Un regard sur un ordinateur classique

Un regard sur un ordinateur classique

• Introduction• Le model général• Le processeur• Le chipset• La mémoire• Les périphériques• La loi de Moore• Illusions et pièges• Conclusions

Objectif

• Nous définirons la structure d ’un ordinateur classique au travers de matériels existants.

• Des paragraphes intitulés « illusions et pièges » nous mettrons en garde sur un certains nombres de difficultés et de pièges à éviter.

Le PC minimum 10/97

Un autre type

Le Pentium

CPUCPUMémoireprincipale

Mémoireprincipale

StockageSecondaire

StockageSecondaire

PériphériqueE/S

PériphériqueE/S

Un regard sur un ordinateur classique

Bus

Unité de

contrôle

Registres

UnitéArithmétique et Logique

Illusions et pièges

• Illusions : – Les ordinateurs ont été construits de la même façon

démodée depuis bien trop longtemps, et ce modèle vieillot de calcul commence à s’essouffler. Par an des amélioration de 50%

• Pièges :– Ignorer les progrès inexorables du matériel en

concevant une nouvelle machine– Essayer de prédire le prix, les performances le

rapport prix/performances à plus de cinq ans dans un secteur en évolution rapide. Des exemples ont montré des rapports coût/performances environ 10 fois supérieur.

Intel Famille

Le Processeur

Le Processeur

La caractéristique principale du processeur, le moteur du PC, est sa vitesse d’horloge,mesurée en mégahertz (MHz).

Les performances

Le Pentium

Cacheinstr.

Cache données

TLB données calcul flottant

interf.bus

PréCharg.

File B

File A

BTB

Reg. entier

Contrôle

Vérif.Oper. V

Vérif.Oper. U

segmentation

excep.

excep.

Bus système

12 bits poids faibles adresse physique

Chemin de données 32 bits

12 bits poids faibles adresse physique

20 bits poids fort adresse virtuelle

20 bits poids fort adresse virtuelle

20 bits poids fort adresse virtuelle

Adresse de branchement pris

Adresse de branchement pris

Adresse cible

20Bits

FortsAdr

physique

Unité de pagination

TLBInstr.

Chemin de données 32 bits

UAL U

UAL V

Reg.déc.

Appar.V

Appar.U

64 bits chemin données

12 bits faibles adresse physique

Requête de chargement de bloc

Les connecteurs

Les brochages du pentium

MicroprocesseurPentium

MicroprocesseurPentium

Données

Def. cycle bus

Adresse AHOLD EADS#

INV HIT#

HITM# PCD PWT

KEN# WB/WT# FLUSH#

EWBE# SMI#

SMIACT# IU IV

IBT BT3/BT0

FRCMC# IERR#

BP3: 0/PM1: 0

PRDY R/S# TCK TMS TDO TDI

TRST CLK

A31:A3BE7#:BE0#

ADS#APAPCHK#NA#A20M#W/R#, M/IO#,D/C#, Cache#,LOCK#,SCYC

D63:D0

DP7:DP0

PEN#PCHK#BRDY#BUSCHK#HOLDHLDABOFF#BREQFERR#IGNNE#INTRNMIINITRESET

Questions à résoudre

Machine A500 MHZ

Machine B350 MHZ

Questions à résoudre

Compilateur A50000 instructions

Compilateur B2000 instructions

Le Chipset

Le Chipset

Souvent passé sous silence par les vendeurs, il a pourtant une grande importance. En effet, si le processeur est le moteur de l’ordinateur, c’est le chipset (jeu de composants) qui dirige les manœuvres.Il assure le bon fonctionnement des éléments de la carte mère

Mémoire vive

Mémoire vive

A chaque mise en marche de votre PC, la mémoire vive (ou RAM) accueille le système d’exploitation et les programmes en cours de fonctionnement. Plus sa taille est grande, plus le PC est à l’aisepour travailler.Assurer vous que vous pouvez en rajouter sur des supports.

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Préfixe Lettre Valeurkilo K 210

Mega M 220

Giga G 230

Tera T 240

Préfixe Lettre Valeurkilo K 210

Mega M 220

Giga G 230

Tera T 240

La mémoire principale

• L'unité de stockage est l’octet. Chaque octet à une adresse. Un octet occupe 8 bits. Un mot occupe 4 octets consécutifs commençant à 1 octet et divisible par 4.

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Organisation d’une mémoire

Adresse

Un octet

Adresse externe a=4b

b b b b

Octet1 Octet2 Octet3 Octet4

Mot

0 1 2 34 5 6 78 9 . ..

Mém

oire entrelacée

Organisation en octet

Mémoire cache

Directement liée au processeur, la mémoire cache externe (dite de second niveau) est son principal allié. Elle sert à stocker les informations les plus souvent utilisées par le processeur...Sans elle, les performances générale du PC sont fortement handicapées

Exemples :256 Ko (36% de gain)512 Ko (44% de gain)o = octet = 8 bitsKo = 210=1024 Mo = 220 =1024 Ko

32 Mo (1600 F)

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Les caches

• Pour accélérer les accès, on utilise un cache, qui est une petite mémoire rapide qui contient des copies de quelques-uns des mots de la mémoire principale.

UCUC CacheCache Mémoire PrincipaleMémoire Principaled

Bloc i Bloc i

Mémoire cache

Mémoire cache

Directement liée au processeur, la mémoire cache externe (dite de second niveau) est son principal allié. Elle sert à stoquer les informations les plus souvent utilisées par le processeur...Sans elle, les performances générale du PC sont fortement handicapées

Mémoire cache

Exemples :256 Ko (36% de gain)512 Ko (44% de gain)o = octet = 8 bitsKo = 210=1024 Mo = 220 =1024 Ko

32 Mo (1600 F)

Caches : taille des blocs

Coût de l’échec

Tps transfert

Tps d’accès

Taille du bloc Taille du bloc

Taille du bloc

Taux d’échec

T ps d’accès

Augmenter la taille du cache indéfiniment

Evolution

Bus et connecteurs

Bus et connecteurs

Les connecteurs servent à recevoir les cartes d’extension (graphique, modem ...). Il y en a deux types, correspondant aux bus, ces voies qui permettent de communiquer avec les autres composants de l’ordinateur.

Bus et connecteurs

Exemples :PCI rapide (132MHz)ISA (16MHz) a vocation à disparaître3 connecteurs PCI et 3Isadont un commun.Avec le chipset Lx Connecteur AGP (améliore les performances de la carte graphique)

L’architecture d’un système Pentium

Level 2Cache

CPU PCIbridge

Mainmemory

SCSIISA

bridgeGraphicsadaptator

Monitor

IDEdisk

Modem Mouse PrinterKeyboardSoundcard

ISA bus

AvailableISA slot

AvailablePCI slot

PCI bus

Cache bus Local bus Memory bus

La carte audio

La carte audio

Le standard, en la matière, c’est leSound Blaster, une carte reconnue par tous les jeux et CD-rom.Souvent, c’est aussi surla carte audio que l’on branche le Joystick.

La carte audio

Exemples :Carte son 16 bits avec table d’ondes et processeur DSP pour les effets spéciauxCarte de décompression Dolby Surround (AC-3)

Carte PCI, son en 3D,Dolby et A3D (à partir de 900F)

Carte graphique

Carte graphique

Appelée aussi carte vidéo,la carte graphique est dédiée à l’affichage. La quantité de mémoire vive dont elle dispose détermine le nombre de couleurs et de points affichés à l’écran.

Carte graphique

Exemples :Une configuration de haute gamme mérite une carte 3D. 4Mo Minet extensible à 8 Mo pour afficher 1280*1024 points et en 16 millions de couleursDécompression Mpeg-1 et Mpeg-2 appréciée.Carte 2D/3D format AGP avec 4Mo (à partir de 500 F)

Les sorties

Les sorties

Les sorties série (2) permettent de connecter tous les périphériques (camera, tablette graphique). La sortie parallèle qui sert principalement pour les imprimantes. La présence, de connecteurs USB (Universal Serial Bus) assurera la possibilité de brancher les périphériques de demain, qui commencent à apparaître.

Disque Dur

Modèles Ide (ou E-Ide) ont des performances liées au temps d’accès (8ms à 12ms)Disque connecté en Ultra DMA réduit ce temps

2Go (900 F)6Go version SCSI (2500 F)

Moniteurs

Moniteurs

17” (un pouce = 2.5cm)Min résolution 800*600 pixelsLe pas de masque (pitch) correspond à la finesse d’affichage d’un pixel (le plus petit élément d’une image). inf à 0,28mm.Normes antirayonnement.

Prix : 2500 à 4500

CD-Rom

Choisir des modèles atteignant des vitesses de 24x au minimum (1X=150Ko/s)

Arrive le DVD-Rom qui lit les DVD-Rom (4,7 Go)

Illusions et pièges

• Espérer que l'amélioration d’un seul aspect d’une machine pourra accroître les performances d’un montant proportionnel à la taille de l'amélioration

La Loi d’Amdahl :

Tps d'exécution après amélioration =

Tps d'exécution touché par l'améliorationFacteur amélioration

+ Tps d'exécution non touche.

Résumé 1

• Les principaux composants d’un ordinateur sont la mémoire principale et la mémoire secondaire, une UAL, des registres, du contrôle, les périphériques d'entrée/sortie et un bus pour la communication.

• La mémoire principale est composée d’octets de 8 bits et quatre octets sont souvent traités comme un mot utilisé pour stocker les entiers, les réels ou les pointeurs. La mémoire principale est à accès aléatoire puisque nous pouvons lire et écrire n’importe quel octet très rapidement et en à peu près le même temps que n’importe quel autre.

Résumé 2

• Les périphériques de mémoire secondaire, principalement les disques et les bandes, stockent l’information de façon magnétique. Ce sont des périphériques à accès séquentiels, en ce sens que nous pouvons lire ou écrire une grande quantité de données en des emplacements contigus plus rapidement que nous pouvons lire une quantité égale de données dispersées sur le périphérique. Les systèmes de fichiers permettent d'améliorer l'efficacité des accès.