain nombre de cellules, contenant chacune une information. Chaque cellule à un numéro qui permet de la localiser et ce numéro est son adresse. L’incapacité d’une mémoire est le nombre total de cellules qu’elle contient. Du fait de l’adressage binaire, les capacités sont exprimées en puissance de 2. symbole 1K 1M 1G 1T préfixes Kilo Mega Giga Terra décimales 103 106 109 1012 binaire 210 = 1024 220 = 1 048 576 230 = 1 073 741 824 240 = 1 099 511 627 776 L’accès à la mémoire est dit aléatoire, direct au sélectif quand on peut accéder directement à n’importe quelle information dont on connaît l’adresse. La mémoire est dit volatile si elle effacé par une coupure électrique.
