29
Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel [email protected] 2009/2010 ISG Tunis

Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel [email protected] 2009/2010 ISG Tunis

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Architecture des ordinateurs

Réalisé par:

Ben Hammouda Manel

[email protected]

2009/2010

ISG Tunis

Page 2: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Objectifs

• Représenter l’architecture de l’ordinateur

• Expliquer le fonctionnement de l’ordinateur

Page 3: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Plan

Page 4: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Définition de l’ordinateur:

• Un ordinateur est une machine de traitement automatisé de l’information.

• Fonctionnalités: Acquérir l’information, la stocker, la modifier en

appliquant des instructions prédéfinies (programmes)

Interagir avec l'environnement grâce à des périphériques (écran, clavier….).     

4

Page 5: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Historique

• 19 ème siècle : automate et machine à calcul

• 20 ème siècle : Von Neumann décrit un modèle de machines universelles qui possède

-une mémoire -une unité arithmétique et logique -une unité d’entrées/sorties (I/O) -unité de commande (UC)

5

Page 6: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

• 1946 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) 18000 Tubes – 30 tonnes

Câblage du programme

• Machines volumineuses et peu fiables• Technologie à lampes, relais, résistances• Exécute 40 000 opération/s• Programmation par cartes perforées

Historique : 1ère génération1946-1957

6

Page 7: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

mini ordinateur DEC PDP-1 (1961)

Historique : 2ème génération1958- 1964

7

•Machines fiables• Technologie à transistors• Exécute 200 000 opérations/s• Premiers langages de programmation évolués (COBOL, FORTRAN, LISP)

Page 8: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

PDP 8E (1965)

4004 de INTEL(1971)

Historique : 3ème génération1965- 1971

8

•Technologie des circuits intégrés • Exécute 1 000 000 opération/s• Avènement du système d’exploitation complexe (UNIX, Pascal, Basic, CISC)• 1971 : premier microprocesseur 4004 de INTEL: Toutes les composantes de la CPU sont réunies sur une même puce

Page 9: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Micral-N (1973)

Historique : 4ème génération1972- 1977

9

• Technologie LSI (large SI)• Exécute 10 000 000 opérations/s• Avènement de réseaux de machines• Traitement distribué/réparti

Page 10: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

• Technologie VL/WSI (very large, wafer)

• Systémes distribués interactif

• Multimédia, traitement de données non numériques: (textes, images, paroles)

• Parallélisme massif, client-serveur

• RISC

10

Historique : 5ème génération1978

Page 11: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

EcranSouris

clavier

Périphériques Ordinateur

Principaux éléments de l’ordinateur

UnitéCentrale

UnitéCentrale

11

Page 12: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Unité centrale

Les interfaces d’entrées/sorties

carte graphique (écran)carte contrôleur (disque dur)carte son (micro, haut-parleur)

12

Page 13: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

• Définition d’un Bus:

Un bus est un ensemble de n fils conducteurs, utilisés pour transporter

n signaux binaires entre les composantes de l’ordinateur

• Type des bus:

Il est un bus bidirectionnel. Lors d’une lecture, c’est la mémoire qui envoie un mot sur le bus lors d’une écriture, c’est le processeur qui envoie la donnée

Il est un bus unidirectionnel : transporte les adresses mémoire auxquelles le processeur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée.

Il transporte les ordres et les signaux de synchronisation en provenance de l’unité de commande et à destination de l'ensemble des composants matériels

²²

Architecture Architecture

13

Page 14: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

• Circuit électronique complexe

• Créé par la Société Intel

• Commande toutes les composantes de l’ordinateur

• Se base sur une Horloge qui synchronise les flux d’informations qui circulent dans le microprocesseur

Athlon xp_300 pentuim 4 intel_core2duo

14

Page 15: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

15

Page 16: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Unité de traitementUnité de traitement

Unité de Unité de commandecommande

16

Page 17: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Schéma fonctionnel

17

Page 18: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Définition:•Circuit semi-conducteur

•Permettant d’enregistrer, de conserver et de restituer des informations, ces informations peuvent être écrites ou lues.

Organisation d’une mémoire:• Une case mémoire peut contenir un seul élément.

• Ces cases mémoires sont identifiées par une adresse

18

Page 19: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Caractéristiques

Capacitéle nombre total de bits que contient la mémoire

Temps de cyclec’est l'intervalle minimum qui doit séparer deux demandes successives de lecture ou d'écriture

Temps d’accès c’est le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée une opération de lecture/écriture en mémoire et l'instant où la première information est disponible sur le bus de données.

Débit c’est le nombre maximum d'informations lues ou écrites par seconde

Volatilitéelle caractérise la permanence des informations dans la mémoire.

19

Page 20: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Types de mémoire:

20

Page 21: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Mémoire vive: RAM (Random Acces

Memory)

Mémoire morte:ROM (Read Only Memory)

Mémoires de masses ou auxiliaires

21

Page 22: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Disque Dur:

Définition:

Un disque dur est une mémoire de masse destinée à la lecture et

l'écriture de données informatiques.

Organisation interne du disque dur:

• n disques (plateaux).

•Sur chaque disque on trouve des pistes

•Un cylindre est constitué par toutes les pistes superposées de

même ordre qui se présentent simultanément sous les têtes de

lecture/ écriture.

• Tête de lecture/écriture 22

Page 23: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

23

Page 24: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Mémoire Cache

Définition:

La mémoire cache consiste à placer à l'intérieur du

microprocesseur une zone de mémoire dans laquelle sont

copiés les éléments qui seront nécessaires avant qu'ils ne

soient demandés

Principe :

Recherche d'une donnée dans le cache avant de la rechercher

dans la mémoire principale

24

Page 25: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

• Assure la connexion physique des différents composants (processeur, mémoire, carte d'entrées/sorties, ...) par l’intermédiaire de différents bus (adresses, données et commande, socket)

25

Page 26: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

2.Au bout d'un certain temps (temps d'accès à la mémoire), le contenu de la case mémoiresélectionnée est disponible sur le bus des données.

Exécution d’une instructionPhase 1: Recherche de l'instruction à traiter

1.Le PC contient l'adresse de l'instruction suivante du programme. Cette valeur est placée sur le bus d'adresses par l'unité de commande qui émet un ordre de lecture

11

22

3.L'instruction est stockée dans le registre instruction du processeur

33

26

Page 27: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

• Phase 2 : Décodage de l’instruction et recherche de l'opérande

Exécution d’une instruction

1.L'unité de commande transforme l'instruction en une suite de commandes élémentaires nécessaires au traitement de l'instruction.

11

2. Si l'instruction nécessite une donnée en provenance de la mémoire, l'unité de commande récupère sa valeur sur le bus de données.

22

3.L’opérande est stockée dans un registre.

27

Page 28: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Exécution d’une instructionPhase 3 : Exécution de l'instruction

1.Le programme réalisant l'instruction est exécuté.2. Mise à jour de registre d’état3.L'unité de commande positionne le PC pour l'instruction suivante.

28

Page 29: Architecture des ordinateurs Réalisé par: Ben Hammouda Manel Manel_hamouda@hotmail.com 2009/2010 ISG Tunis

Références:

• Histoire de l’informatique (09/12/2007): http://www.histoireinformatique.org/musee/2_2_13.html

• Note de cour de T.Dumartin (2004-2005): Architecture des ordinateurs

• Architecture des Ordinateur(1999-2000) : Emmanuel Viennet

29