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Architecture des ordinateurs
Il s'agit dans ce cours de comprendre, à bas niveau, l'organisation des
ordinateurs
Introduction• L'informatique à sa motivation initiale était
de faciliter et d'accélérer le calcul, maintenant se sont ajoutées de nombreuses fonctionnalités:– automatisation
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automatisation, – contrôle et la commande de pratiquement tout
processus,– la communication et le partage de l'information.
Introduction• 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;
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– Données et instructions stockées en mémoire;– Processeur et mémoire sont reliés par un bus;– Communication par les dispositifs d'entrées et de
sorties
Introduction• Un ordinateur a toujours les mêmes blocs fonctionnels :
– unité de traitement;– mémoire;– disque dur;– écran,– clavier,
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– souris– disquette,– bande magnétique,– disque optique;– imprimante;– etc.
• reliés par des bus ou des réseaux.
Histoire des ordinateurs
1ère
génération1946 ENIAC
Matériel : Lampes électroniques, temps moyenentre deux pannes de l'ordre du quartd'heure
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Logiciel : Programmation en langage machine
Usage : Calcul de tables, pour la balistique, labombe, etc.
Histoire des ordinateurs2ème
génération1955 - IBM 650
Matériel : transistor et circuit imprimé
Logiciel : système d'exploitation batch,
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g y pprogrammation en assembleur, puis enFORTRAN
Usage : Calcus numériques répétitifs
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Histoire des ordinateurs3ème
génération1964 - IBM 360, CDC 6000, mini-ordinateurs
Matériel : circuits intégrés, parallélisme dansl'exécution pour améliorer la vitesse
L i i l il t d l d
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Logiciel : compilateurs de langages deprogrammation : FORTRAN, Cobol,Algol, PL/1, APL, Lisp, Pascal, C.Systèmes en temps partagé.
Usage : Ordinateur central d'entreprise,spécialisé gestion ou calcul
Histoire des ordinateurs4ème
génération1976 – microordinateurs Apple II,puis IBM PC
Matériel : microprocesseur VLSI (inventé en1974 par Intel) : 1 MHz, 1Ko à 8 Kode RAM
L i i l li if bl
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Logiciel : applicatifs : tableur, texteur.
Usage : Microordinateur individuel de bureau.Services informatiques d'entreprisecentralisés en infocentre
Histoire des ordinateurs5ème
génération1984 - Macintosh, stations Sun
Matériel : microprocesseurs : 8 MHz, 512 Ko à 1Mo de RAM
Logiciel : MSDOS, MacOS avec icônes et souris
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g
Usage : microordinateur individuel familial etde bureau, apparition progressive de lamise en réseau local, politique dedownsizing en entreprise
Histoire des ordinateurs
6ème
génération1992 – PC, Wintel
Matériel : microprocesseurs : 33 MHz, 640 Ko à4Mo de RAM, super ordinateurs : 150Gigaflops (Fujitsu VPP 700, 1999)
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g p ( j )Logiciel : Navigateur pour le web, mutimédia
Usage : Généralisation de l'ordinateur, tandisque la puisance de calcul donne accèsau traitement d'images et de sons.Internet. Groupware.
Histoire des ordinateurs
7ème génération
?
Matériel : portable miniature, 3 GHz en 2001 ou invisible : intégré aux objets de la vie courante
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Logiciel : entrée - sortie vocale ? Assistance à l'utilisateur par des agents intelligents ?
Usage : Ne se plante plus ? Concept d'objet - terminal d'Internet ?
Architecture de Von Neumann• Architecture caractérisée par un processeur et
une mémoire reliés par un bus :– Instructions et données sont stockées dans la
mémoire.
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– Pour accéder à une information en mémoire le processeur affiche sur le bus l'adresse de celle-ci.
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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.
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• Interface directement reliée au processeur :
Architecture de Von Neumann• 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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Architecture de Von Neumann• Interface vue par le processeur comme une
partie de la mémoire :– L'interface est sur le bus commun, le choix de
l'adresse indique si le processeur s'adresse à la é i à l'i t f
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mémoire ou à l'interface.
Processeur• Le fonctionnement d'un processeur est basé
sur l'exécution des instructions en étapes :– chargement de l'instruction à exécuter ;– décodage de l'instruction ;
localisation des données en mémoire ;
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– 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.
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;
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• 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...
Unité centrale de traitement• Registres : mémoire locale rapide pour le stockage
des résultats temporaires et des commandes :– compteur ordinal (CO) pointe sur la prochaine
instruction à exécuter;i t d'i t ti (RI) ti t l'i t ti
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– registre d'instruction (RI) contient l'instruction 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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Unité centrale de traitement•
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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 lire écrire
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fermer certaines portes pour déplacer, lire, 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.
Mémoires• Mémoire est tout dispositif capable de stocker
des informations (instructions et données)• Les informations peuvent être écrites ou lues
– Il y a écriture lorsqu'on enregistre des
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y q gdonnées en mémoire,
– lecture lorsqu'on sort des informations précédemment enregistrées
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.
L d l
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• Le temps de cycle 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
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
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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
Mémoires• 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)
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• 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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Mémoires•
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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
• Un bus est le moyen de communication entre les éléments d’une machine.
• C’est un ensemble de fils électriques. Les éléments sont
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électriques. Les éléments sont reliés au bus par des connecteurs
• Chaque emplacement (slot) du fond de panier peut recevoir une carte électronique
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 d'échange d'informations entre
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Les techniques d échange d informations entre l'ordinateur et son environnement externe sont appelées techniques d'Entrées/Sorties (E/S ou I/O pour Input/Output)
Micro-ordinateur 16 bits•
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Architecture des ordinateurs
Les éléments de l’ordinateur
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Ordinateur• Principes de fonctionnement :
– La mémoire principale (MP) permet de stocker de l'information (programmes et données)
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– Processeur exécute pas à pas les instructions composant les programmes.
Programme• Un programme est une suite d'instructions
élémentaires exécutées par le processeur.• Ces instructions correspondent à des
actions très simples :
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actions très simples :– comme additionner deux nombres,– lire ou écrire une case mémoire,– etc.
Ordinateur•
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Processeur• Les éléments
principaux :• Une horloge qui
rythme le processeur
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• Une unité de gestiondes bus
• Une unité d'instruction• Une unité d'exécution
Processeur
• Une horloge qui rythme le processeur. • A chaque TOP d'horloge le processeur
effectue une instruction (MIPS: Millions d'instruction par
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– (MIPS: Millions d instruction par seconde). Par exemple une fréquence de 100 Mhz effectue 100 000 000d'instructions par seconde.
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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 t tit é d ili i t l
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• Le processeur est constitué de silicium et le silicium coûte cher
• Il chauffe beaucoup. • Le processeur traite les informations
compliquées à l'aide d'instructions simples.
Processeur• Parallélisme
– Le parallélisme consiste à exécuter simultanément sur des processeurs différents des instructions relatives à un
ê
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même programme. – Cela se traduit par le découpage d'un
programme en plusieurs processus qui seront traités par des processeurs différents
Processeur• Pipelining
– Un programme comporte généralementdes portions de code (plus ou moinsgrandes) qui sont traitées de nombreusesf i l
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fois par le processeur.– Le pipelining consiste donc à éviter
d'avoir à réitérer de nombreuses fois desinstructions que l'on a déjà traitées enfournissant directement le résultat!
Processeur• Architecture CISC
– Complex Instruction Set Computer est utilisée par tous les processeurs de type x86 - Intel, AMD, Cyrix, ... Traitent des instructions complexes qui sont
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– Traitent des instructions 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
Processeur• Architecture RISC
– Reduced Instruction Set Computer n'a pas defonctions supplémentaires câblées.
• Programmes ayant des instructions simples.P ti l diffi il
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• Programmation plus difficile.• 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.
La mémoire principale• 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 é lt t i t édi i d é
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l'extérieur, résultats intermédiaires, données à transférer à l'extérieur.
• Ces mémoires sont à accès aléatoire (RAM : Random Acces Memory)
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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 é i é d ll l é i
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mémorisée dans une cellule mémoire• Les cellules sont groupées en mots de n bits
(n bits sont traités simultanément)
RAM• La mémoire est
divisée en emplacements de taille fixe (8 bits -byte) utilisés pour
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byte) utilisés pour stocker instructions et données
RAM• Pour pouvoir identifier
individuellement chaque mot on utilise k lignes d'adresse. La taille d'un bloc mémoire est donc
k
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2k.• Une ligne de commande
(R/W) indique si la mémoire est accédée en écriture ou en lecture
RAM• L'organisation des cellules à l'intérieur d'un
bloc correspond au schéma suivant, chaque ligne correspond à un mot de n bits :
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Technologie des mémoires vives• RAM dynamiques (DRAM)
– Type de mémoire très utilisé car peu coûteux. – Les boîtiers enferment une pastille de silicium
avec un très grand nombre de cellules binaires.
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– 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)
Technologie des mémoires vives• Mémoires vives statiques (SRAM)
– 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
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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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Types de barrettes de mémoire• Barrettes au format SIMM (Single Inline
Memory Module)– SIMM à 30 connecteurs, mémoires 8 bits pour
PC (286, 386)
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– 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
Types de barrettes de mémoire• Barrettes au format DIMM (Dual Inline
Memory Module) sont des mémoires 64 bits– Les barrettes DIMM possèdent des puces de
mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et t é l t 84 t d h ôté
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ont également 84 connecteurs de chaque côté, ce qui les dote d'un total de 168 broches.
Types de barrettes de mémoire
• Synchronous DRAM (SDRAM) est un type de DRAM synchronisé avec la f é d BUS
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fréquence du BUS et peut être lancé à 133 Mhz, trois fois plus rapide que la RAM conventionnelle et deux fois plus rapide que le DRAM.
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 une bande
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( ) ppassante 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.
La mémoire morte (ROM)• ROM (Read Only Memory)
- mémoire permettant de stocker des données en l'absence de courant électrique
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électrique• Différentes mémoires de
type ROM contiennent des données essentielles au démarrage :
La mémoire morte (ROM)
• 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
é i d l è i l'héb
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mémoire morte de la carte-mère qui l'héberge
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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
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– Cherche généralement le système d'exploitation sur le lecteur de disquette, puis sur le disque dur
La mémoire morte (ROM)• 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...)
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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)
Les types de ROM• ROM
– 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
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masque. C'est un circuit intégré dont le contenu est déterminé une fois pour toute au moment de la fabrication.
Les types de ROM• PROM
– 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
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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.
Les types de ROM• EPROM
– Les EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) sont des PROM pouvant être effacées. Ces puces possèdent une vitre permettant de laisser passer des rayons ultra
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permettant de laisser passer des rayons ultra-violets. Lorsque la puce est en présence de rayons ultra-violets d'une certaine longueur d'onde, les fusibles sont reconstitués, c'est-à-dire que tous les bits de la mémoire sont à nouveau à 1.
Les types de ROM
• EEPROM– Les EEPROM (Electrically
Erasable read Only Memory) sont aussi des PROM ff bl i l
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effaçables, par un simple courant électrique, c'est-à-dire qu'elle peuvent être effacées même lorsqu'elles sont en position dans l'ordinateur.
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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 é li é b d
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L'Effacement est réalisé par banques de mémoire plutôt que caractère par caractère comme dans les EEPROM, cela aide à diminuer leurs coûts de production.
Opérations sur la mémoire• 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
l t d t l é i l l à
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valeur et une adresse, et la mémoire range la valeur 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.
Hiérarchie mémoire•
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Mémoires caches• 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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Les registres et l'accumulateur• Le processeur utilise des registres pour
stocker temporairement une donnée, uneinstruction ou une adresse.
• Chaque registre (mémoire rapide) stocke 8,
IvMad, 2002-2005 35
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.
Les registres et l'accumulateur• Exemple : Ajouter 5 au contenu de la case
mémoire d'adresse 180– Le processeur lit et décode l'instruction ;– le processeur demande à la mémoire la contenu
d l' l t 180
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de l'emplacement 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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Architecture d'un processeur•
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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
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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.
Les BUS• Les informations échangées entre la
mémoire et le processeur circulent sur des bus
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Les BUS• Un bus est un ensemble de n fils
conducteurs, utilisés pour transporter nsignaux binaires
• Le bus d'adresse est un bus unidirectionnel : seul le processeur envoie des adresses
IvMad, 2002-2005 40
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.
Architecture du PC•
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La carte-mère• La carte-mère contient des éléments
embarqués• Le chipset, circuit qui contrôle la majorité des
ressources (interface de bus du processeur,mémoire cache et mémoire vive,
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p , ,slots d'extension,...)
• L'horloge et la pile du CMOS • Le BIOS• Le bus système
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La carte-mère• Facteur d'encombrement - la géométrie et
les dimensions• Boîtiers
• AT baby
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• AT full format • ATX • LPX • NLX
La carte-mère• Le chipset
– circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire; ...).
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– Certains chipsets intègrent une puce graphiqueou une puce audio
La carte-mère• L'horloge et la pile du CMOS
– L'horloge temps réel est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système.
– C ’est un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de
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impulsions (appelés tops d horloge) afin de cadencer le système.
– Fréquence de l'horloge (exprimée en Mhz) est le nombre de vibrations du cristal par seconde
La carte-mère• Le BIOS
– Le BIOS (Basic Input/Output System) est leprogramme basique servant d'interface entre lesystème d'exploitation et la carte-mère.
– Le BIOS est stocké dans une ROM ainsi il
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Le BIOS est stocké dans une ROM, ainsi ilutilise les données contenues dans le CMOSpour connaître la configuration matérielle dusystème
La carte-mère• Le processeur• La carte-mère possède un ou plusieurs
emplacement(s) pour le processeur• slot : connecteur rectangulaire dans lequel on
t l ti l t
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met le processeur verticalement • socket : connecteur carré possédant un grand
nombre de petits connecteurs sur lequel le processeur vient directement se poser
La carte-mère• 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-bit + 16-bit
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connecter des cartes 16 bit + 16 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
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La carte-mère•
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Architecture des ordinateurs
Représentation des données
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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 10
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nombre 5 était désigné par la lettre pi, 10 par la lettre delta, 100 par la représentation ancienne de la lettre H, 1 000 par la lettre cet 10 000 par la lettre µ.
Les notions numériques• Le système de
symboles numériques romain exprimait tous les nombres de 1 à 1 million avec sept
b lXL pour 40X pour 10
IX pour 9V pour 5
IV pour 4I pour 1
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symboles :
• Ils forment un système de notation numérique semi-positionnel. M pour 1000
D pour 500
CM pour 900C pour 100
XC pour 90L pour 50
Les notions numériques• Le système de notation numérique utilisé
dans la plupart des pays du monde est lesystème arabe.
• Mis au point par les Hindous, employé enInde au IIIe siècle av J -C
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Inde au III siècle av. J.-C.• Cette numération hindoue fût introduite
dans le monde arabe vers le VIIe apr. J.-C.• L'usage d'un tel système en Europe datent
de 976 apr. J.-C.
Les notions numériques• 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.
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L'utilisation d'un symbole pour zéro permit l'introduction de la notation positionnelle.
• Le nombre 123 se décompose :• (1x102)+(2x101)+(3x100) = 123
Codage de l'information• 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
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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).
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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.
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• On utilise la représentation binaire car elle est simple, facile à réaliser techniquement à l'aide de bistables.
Codage de l'information
•Hexadécimal
0 0000 0 01 0001 1 12 0010 2 23 0011 3 34 0100 4 45 0101 5 56 0110 6 67 0111 7 78 1000 10 89 1001 11 9
Décimal Binaire Octal
IvMad, 2002-2005 1
10 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F16 00010000 20 1017 00010001 21 1118 00010010 22 1219 00010011 23 1320 00010100 24 14
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
IvMad, 2002-2005 1
(101)2 1 x 2 + 0 x 2 + 1 x 2 4 + 0 + 1 5La notation ( )b indique que le nombre est écrit en base b.
Changements de bases• Passage d'une base quelconque à la base 10• Il suffit d'écrire le nombre et d'effectuer les
opérations en décimal :• (AB)16 = 10 x 161 + 11 x 160 = 160 + 11 = (171)10
E b 16
IvMad, 2002-2005 1
• En base 16 ;– A représente 10, – B - 11, – et F - 15).
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 = 22 022 11 2 + 0 > 0 22 / 2 11 0
IvMad, 2002-2005 1
22 = 11 x 2 + 0 => a1 = 0, 22 / 2 = 11 011 = 2 x 5 + 1 => a2 = 1, 11 / 2 = 5 15 = 2 x 2 + 1 => a3 = 1, 5 / 2 = 2 12 = 1 x 2 + 0 => a4 = 0, 2 / 2 = 1 01 = 0 x 2 + 1 => a5 = 1, 1 / 2 = 0 1
• 4410 => 1011002
Passage de la base 10 vers une base quelconque
• Exemple de conversion des systèmes de numération : Codage : base 10 -> base b (où b = 2, b = 16)
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3
Le cas des bases 2, 8 et 16
• 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
IvMad, 2002-2005 1
consécutifs. Par exemple :(10011011)2 = (1001 1011)2 = (9B)16
• Chaque chiffre en base 8 (23) représente un paquet de 3 bits consécutifs. Par exemple :(1110111)2 = (1 110 111)2 = 1678
Transcodage
• Transcodage : base b1 -> base b2• Deux solutions possibles :1. • décodage : base b1 -> base décimale, suivit de codage : base
décimale -> base b2; 2. • transcodage direct avec les difficultés de calculs en base b1 ou
base b2;
IvMad, 2002-2005 1
base b2; 3. • Cas particulier de transcodage où b2 = b1p
exemple_1 : b1 = 2, b2 = 16, p = 4(0001 0000 0101)2 -> (105)16exemple_2 : b1 = 2, b2 = 8, p = 3(100 000 101)2 -> (405)8
Passage de la base 10 vers une base quelconque
• Decimal Binary Hexa Decimal Binary Hexa0 0000 0 8 1000 81 0001 1 9 1001 92 0010 2 10 1010 A3 0011 3 11 1011 B4 0100 4 12 1100 C5 0101 5 13 1101 D6 0110 6 14 1110 E
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6 0110 6 14 1110 E7 0111 7 15 1111 F
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 un nombre hexadecimal : ");
IvMad, 2002-2005 1
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);}
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);
IvMad, 2002-2005 1
putchar(' ');n++;if (n >= 20) {
putchar('\n');n = 0;
}}printf("\n--------------------------------\n");
}
Les conversions en C• void dec2bin(int dec, char *bin) {
int k = 0, n = 0, r;char temp[32];
do {r = dec % 2; // reste de la divisiondec = dec / 2; // enlever un chiffretemp[k++] = r + 0x30; // code de ‘0’
IvMad, 2002-2005 1
} while (dec > 0);
while (k >= 0) {bin[n++] = temp[--k];// inverser le contenu
}bin[n-1] = 0; // fin avec NULL
}
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La table ASCII
IvMad, 2002-2005 1
La table ASCII
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La table ASCII
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La table ASCII
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La table ASCII
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UNICODE• L'Unicode spécifie un numéro unique pour
chaque caractère pour tout plates-formes, logiciels et langues.
• Fondamentalement, les ordinateurs ne comprennent que les nombres. Ils codent les
IvMad, 2002-2005 1
p qlettres et autres caractères sous formes de nombres.
• Avant l'invention d'Unicode, des centaines de systèmes de codage de caractères ont été créés.
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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
IvMad, 2002-2005 1
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.
UNICODE
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UNICODE
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Architecture des ordinateurs
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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;
IvMad, 2002-2005 2
;– processus; – le temps; – les interactions homme-ordinateur; – les périphériques (clavier, écran, liaisons
réseau, imprimante, disque dur, etc).
Système d’exploitation• Le rôle principal du système d'exploitation
est d'isoler les programmes des détails du matériel.
IvMad, 2002-2005 3
Système d’exploitation
• Les systèmes d'exploitation les plus répandus sont les suivants :
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.
• Il est responsable de la gestion du matériel : clavier écran disques durs liaisons séries
IvMad, 2002-2005 5
clavier, écran, disques durs, liaisons séries et parallèles.
• Le programme du BIOS se trouve en mémoire morte (ROM).
Système d’exploitation• Les fonctions du BIOS
– on peut considérer le BIOS comme une librairie de fonctions.
– Chaque fonction effectue une tâche bien précise.
IvMad, 2002-2005 6
précise.– L'appel de l'une de ces fonctions constitue un
appel système.
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2
Système d’exploitation• Appel système : instruction INT n• Le déroulement de INT n se passe comme
suit : – Sauvegarde les indicateurs du registre d'état sur
la pile;
IvMad, 2002-2005 7
p ;– 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.
Système d’exploitation• 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
IvMad, 2002-2005 8
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.
Les registres
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Unité centrale de traitement
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Système d’exploitation• Description de quelques fonctions DOS
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Saisie et affichage d’un caractère• Les fonctions 01h et 02h
assume CS:Code Code segment use16main: mov AH, 01H ; saisie au clavier
int 21h ; le caractère lu arrive dans AL
DL AL
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mov DL, ALmov AH, 02H ; affichageint 21h ; lu dans DLmov ah, 4Ch ; stop programmeint 21h ; return au DOS
Code EndsEnd main
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Affichage de tous les caracteres jusqu'à la fin de ASCII• Code segment use16
assume CS:Codemain: mov AH, 01h ; saisie
int 21h ; caractere dans ALfor: mov DL, AL ; met caractere dans DL
mov AH, 02h ; affichageint 21h ; caractere dans DLinc AL ; incrementer AL
IvMad, 2002-2005 13
inc AL ; incrementer ALcmp AL, 7Bh ; comparer AL avec '{'je fin ; si egal alors finjmp for ; sinon continue
fin: mov ah, 4Ch ; retour DOSint 21h
Code EndsEnd main
Minuscule, Majuscule• Code segment use16
assume CS:Codemain: mov AH, 01h ; saisie
int 21h ; le caractère dans ALsub AL, 61h ; code 'a'add AL, 41h ; code 'A'mov DL, AL ; ranger en DLmov AH, 02h ; affichage
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mov AH, 02h ; affichageint 21hmov ah, 4Ch ; retour DOSint 21h
Code EndsEnd main
Minuscule, Majuscule et les masques
• Le code binaire des lettres majuscules présente un sixième bit 0 stable :A => 01000001; Z => 01011010Le code binaire des lettres minuscules présente un sixième bit 1 stable :a => 01100001; z =>01111010Alors, si on change le sixième bit d'une majuscule à 1 on
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Alors, si on change le sixième bit d 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.
Minuscule, Majuscule et les masques
• 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 => 01100001AND 11011111-------------
IvMad, 2002-2005 16
A => 01000001
Minuscule, Majuscule et les masques• code segment use16assume cs:codemain: mov ah, 01h ; saisie
int 21hand al, 11011111b ; masquemov dl, almov ah, 02h ; affichageint 21h
IvMad, 2002-2005 17
int 21hmov ah, 4Ch ; returne au DOSint 21h
code endsend main
Opérations arithmétiques• ; la somme de deux entiers de 16 bits
data SEGMENT USE16A DW 10 ; défini un mot (16 bits) B DW 1789 ; défini un mot (16 bits) R DW ? ; défini un mot (16 bits)
data ENDScode SEGMENT USE16
ASSUME DS:data, CS:codeinclude proc.inc ; le code de 'affdecimal'
debut: MOV AX, data ; charge 'data' en AX
IvMad, 2002-2005 18
, ; gMOV DS, AX ; initialise DSMOV AX, A ; met A en AXADD AX, B ; ajoute B à AXMOV R, AX ; range resultat en mémoirecall affdecimal ; affiche des entiersMOV AH, 4CH ; Retour au DOS:INT 21HCode ENDSEND debut
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Boucle• CODE segment use16 ; Segment de code
assume cs:CODESTART: ; Début du programme
MOV CX, 2000 ; met le compteur à 2000MOV AL, 2Eh ; charche AL avec '.‘MOV DL, AL ; met AL dans DL
Repeat:MOV AH, 02h ; prend '.' de DLINT 21h ; affiche à l’écran DEC CX ; CX—
IvMad, 2002-2005 19
;CMP CX, 0 ; CX == 0?JG Repeat ; Si plus grand loop!MOV AX, 4C00h ; Retour au DOS INT 21H
CODE endsEND START
Affichage d’un octet en binaire• On traite la valeur contenue dans un registre de 8 bits
On utilise un masque égal à 10000000bOn réalise le test AND avec la valeur du registreOn boucle l’opération par un décalage de 1 bit à gauche
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 fait un saut à MonLabel
IvMad, 2002-2005 21
si CX <> 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
Affichage d’un octet en binaire• assume CS:CodeCode segment use16main: mov BL, 19 ; à coder en binaire
mov CX, 8 ; compteur de bouclemasque: test BL, 10000000b
JNZ bit1 ; Jump if not Zerobit0: mov DL, "0"
jmp affi
IvMad, 2002-2005 22
bit1: mov DL,"1"aff: mov AH, 02h ; affichage d'un bit
int 21hSHL BL, 1 Loop masque mov ah,4Chint 21h
Code EndsEnd main
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
IvMad, 2002-2005 23
• Le poid fort est lu en premier; il faut décaler ses bits à gauche à chaque entrée suivante :76 = 7*101+6*100
Lire des nombres
• 7610 = 01001100b (7 -> 0111; 6 -> 0110)• 0000 0111 << 1N1 -> 0000 1110 << 1
0001 1100 << 10011 1000
+ N1->0000 1110
IvMad, 2002-2005 24
+ N1 >0000 11100100 0110
+ 6 ->0000 01100100 1100 -> 76
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Lire des nombres• assume CS:Code, DS:Data
Data Segment use16N1 db ?
Data EndsCode segment use16main: mov AX, Data
Mov DS, AXMov N1, 0
lire: mov AH, 01h SHL N1, 1int 21h Mov BL, N1
IvMad, 2002-2005 25
,Cmp AL, "0" SHL BL, 1JB fin SHL BL, 1Cmp AL, "9" Add N1, BLJA fin Add N1, ALSub AL, "0" jmp lire
fin: mov ah, 4Chint 21h
Code EndsEnd main
Système d’exploitation
• Le code du programme suivant lit un caractère au clavier et l'affiche en majuscule :
IvMad, 2002-2005 26
Langage C et Assembleur
• Assembleur dans les programmes C sur PC– Voici un exemple en
langage C :
IvMad, 2002-2005 27
g g– Le programme fait
décalage à gauche d’un bit, ce qui donne une multiplication par 2
– Le résultat est 40 pour la variable A
Système d’exploitation• Modification d'un vecteur d'interruption en
langage C– On modifie un vecteur d'interruption pour
installer un traitant d'interruption, "fonction" appelée par l'instruction INT n
IvMad, 2002-2005 28
– void interrupt un_traitant();– 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.
Système d’exploitation• Le système d'exploitation DOS comprend:
– Le fichier MSDOS.SYS contient des routines d'accès aux lecteurs de disquettes, aux répertoires et au fichiers.
– Le BIOS est l'interface qui commande les
IvMad, 2002-2005 29
Le BIOS est l 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
Système d’exploitation• Chargement de DOS:
– Les fichiers systèmes IO.SYS et MSDOS.SYS sont chargés en RAM,
– MSDOS.SYS appelle le fichier CONFIG.SYS, • qui charge COMMAND.COM,
IvMad, 2002-2005 30
q g ,• qui lui appelle l 'AUTOEXEC.BAT.
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Système d’exploitation• Rendre un disque utilisable:
– il faut partitionner le disque dur, et rendre active une partition;
– le formatage logique de ou des partitions Le formatage va créer le Boot et l'écrire créer 2
IvMad, 2002-2005 31
– Le formatage va créer le Boot et l'écrire, créer 2 FAT et créer le Directory.
Système d’exploitation• Le MBR (Master Boot Record)
– secteur 1 du cylindre 0 de la tête 0 – pour partager un disque dur entre plusieurs
système d'exploitationle secteur amorce de partition principale permet
IvMad, 2002-2005 32
– le secteur amorce de partition principale permet au secteur amorce des partitions actives de prendre le contrôle du disque dur.
Système d’exploitation• 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 d d f d h i
IvMad, 2002-2005 33
commandes de formatages de haut niveau des systèmes d'exploitation
• Ce secteur spécial contient un programme et des tables de données
Système d’exploitation• La FAT
– 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 t l l è d' l i i
IvMad, 2002-2005 34
secteurs auquel le système d'exploitation 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.
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 d'entrées du répertoire racine est
IvMad, 2002-2005 35
Le nombre d entrées du répertoire racine est limité et contient 512 entrées pour le disque dur (FAT 16 Bits).
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Architecture des ordinateurs
IvMad, 2002-2004 1
6Les périphériques
Les périphériques• Les périphériques d'entrées/sorties les plus
couramment utilisés sont : – clavier, – souris,
IvMad, 2002-2004 2
– écran et gestion des modes graphiques, – disques durs, – imprimantes, – autres mémoires secondaires.
Les terminaux• Terminaux interactifs
– Un terminal interactif permet l’utilisation des ressources d’un ordinateur distant.
– La communication se fait à l'intermédiaire d'un écran d'un clavier et éventuellement d'une souris
IvMad, 2002-2004 3
écran, d un clavier et éventuellement d une souris.
Les claviers• Les claviers
– Il existe deux types de claviers : • mécanique • à membrane
IvMad, 2002-2004 4
• à membrane.
Les claviers• Un clavier mécanique
– Une matrice de boutons poussoirs situés au-dessus d'un réseau de fils organisé en lignes et colonnes.
– La touche enfoncée réalise un contact à
IvMad, 2002-2004 5
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.
Les claviers• Un clavier à membrane est constitué de quatre
couches.– 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
IvMad, 2002-2004 6
– La troisième est un circuit souple de pistes avec des bosses au niveau des touches et des trous.
• 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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2
Les claviers
IvMad, 2002-2004 7
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).
IvMad, 2002-2004 8
Les types de claviers
• Le clavier à 83 touches, de type PC/XT. Lacommunication entre le clavier et l'unité centraleétant à sens unique le clavier ne pouvait pascomporter d'afficheur de type LED.
IvMad, 2002-2004 9
Les types de claviers
• Le clavier à 94 touches, de type PC/AT à partir de 1984. Ce clavier est bidirectionnel.
IvMad, 2002-2004 10
Les types de claviers• Le clavier à 102 touches, appelé aussi
clavier étendu pour les nouveaux ordinateurs compatibles IBM lancés en 1986.
IvMad, 2002-2004 11
Les types de claviers• 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.
IvMad, 2002-2004 12
fonctionnalités de Windows.
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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 puishorizontalement par des champs électriques;l'impact de ces électrons sur l'écran constitué
IvMad, 2002-2004 13
l impact de ces électrons sur l écran, constituéd'une fine couche de phosphore sur du verre,allume un petit point.
• Le signal vidéo est donc défini par deuxfréquences importantes : la fréquence debalayage horizontal et la fréquence de balayagevertical.
Les écrans et l'affichage•
IvMad, 2002-2004 14
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
IvMad, 2002-2004 15
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
Les écrans et l'affichage• 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 ( idéo)
IvMad, 2002-2004 16
périodiquement la mémoire de trame (vidéo).
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.
IvMad, 2002-2004 17
Ecrans à cristaux liquides• 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 d'alignement aux
IvMad, 2002-2004 18
Une seconde plaque d 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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Les souris• La plupart des souris actuelles sont
optoélectroniques.
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Les imprimantes• L'imprimante est un outil indispensable
pour fournir les résultats des applications. – Imprimantes à impact de marteaux– Imprimante à marguerite
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– Imprimantes à aiguilles ou matricielle– Imprimantes thermiques– Imprimantes à jet d'encre– Imprimantes à laser
Les imprimantes• Imprimantes à impact de marteaux :
– 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 Le papier avance ligne
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métallique et le 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).
Les imprimantes• Imprimante à marguerite
– 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, un ruban
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gimbibé 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
Les imprimantes• 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 sont lancées
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gpar de petits électro-aimants. Elle frappent ainsi le ruban encreur situé entre la tête et le papier.
Les imprimantes• Imprimantes thermiques
– 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
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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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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 vers le papier avec une grande
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g gprécision. La résolution varie entre 200 ppp et 400 ppp.
Les imprimantes• 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
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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.
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 l'absence d'alimentation électrique.
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l absence d alimentation électrique.– les disquettes – les disques durs– les CD - ROM– et divers types de bandes magnétiques
Mémoires secondaires• 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' h él é i éé
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l'aide d'un champ électromagnétique créé par une bobine.
Mémoires secondaires• Densité d'enregistrement magnétique
– 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).
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Mémoires secondaires• Les disques durs
– capacité,– mémoire cache– nombre de données par plateaux
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– Interfaces (IDE, SCSI).
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Mémoires secondaires• Principe d'un disque dur
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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).
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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 d'extension en 16 bits et en parallèle. On peut y
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p p yconnecter 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)
Mémoires secondaires• 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.
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• 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.
Mémoires secondaires• Lecteurs de CD-ROM
– Les CD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory) - des mémoires secondaires
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mémoires secondaires en lecture seule. Leur capacité est de 650 Mo ou 700 Mo (soit l'équivalent de 450 disquettes).
Mémoires secondaires• Le principe de la lecture des CD-ROM
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Les périphériques• Le modem
– Le modem est utilisé pour transférer des informations entre ordinateurs (2 à la base) via les lignes téléphoniques.
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Les périphériques• Le port USB (Universal Serial Bus)
– Les ports USB supportent le Hot plug and play. Ainsi, il est possible de brancher les périphériques sans éteindre l’ordinateur (branchement à chaud).
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– 128 périphériques (27) peuvent être connectés simultanément à un port de ce type.
– A raison de 5 m de câble maximum entre deux périphériques.
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.
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– il est possible d’adresser 65535 périphérique se basant sur edresses de 16 bits.
– Conexion par cable à six fils.