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Aspects matériels de l’informatique
• Historique• Le système de traitement de l’information• Synoptique• La mémoire centrale• L’unité arithmétique et logique• L’unité de contrôle et de commande• L’unité d’échange• Les périphériques [email protected]
Historique
• Machine à calculer de Blaise Pascal (1623-1662)• Métier à tisser de Joseph-Marie Jacquard
(1752-1834) • Machine analytique de Charles Babbage (1792-1871)
• Concepts de Johannes Von Neumann (1903-1957)
• Machine de Alan Mathison Turing (1912-1954)• Premières machines (électromécanique,
électronique)
ENIAC (Electronic Numerator Integrator and Computer), conçu en 1945 par deux ingénieurs américains J. P. Eckert et J. W. Mauchly. En service pendant 9 ans, il contenait 18000 lampes à vide et pesait trente tonnes.
Le système de traitement de l’information
Synoptique
Unité d’échange
Mémoire centrale
Unité centrale
Périphériques
La mémoire centrale
• Le système binaireLe système binaire•• La mémorisation d’une information élémentaireLa mémorisation d’une information élémentaire•• Organisations des mémoires (séquentielle, Organisations des mémoires (séquentielle,
adressable, associative)adressable, associative)•• La mémoire centrale est une mémoire adressableLa mémoire centrale est une mémoire adressable•• Mémoire morte / Mémoire viveMémoire morte / Mémoire vive• Mémoire banalisée
La mémoire centrale
0011001001101101
Adresse
Donnée
Synoptique
Unité d’échange
Programmes Données
Unité centrale
Périphériques
Mémoire centrale
L’unité arithmétique et logique
• Logique combinatoire et séquentielle• Opérateurs cablés• Registres, Accumulateur
L’unité arithmétique et logique
Registre de sortie
Registre d’entrée Registre d’entrée
Commande
Synoptique
Unité d’échange
Programmes M.C Données
U.C
Périphériques
U.A.L
L’unité de contrôle et de commande
• Compteur ordinal• Registre instruction• Décodeur• Séquenceur• Registre d’état
L’unité de contrôle et de commande
Registre Instruction
Décodeur
Séquenceur
Compteur ordinal
Instruction Adresse
Commandes
Registre d’état
Synoptique InstructionsDonnéesAdressesCommandes
Unité d’échange
Programmes M.C Données
U.C
Périphériques
U.A.LU.C.C
L’unité de contrôle et de commande
• Le cycle de Von Neumann
FETCH
DECODE
EXECUTE
CO +1
L’unité d’échange
• Adaptation de langage• Protocole de communication• Transfert des informations
Synoptique InstructionsDonnéesAdressesCommandes
U.E
Programmes M.C Données
U.C
Périphériques
U.A.LU.C.C
Les périphériques
• Périphériques d’entrée• Périphériques de sortie• Périphériques de stockage
Machine à calculer de Pascal (1642)
Joseph-Marie Jacquard met au point un code binaire qui, transcrit sur des rouleaux de
cartes, permet de commander un métier à tisser. Chaque trou permet le passage d'une
aiguille, et le rouleau de cartes (un tétraèdre, en fait) tourne au rythme de la navette.
A cause de son invention, une des plus belles de la mécanique industrielle, Jacquard s'attira
des ennuis avec ses ouvriers.
Professeur de mathématiques à Cambridge (Angleterre), il s'intéressa à la logique
mathématique. Il mit au point un calculateur automatique (analytical engine) qualifié aujourd'hui
de machine virtuelle car d'une telle complexité qu'elle ne put voir le jour du vivant de Babbage eu égard aux techniques industrielles de son époque. Il s'inscrit comme précurseur des machines à calculer
automatiques (dont le programme était codé au moyen d'une bande perforée) et de ce que l'on
appellera la cybernétique : branche de la théorie de l'information qui a pour objet l'étude des processus
de commande et d'auto-régulation de systèmes biologiques ou mécaniques.
D'origine hongroise, professeur à l'université de Berlin, il s'installe aux Etats Unis afin d'échapper au
régime nazi (1933) et fut professeur à Princeton. Il est considéré comme le père des ordinateurs
modernes (architecture von Neumann) mais aussi comme celui de la première bombe atomique, laquelle n'a pu voir le jour qu'après de longs et
complexes calculs des premiers computers(ordinateurs) américains.
Logicien, spécialiste de cryptologie, professeur à Cambridge. Dès 1937, Turing "inventa" des
machines abstraites, machines de Turing censées interpréter des instructions logiques préfigurant la théorie des algorithmes récursifs et la construction des ordinateurs. Turing mit ses compétences aux services de l'armée britannique lors de la seconde guerre mondiale (1943), en concevant avec Max
Newman le Colossus 1, ordinateur capable de déchiffrer les codes de la célèbre machine allemande
Enigma, d'origine hollandaise et utilisée pour la transmission des messages secrets. Turing
contribuera aussi à la mise en place du premier puissant ordinateur : le Mark 1, qui vit le jour à
Harvard (U.S.A.).
• 1904 : Invention du premier tube à vide, la diodepar John Fleming.
• 1907 : Invention de la triode par Lee De Forest. • 1919 : Invention du basculeur d'Eccles et Jordan
à partir de deux triodes. Plus connu maintenant sous le nom de flip-flop ou circuit bi-stable.
• Décembre 1947 : Invention du transistor par William Bradford Shockley, Walter H. Brattain et John Bardeen dans les laboratoires de Bell Telephone.
• 1958 : Démonstration du premier circuit intégrécrée par Texas Instruments.
Périphériques d’entrée
Périphériques de sortie
Les périphériques de stockage