La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

1 Introduction Historique et évolution des ordinateurs Pr. Omar Megzari Département de Mathématiques & Informatique

Présentations similaires


Présentation au sujet: "1 Introduction Historique et évolution des ordinateurs Pr. Omar Megzari Département de Mathématiques & Informatique"— Transcription de la présentation:

1 1 Introduction Historique et évolution des ordinateurs Pr. Omar Megzari Département de Mathématiques & Informatique

2 Ch. 12 Définitions n INFORmation autoMATIQUE u Science du traitement automatique de linformation u Ensemble des applications de cette science, mettant en œuvre des matériels (ordinateurs) et des logiciels n Système Informatique u matériel (hardware) + du logiciel (software)

3 Ch. 13 Définitions n Ordinateur : « machine à calculer » (calculateur) électronique dotée de mémoires, de moyens de traitement des informations, capable de résoudre des problèmes grâce à lexploitation automatique de programmes enregistrés n Programme : ensemble séquentiel dinstructions rédigées pour que lordinateur puisse résoudre un problème donné n Logiciel : ensemble de programmes relatif à des traitements d'informations (ex. Windows, Word...)

4 Ch. 14 Ordinateur et changements technologiques n Première génération: Tubes électroniques (lampes à vide) n Deuxième génération: transistors n Troisième génération: circuits intégrés n Quatrième génération: microprocesseurs. n Cinquième génération: intelligence artificielle.

5 Ch. 15 Premier micro-ordinateur 1973: Micral-N de R2E C'est le premier micro- ordinateur du monde, il a été inventé par A. TRUONG, fondateur de R2E: une petite société française Le Micral N et sa carte unité centrale

6 Ch. 16 ENIAC pesait 30 tonnes

7 Ch. 17 Disposé en une sorte de U de 6 mètres de largeur par 12 mètres de longueur.

8 Ch. 18 Première génération n Ordinateur à cartes perforées et à bandes magnétiques n Programmation physique en langage machine n Calcul numérique (trigonométrie) n Appareils immenses, lourds, énergie élevée n Utilisation de tubes à vide et à mémoires à tambour magnétique n Prix élevé / capacité et performance. ENIAC (1946) ILLIAC (1946)

9 Ch. 19 Deuxième génération n Utilisation de transistors et des mémoires à ferrite. n Transistor => augmentation de la fiabilité n Utilisation de mémoires de masse pour le stockage périphériques. n Temps daccès moyen (de lordre de la micro- seconde). n Fonctionnement séquentiel des systèmes de programmation (langages évolués):FORTRAN n Mainframes Premier calculateur transistorisé : TRADIC

10 Ch. 110 Troisième génération n Miniaturisation des composants (circuits intégrés) n Apparition des systèmes dexploitation n Concepts de temps partagés n Machines polyvalentes et de capacité variée n Appareils modulaires et extensibles n Multitraitement (plusieurs programmes à la fois) n Télétraitement (accès par téléphone) n UNIX n Mini ordinateurs

11 Ch. 111 Quatrième génération n Miniaturisation extrêmes des composants n Apparition des microprocesseurs n Diversification des champs dapplication n Apparition de la micro-informatique n Laspect logiciel prend le pas sur laspect matériel

12 Ch. 112 Cinquième génération n Miniaturisation des composants poussée à lextrême n Vitesse proche de celle de la lumière. n Vitesse de traitement augmentée jusquau gigalips (de 100 à 1000 instructions) n Processeurs en parallèle n Nouvelles structures et représentations des données.

13 Ch. 113 Schéma de la machine de Von Newman UAL = unité arithmétique et logique

14 Ch. 114 Ces dispositifs permettent la mise en oeuvre des fonctions de base d'un ordinateur : -le stockage de données, -le traitement des données, -le mouvement des données et -le contrôle des périphériques. Machine de Von Newman

15 Ch. 115 Schéma matériel général Unité Centrale (microprocesseur + mémoires) Périphériques de sortie Périphériques dentrée - clavier - souris écran - imprimante -... Disquettes, Zip,... Disques durs Périphériques de stockage Périphériques de communication réseau

16 Ch. 116 Carte mère PCI ISA SIMM

17 Ch. 117 Lunité centrale Le (micro)processeur ou CPU : Central Processing Unit Il exécute les programmes : un programme est une suite dinstructions n Unité arithmétique et logique (UAL) et Unité de commande

18 Ch. 118 Mémoire vive : RAM n RAM (Random Access Memory) u Permet de stocker des informations lorsquelle est alimentée électriquement u Lecture / Écriture u Mémoire volatile : contient des programmes et des données en cours dutilisation u Capacité variable selon les ordinateurs F > à 512 Mo sur les PCs

19 Ch. 119 RAM Barrette de mémoire RAM

20 Ch. 120 Mémoire vive : RAM

21 Ch. 121 Mémoire morte : ROM n ROM (Read Only Memory) u En lecture seule u Mémoire permanente u Contient les programmes de base au démarrage de lordinateur (initialisation de lordinateur, initialisation de périphériques, lancement du système dexploitation…)

22 Ch. 122 Les périphériques n Les périphériques de stockage n Les périphériques dentrée n Les périphériques de sortie n Les périphériques de communication

23 Ch. 123 Mémoire centrale U.C. Stockage Périphériques dentrée Périphériques de sortie Contrôleurs Niveau Matériel

24 Ch. 124 Système dexploitation Mémoire centrale U.C. Stockage Périphériques dentrée Périphériques de sortie Contrôleurs Fichiers (Pilotes) Niveau Matériel + SE

25 Ch. 125 Système dexploitation Programmes Données Mémoire centrale U.C. Stockage Périphériques dentrée Périphériques de sortie Contrôleurs Fichiers (Pilotes) Niveau Matériel + SE + Programmes

26 Ch. 126 Périphériques dentrée n Permettent denvoyer des informations à lUnité Centrale

27 Ch. 127 Périphériques de sortie n Permettent d envoyer les résultats à lextérieur de lUnité Centrale u Écrans F taille (en pouce), résolution... u Imprimantes F matricielles, jet d encre, laser u Enceintes

28 Ch. 128 Les périphériques de stockage n Disquette (1,44 Mo) n Disquette zip (100 et 250 Mo) n CD-ROM (650 Mo et 800 Mo) n DVD (4,7 à 17 Go) n Disque dur > 120 Go n Attention : différence entre support, lecteur et graveur n Différence entre RAM et supports de stockage

29 Ch. 129 Les périphériques de stockage n Capacité en Go actuellement n Plusieurs têtes de lectures

30 Ch. 130 Les BUS Permettent le transfert des données entre les composants de lordinateur Différentes technologies plus ou moins grande capacité de transfert

31 Ch. 131 Système dexploitation (SE) n Fournit linterface usager/machine: u Masque les détails du matériel aux applications u Le SE doit donc traiter ces détails n Contrôle lexécution des applications u Le fait en reprenant périodiquement le contrôle de lUCT u Dit à lUCT quand exécuter tel programme n Il doit optimiser lutilisation des ressources pour maximiser la performance du système

32 Ch. 132 Quelques mots sur les systèmes dexploitation Définition Un système d'exploitation (SE; en anglais: OS = operating system) est un ensemble de programmes de gestion du système qui permet de gérer les éléments fondamentaux de l'ordinateur: Le matériel - les logiciels - la mémoire - les données – les réseaux.

33 Ch. 133 Fonctions dun système dexploitation n Gestion de la mémoire n Gestion des systèmes de fichiers n Gestion des processus n Mécanismes de synchronisation n Gestion des périphériques n Gestion du réseau n Gestion de la sécurité.

34 Ch. 134 Vue abstraite dun SE

35 Ch. 135 Ressources et leur gestion n Ressources: u physiques: mémoire, unités E/S, UCT... u Logiques = virtuelles: fichiers et bases de données partagés, canaux de communication logiques, virtuels... u les ressources logiques sont bâties par le logiciel sur les ressources physiques n Allocation de ressources: gestion de ressources, leur affectation aux usagers qui les demandent, suivant certains critères

36 Ch. 136 Pourquoi étudier les SE? n Logiciel très important… u tout programme sexécute sur un SE u Interface usager-ordinateur n Les SE utilisent beaucoup dalgorithmes et structures de données intéressants u Les techniques utilisées dans les SE sont aussi utilisées dans nombreuses autres applications informatiques F il faut les connaître

37 Ch. 137 Développement de la théorie des SE n La théorie des SE a été développée surtout dans les années 1960 (!!) n A cette époque, il y avait des machines très peu puissantes avec lesquelles on cherchait à faire des applications comparables à celles daujourdhui n Ces machines devaient parfois desservir des dizaines dusagers! n Dont le besoin de développer des principes pour optimiser lutilisation dun ordinateur. n Principes qui sont encore utilisés

38 Ch. 138 Évolution historique des SE n Le début: routines dE/S, amorçage système n Systèmes par lots simples n Systèmes par lots multiprogrammés n Systèmes à partage de temps n Ordinateurs personnels n SE en réseau n SE répartis 4 Les fonctionnalités des systèmes simples se retrouvent dans les systèmes complexes. 4 Les problèmes et solutions qui sont utilisés dans les systèmes simples se retrouvent souvent dans les systèmes complexes.

39 Ch. 139 Systèmes de traitement par lots (batch) simples n Sont les premiers SE (mi-50) n Lusager soumet un job (ex: sur cartes perforées) à un opérateur n Lopérateur place un lot de plusieurs jobs sur le dispositif de lecture n Un programme, le moniteur, gère l'exécution de chaque programme du lot n Le moniteur est toujours en mémoire et prêt à être exécuté n Les utilitaires du moniteur sont chargés au besoin n Un seul programme à la fois en mémoire, et les programmes sont exécutés en séquence n La sortie est normalement sur un fichier, imprimante, ruban magnétique…

40 Ch. 140 Un ordinateur principal (mainframe) du milieu des années 60 lecteur de cartes rubans disques UCT (mémoire probablem. autour de 500K) console opérateur

41 Ch. 141 Cartes perforées… Une ligne de données ou de programme était codée dans des trous qui pouvaient être lus par la machine

42 Ch. 142 Opérateur lisant un paquet de cartes perforées

43 Ch. 143 Langage de contrôle des travaux (JCL) n Utilisé pour contrôler l exec d une job u le compilateur à utiliser u indiquer où sont les données n Exemple dune job: >> $JOB initialise la machine $FTN charge le compilateur et initie son exécution $LOAD charge le pgm objet (à la place du compilateur) $RUN transfert le contrôle au programme usager n les données sont lues par le moniteur et passées au progr. usager $JOB $FTN... Programme FORTRAN... $LOAD $RUN... Données... $END $JOB... (job suiv.)

44 Ch. 144 Les systèmes par lots n Ont été les premiers systèmes d`exploitation. n Ils sont associés aux concepts suivants: u langage de contrôle de travaux u système d exploitation résident en mémoire (kernel = noyau) u protection de mémoire u instructions privilégiées F modes usager-moniteur u interruptions u minuterie n Toutes ces caractéristiques se retrouvent dans les systèmes d aujourdhui

45 Ch. 145 Traitement par lots multiprogrammé n Les opérations E/S sont extrêmement lentes (comparé aux autres instructions) n Même avec peu dE/S, un programme passe la majorité de son temps à attendre n Donc: pauvre utilisation de lUCT lorsquun seul pgm usager se trouve en mémoire

46 Ch. 146 Traitement par lots multiprogrammé n Si la mémoire peut contenir plusieurs pgms, lUCT peut exécuter un autre pgm lorsquun pgm attend après E/S n Cest de la multiprogrammation

47 Ch. 147 Plusieurs programmes en mémoire pour la multiprogrammation

48 Ch. 148 Exigences pour multiprogrammation n Interruptions F afin de pouvoir exécuter dautres jobs lorsquun job attend après E/S n Gestion du matériel F plusieurs jobs prêts à être exécutées demandent des ressources: UCT, mémoire, unités E/S n Protection de la mémoire: isole les jobs

49 Ch. 149 Spoule ou spooling n Au lieu dexécuter les travaux au fur et à mesure quils sont lus, les stocker à lavance sur une mémoire secondaire (disque) n Puis choisir quels programmes exécuter et quand n La mémoire secondaire contenait aussi les données dE/S

50 Ch. 150 Équilibre de travaux n Sil y a un bon nombre de travaux à exécuter, on peut chercher à obtenir un équilibre n Travaux qui utilisent peu l`UCT, beaucoup lE/S, sont appelés tributaires de l`E/S n Nous parlons aussi de travaux tributaires de l UCT n Le temps dUCT non utilisé par des travaux trib. de l E/S peut être utilisé par des travaux trib. de l UCT et vice-versa. n L obtention d`un tel équilibre est le but des ordonnanceurs à long terme et à moyen terme (à discuter). n Dans les systèmes de multiprog. on a souvent coexistence de travaux longs et pas urgents avec travaux courts et urgents n Le SE donne priorité aux deuxièmes et exécute les premiers quand il y a du temps de machine disponible.

51 Ch. 151 Systèmes à temps partagé (TSS) ordinateur principal (mainframe) Terminaux stupides

52 Ch. 152 Chaque terminal a sa propre partition de mémoire

53 Ch. 153 Systèmes à temps partagé (TSS) n Le traitement par lots multiprogrammé ne supporte pas linteraction avec les usagers u excellente utilisation des ressources mais frustration des usagers! n TSS permet à la multiprogrammation de desservir plusieurs usagers simultanément n Le temps dUCT est partagé par plusieurs usagers n Les usagers accèdent simultanément et interactivement au système à laide de terminaux

54 Ch. 154 Systèmes à temps partagé (TSS) n Le temps de réponse humain est lent: supposons quun usager nécessite, en moyenne, 2 sec du processeur par minute dutilisation n Environ 30 usagers peuvent donc utiliser le système sans délais notable du temps de réaction de lordinateur n Les fonctionnalités du SE dont on a besoin sont les mêmes que pour les systèmes par lots, plus u la communication avec usagers u le concept de mémoire virtuelle pour faciliter la gestion de mémoire u traitement central des données des usagers (partagées ou non)

55 Ch. 155 MULTICS et UNIX n MULTICS a été un système TSS des années 60, très sophistiqué pour son époque n Ne réussit pas à cause de la faiblesse du matériel de son temps n Quelques unes de ses idées furent reprises dans le système UNIX

56 Ch. 156 Ordinateurs Personnels (PCs) n Au début, les PCs étaient aussi simples que les premiers ordinateurs n Le besoin de gérer plusieurs applications en même temps conduit à redécouvrir la multiprogrammation n Le concept de PC isolé évolue maintenant vers le concept dordinateur de réseau (network computer), donc extension des principes des TSS.

57 Ch. 157 Aujourdhui ordinateur principal (mainframe ou serveur) Terminaux intelligents (PCs)

58 Ch. 158 Retour aux concepts de TSS n Plusieurs PC (clients) peuvent être desservis par un ordinateur plus puissant (serveur) pour des services qui sont trop complexes pour eux (clients/serveurs, bases de données, etc) n Les grands serveurs utilisent beaucoup des concepts développés pour les systèmes TSS

59 Ch. 159 Et puis… n Systèmes dexploitation répartis: u Le SE exécute à travers un ensemble de machines qui sont reliées par un réseau F Pas discutés dans ce cours

60 Ch. 160 Systèmes parallèles n Le petit coût des puces rend possible leur composition dans systèmes multiprocesseurs n Les ordinateurs partagent mémoire, horloge, etc. n Avantages: u plus de travail fait (throughput) u plus fiable: F dégradation harmonieuse (graceful degradation)

61 Ch. 161 Systèmes distribués ( = répartis) n Les réseaux dordinateurs sont en pleine émergence... n Systèmes multiprocesseurs faiblement couplés u consistent dordinateurs autonomes, qui communiquent à travers lignes de communication

62 Ch. 162 Systèmes distribués ( = répartis) n SE répartis u il y a un SE qui fonctionne entre ordinateurs u lusager voit les ressources éloignées comme si elles étaient locales n SE en réseau (network operating systems) fournissent: u partage de fichiers (systèmes client-serveur) u patrons de communication (protocoles) u autonomie des ordinateurs

63 Ch. 163 Systèmes à temps réel n Doivent réagir à ou contrôler des événements externes (p.ex. contrôler une fusée). Les délais de réaction doivent être bornés n systèmes temps réel souples: u les échéances sont importantes, mais ne sont pas critiques (p.ex. systèmes téléphoniques) n systèmes temps réel rigides (hard): u le échéances sont critiques (p.ex. contrôle dune chaîne d`assemblage)


Télécharger ppt "1 Introduction Historique et évolution des ordinateurs Pr. Omar Megzari Département de Mathématiques & Informatique"

Présentations similaires


Annonces Google