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GIF-1001 Cours 1, p.1 Etienne Tremblay Ordinateurs, Structure et Applications GIF-1001 Université Laval, Hiver 2010 Introduction et Cours 1, Formats de.

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1 GIF-1001 Cours 1, p.1 Etienne Tremblay Ordinateurs, Structure et Applications GIF-1001 Université Laval, Hiver 2010 Introduction et Cours 1, Formats de données.

2 GIF-1001 Cours 1, p.2 Contenu du cours Matériel et fonctionnement général dun ordinateur –Avec données et formats de données –Avec intro à larchitecture interne dun microprocesseur Assembleur Systèmes dexploitations en général Ports externes Architectures parallèles

3 GIF-1001 Cours 1, p.3 Matériel du cours et Ressources Notes de cours (Acétates) Livres (Irv Englander ou William Stallings) Notes de cours additionnelles Autres livres Internet!!! Disponibilités: au bureau PLT-1114f mercredi de 15h30 à 16h30, toujours disponible par sauf 24h avant les examens Dépanneurs

4 GIF-1001 Cours 1, p.4 Examens et Laboratoires 2 Examens (40% + 40%) –Mercredi, le 10 mars 2007 –Mercredi, le 28 avril 2007 Laboratoires (20%) –Laboratoire sur les microprocesseurs et la mémoire –Laboratoires dassembleur –Laboratoire de fin de session

5 GIF-1001 Cours 1, p.5 Historique des ordis Labaque (500 b.c.), Grecques et romains, pour des calculs « simples » Prototype de calculatrice (1642), Blaise Pascal, invention jamais réalisée Cartes perforées (1801), Joseph Marie Jacquard, industrie du textile Analytical engine (1833+), Charles Babbage, contiens tous les éléments dun ordi ABC (1939), Atanasoff-Berry, totalement électronique et digital (tubes sous vide), recherches en physique. Mark I (1944), Howard H. Aiken, avec des relais ENIAC (1946), Electronic Numerical Integrator And Computer, Mauchly et Eckert, premier ordinateur reconnu, calcul de balistique. 1945: Architecture Von Neumann (Structure générale dun ordinateur valide encore aujourdhui). EDVAC et IAS (1951, 1952), Ordinateurs avec tubes sous vides basés sur larchitecture de Von Neumann Plusieurs ordinateurs avec des circuits à transistors (sans tubes sous vides) voient le jour. 1962: Une sonde de la Nasa, Mariner I, sécrase en raison dune erreur de programmation, $ (U.S.) à leau. 1971: premier microprocesseur (4004 dIntel) 1973: Micral en France avec 8008 dIntel, premier ordinateur avec microprocesseur. 1974: Le 8080 est le premier microprocesseur tout usage apparaît Aujourdhui. Le nombre dordinateurs apparus est trop grand pour être listé ici. Lévolution des ordinateurs a suivi la loi de Moore.

6 GIF-1001 Cours 1, p.6 La loi de Moore Gordon Moore, co-fondateur dIntel, a établi, en 1965, que le nombre de transistors par pouce carré double à tous les 18 mois. Lénoncé de la loi de Moore peut être interprété de diverses façons. Toutefois, il est certain que la puissance des ordinateurs évolue sur une échelle logarithmique en fonction du temps. Certaines composantes comme les disques durs ont suivi des lois analogues à la loi de Moore pendant un temps. Selon IBM et selon les développement technologiques récents, la loi de Moore durera encore quelques années (au moins jusquà 2012!) Figure tirée de Wikipedia

7 GIF-1001 Cours 1, p.7 Les formats de données Toutes les données dun ordinateur sont exprimées par des bits valant 0 ou 1. 8 bits forment un byte (octet ou char) pouvant représenter 2^8 = 256 valeurs. 1 Kilobyte (1 ko) est 1024 bytes ou, encore, 8192 bits. 1 MegaByte est 1024 Ko… Les mots « short, integer et long » expriment une valeur entière contenue sur un nombre croissant de bytes (1,2,4 ou 2,4,8 ou …). Comment sont exprimés les entiers, les entiers signés et les fractions?

8 GIF-1001 Cours 1, p.8 Nombres entiers positifs et bases Un « unsigned char » est un byte valant de 0 à 255 d. En binaire 255 d vaut b et FF h Pour obtenir la représentation dun nombre dans une base précise, il faut diviser par la valeur de la base. La multiplication peut être utilisée pour convertir en base 10. Exemple: convertir d en base 16. Le résultat est 5A6B.

9 GIF-1001 Cours 1, p.9 Nombre entiers négatifs Représentation signe et magnitude: –Le premier bit est le signe (0 pour positif), le reste est la magnitude (ex: b vaut -93) Représentation complément 2 –Le premier bit vaut –(2^nombre de bits), le reste est additionné comme une valeur positive (ex: b vaut = -35). –Autre façon de le voir: pour changer le signe dun nombre, il faut en faire le compléement (inverser tous ses bits) et ajouter 1 (doù le nom complément 2). (ex: 35 est b, si on fait le complément + 1, on obtient = b, ce qui est bien -35)

10 GIF-1001 Cours 1, p.10 Add, Sub, Carry et Overflow La soustraction dun nombre positif est similaire à laddition dun nombre négatif. Laddition avec la représentation signe et magnitude est complexe, car lopération à effectuer dépend du signe. Laddition en complément 2 seffectue toujours de la même manière: comme une addition traditionnelle. Il sagit de la même chose pour les soustractions. La condition Carry est rencontrée lorsquune retenue (carry) existe à la fin de lopération daddition. Ce drapeau indique également un emprunt (borrow) lors dune soustraction. La condition Overflow est rencontrée lorsque laddition de deux nombres produit un nombre trop grand pour être représenté. En complément 2, cela se produit lorsque laddition de 2 nombres de même signe donnent un nombre de signe opposé.

11 GIF-1001 Cours 1, p.11 Fractions (1/2) La norme IEEE 754 a été adoptée universellement pour les fractions sur 32bits (4 bytes) et 64 bits. Chaque fraction est représentée, en binaire par un signe, un exposant et une mantisse. –Un bit dit si le nombre est positif ou négatif –Quelques bits donnent lexposant du nombre. Ils disent sont ordre de grandeur. –Les autres bits, la mantisse, détaillent le nombre. La mantisse détermine la précision de la valeur représentée. Sur 32 bits, la plupart des nombres sont représentés ainsi: –Valeur = (-1) signe *2 exposant *1.mantisse –Exposant est sur 8 bits, non-signé (donc de 0 à 255) –Mantisse est sur 23 bits. Le premier bit vaut 2 -1, le deuxième bit vaut 2 -2 et le dernier bit vaut On peut comparer la représentation binaire des fractions à la notation exponentielle en décimal. –En décimal, le nombre E3 (-349d) à un signe de -1, un exposant de 3 et une mantisse de 349. * Tiré de

12 GIF-1001 Cours 1, p.12 Fractions (2/2) Résumé de la norme sur 32 bits: * Tiré de Quelques valeurs spéciales (-0, NaN, infini) peuvent être représentées en binaire daprès la norme.

13 GIF-1001 Cours 1, p.13 ASCII, UNICODE et Chaîne de char ASCII = American Standard Code for Information Interchange LASCII est une table reliant un caractère dimprimerie à une valeur de 0 à FF. LUnicode est une table reliant un caractère dimprimerie à une valeur entre 0 et FFFF La table ASCII a été créée par un américain La chaîne de caractère la plus élémentaire est un tableau de bytes.

14 GIF-1001 Cours 1, p.14 BIG/LITTLE ENDIAN La taille minimum dune donnée stockée sur un disque est habituellement 1 byte. Les données ayant plusieurs bytes (integer, long, float) peuvent être emmagasinée de 2 façons: –Little endian: le byte le moins significatif est placé à la plus petite adresse dans la mémoire –Big endian: le byte le moins significatif est placé à la plus haute adresse dans la mémoire

15 GIF-1001 Cours 1, p.15 Références et exercices Références –Irv Englander: Histoire des ordinateurs (Section 1.6), Formats de données (Chap.3 et 4.2) –William Stallings: Chapitre 9 Exercices –Irv Englander: Chapitre 3


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