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Structure interne des ordinateurs Section B IFT-17583 ©Pierre Marchand, 2001, tous droits réservés.

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1 Structure interne des ordinateurs Section B IFT ©Pierre Marchand, 2001, tous droits réservés

2 ©Pierre Marchand, Qui suis-je ? Jacques Tang Bureau : xxxx du pavillon Adrien-Pouliot Téléphone : , poste Courriel : Pierre Marchand Bureau : 3958 du pavillon Adrien-Pouliot Téléphone : , poste 7409 Téléavertisseur : Télécopieur : Courriel : Page web pour le cours:

3 ©Pierre Marchand, Objectifs Pourquoi étudier la structure interne des ordinateurs ??? Pour être en mesure de conseiller votre employeur ou vos clients sur le matériel informatique le plus approprié. Pour mieux comprendre lordinateur, mieux le programmer et mieux le déboguer.

4 ©Pierre Marchand, Plan Historique et présentation générale Représentation interne des informations Données non numériques Données numériques: Entiers positifs ou nuls Entiers négatifs Nombres fractionnaires Circuits logiques Logique combinatoire Logique séquentielle

5 ©Pierre Marchand, Plan Mémoires Mémoire centrale Mémoire cache Mémoire auxiliaire Unité centrale de traitement Superordinateurs et microprocesseurs Entrées / Sorties Téléinformatique et réseaux Systèmes d exploitation

6 ©Pierre Marchand, Plan Assembleur Architecture du Pentium Outils de programmation Types de données Structures de contrôle Instructions de base Instructions arithmétiques Conversions La pile Interruptions Assembleur standard, directives dassemblage et macros.

7 ©Pierre Marchand, Évaluation Examens Examen 1 -le samedi 17 mars 2001, de 9h00 à 12h00, portant sur les unités 1 à 7 inclusivement et comptant pour 30% de la note finale Examen 2 -le samedi 28 avril 2001, de 9h00 à 12h00, portant sur les unités 1 à 13, mais principalement sur les unités 8 à 13 et comptant pour 40% de la note finale. Les examens sont à livre ouvert.

8 ©Pierre Marchand, Évaluation Travaux pratiques Quatre travaux pratiques comptant pour 7,5% chacun. ï 1 er Travail :2 février 2001 ï 2 e Travail :3 mars 2001 ï 3 e Travail :2 avril 2001 ï 4 e Travail :28 avril 2001

9 ©Pierre Marchand, Bibliographie Manuels obligatoires Architecture et technologie des ordinateurs, 3 e édition, P. Zanella et Y. Ligier, Dunod, ISBN: X. Supplément par P. Marchand Autres manuels recommandés Structure interne des ordinateurs, Bui Minh Duc, Zeus, ISBN: Structured Computer Organization, 4th Edition, A.S. Tanenbaum, Prentice-Hall, ISBN:

10 ©Pierre Marchand, Bibliographie Pour lassembleur: The 80x86 IBM PC and Compatible Computers (Volumes I & II) Assembly Language, Design and Interfacing, 2nd Edition. M.A. Mazidi, J.G. Mazidi, Prentice-Hall, ISBN: Introduction to Assembly Language Programming. S. P. Dandamudi, Springer-Verlag ISBN :

11 ©Pierre Marchand, Bibliographie Autres Computer Organization and Architecture, 4th Edition, W. Stallings, Prentice-Hall, ISBN: X. Computer Organization & Design, 2nd Edition, D.A. Patterson & J. L. Hennessy, Morgan Kaufmann, ISBN: Architecture des ordinateurs, I. Dancea et P. Marchand, Gaëtan- Morin, ISBN:

12 ©Pierre Marchand, Formule pédagogique Cours Les mardis : Structure interne Les jeudis : Assembleur à compter de la 4 e semaine. Travaux Dépannages : à déterminer

13 ©Pierre Marchand, Formule pédagogique Page Web Guide Supplément FAQ Exercices Travaux et examens

14 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Objectifs: À la fin de cette unité : -vous aurez pris connaissance de l'évolution phénoménale de l'ordinateur depuis ses débuts. -vous connaîtrez l'origine des différents systèmes de numération utilisés de nos jours : binaire, décimal, sexagésimal; -vous comprendrez pourquoi on utilise encore le binaire en infor- matique; -vous connaîtrez les composantes essentielles de la Machine de von Neumann.

15 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Objectifs Vous aurez également une vue d'ensemble de l'organisation générale d'un ordinateur. Pour y arriver, vous devez maîtriser les objectifs suivants : -décrire les différents types de réseaux informatiques; - définir ce que sont une unité centrale de traitement (CPU), une mémoire centrale, une unité de commande, une unité arithmétique et logique, des unités d'entrée/sortie, des unités périphériques; -expliquer pourquoi on utilise un code de 7 à 8 bits pour représenter les caractères; -expliquer ce qu'est une cellule de mémoire, un mot mémoire, une adresse, un registre; -décrire les unités de capacité d'une mémoire : K, M, G, T et P, et les unités de mesure de temps très courts : ms, µs, ns, ps.

16 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 1. Historique Lire le chapitre 1 du livre de Zanella et Ligier. Lire la page Historique sur le site Web. 2. Présentation générale 2.1 Ordinateur et informatique Ordinateur / computer Système informatique = ordinateur + logiciels

17 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.2 Principaux éléments d un ordinateur Unité centrale Cédérom ou DVD Disque dur Disquette Clavier Souris Écran ou projecteur Modem Scanner Carte de son Images et vidéo Fax modem Ports SCSI, USB, etc.

18 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Réseaux WAN MAN LAN WWW (Internet)

19 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.3 Valeurs et acteurs de référence Unités de mesure de capacité Kilo = = 1024 Méga = = Giga = = Tera = = Peta = = Unités de mesure de temps ms = milliseconde = s = 0,001 s µs = microseconde = s = 0, s ns = nanoseconde = s = 0, s ps = picoseconde = s = 0, s

20 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Stockage Réseau Ordinateur Bus Logiciel Mémoire RAM CPU (disque dur, …) 250 MB à 10 GB Intel : Pentium SGI-MIPS: R10000 Sun: UltraSparc Motorola-IBM-Apple: PowerPC MHz b : bit B : Byte (= octet = 8 bits) bps : bits par sec Mbps : mégabits par sec MB ou Mbytes ou Mo Ethernet: 10 Mbps Fast Ethernet; 100 Mbps FDDI: 100 Mbps ATM: Mbps Gigabit Ethernet : 1 Gbps SCSI: 4 Mbps Firewire : 400 Mbps Systèmes dexploitation Navigateur Internet 32 à 256 MB Quelques éléments typiques dun ordinateur personnel

21 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Loi de Moore Transistors Pentium Pentium Pro Pentium III, Itanium Pentium IV

22 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Loi de Moore DRAM (bits)

23 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Évolution de la famille Intel DateMicroprocesseurTransistors LargeurBusFréquence traits(bits) m4108 KHz m82 MHz m168 MHz ,5 m1610 MHz ,0 m3225 MHz ,8 m3233 MHz 1993Pentium ,8 m32100 MHz 1996Pentium Pro ,32 m64200 MHz 1999Pentium III ,25 m 641,13 GHz 2000Itanium ,18 m 128? 2001Pentium IV?0,18 m 64> 1 GHz

24 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Principaux acteurs du monde de linformatique Intel IBM SGI Motorola Sun HP NEC Hitachi Fujitsu Apple Microsoft Oracle Netscape Cisco 3Com Bay Networks Novell Logiciel (Applications) Réseau (Networking) Traitement (Computing)

25 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.3 Valeurs et acteurs de référence Que sera lordinateur de demain ? Quel sera le rôle des Network Computers ? Ordinateurs optiques ? 2.4 Utilisation des ordinateurs Programmes système : fonctions de base de lordinateur Programmes dapplication –Calcul scientifique –Gestion –Conduite de processus Système dexploitation

26 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.5 Développement de logiciel Cycle de vie du logiciel –Compréhension du problème –Spécification du système –Conception –Programmation –Tests et validation –Entretien ou maintenance Documentation en parallèle Programme, algorithme Langages de programmation Compilation, édition de liens et chargement

27 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.6 Principes de fonctionnement Ordinateur Unité de contrôle ou Unité de commande Unité arithmétique et logique ou Unité de traitement ou Unité de calcul Unité centrale de traitement Mémoire Cache Instructions Données Mémoire centrale ou principale Unités dentrée/sortie ou dI/O Contrôleur de périphériques Carte réseau

28 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale Autre représentation Périphériques Bus d adresses Bus de contrôle Bus de données CPU Mémoire Centrale Unité d E/S

29 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.6 Principes de fonctionnement CPU Unité de calcul résultat opérandes Unité arithmétique et logique Registres Reg AdrReg Mot RIPC ou CO Unité de commande Décodeur État Séquenceur Horloge Mémoire centrale résultats mot mémoire adresse instruction

30 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.6 Principes de fonctionnement Mémoire centrale Contenu: Instructions Données ASCII Bit Caractère/octet/byte Mot-mémoire = unité dinformation adressable Adresse Contenu dune adresse

31 ©Pierre Marchand, Unité 1: Historique et présentation générale 2.6 Principes de fonctionnement Mémoire centrale Lecture -> linformation va vers le processeur Écriture -> linformation va vers la mémoire Capacité, exprimée en Ko, en Mo ou en Go, dépend du nombre de bits dadresses. RAM ou mémoire vive, accès aléatoire Registres: registre dadresses, registre de données Mémoire cache Unités dentrée/sortie Unités périphériques


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