Architecture matérielle et logicielle

Sommaire Un peu d’histoire : Naissance de l’informatique Organisation matérielle des ordinateurs Processeur, Mémoire, Bus, Interface de communication Organisation des systèmes d’exploitation Gestionnaire de programme, Gestionnaire de mémoire, Interface utilisateur, Gestionnaire de périphérique

I – Définition Définition : Information + Automatique = Informatique Evènement observé susceptible d’être traité Travail, action sans intervention humaine

Premiers ordinateurs Avènement de l’ère électronique Travaux sur la logique et le binaire Outils d’aide au calcul I- Genèse

I - chronologie Outils de calcul Naissance de l’agorithmie Algèbre de Boole Développement de l’électronique abS

I – Premier ordinateur 1945: Création de l’ENIAC notamment par John VON NEUMANN

I- Evolution des machines Une forte évolution des machines dans la deuxième moitié du 20 ème siècle

I- Technologie d’aujourd’hui et demain ? Aujourd’hui

II- Origine 1940 : John Von Neumann jette les bases de l’architecture d’un ordinateur Organisation des composants matériels en 3 groupes principaux : Unité de traitement (Processeur) Interface de communication Mémoire Il préconise une numérotation binaire et une technologie plutôt électronique que mécanique.

Architecture de VON NEUMANN II-La base Unité de traitement (Processeur) Mémoire Interface d’entrée Interface de sortie Bus

II-processeur Unité de commande Unité de calcul Registres PCPC RIRI … Mémoire principale Disque dur Bus Unité de commande : Récupère instructions en mémoire principale Charge / décode les instructions Unité de calcul: exécute les opérations Registres processeur

II -Bus Bus de données Transporte les données, mot binaire. Bus d’adresse Transporte l’information de localisation de la donnée. Bus de contrôle Transporte l’information de contrôle comme: Lecture/écriture Synchronisation avec l’horloge Interruption de programme

II - Mémoires ROM (Read Only Memory) Mémoire morte ou mémoire de masse RAM (Random Acces Memory) Mémoire vive ou mémoire de travail

II- Interface de communication Communication en parallèle Communication en série

II-Interface de communication Port PS/2 Port parallèle Port réseau RJ45 Port Série COM1 Port VGA de la carte vidéo intégrée Port USB

II-Interface de communication Port VGA Port DVI DVI-I Dual Link Port HDMI

II-Carte mère? Processeur et son ventilateur Chipset RAM Disque dur Carte graphique

II-Carte mère? Le processeur La mémoire vive ( RAM ) L’horloge interne Le BIOS La mémoire CMOS Le chipset Une carte graphique intégrée ( ? ) Une carte son intégrée Un ensemble de contrôleurs d’E/S Des cartes d’extensions

II-Chipset : organisation standard North Bridge South Bridge Processeur + Cache Mémoire Disque dur Lecteur DVD EPROM BIOS Cartes d’extension USB RJ45 PS/2 SATA PCI-E Bus processeur Bus mémoire Chipset Description North Bridge Gère les échanges entre le processeur, la mémoire et le bus AGP South Bridge Gère les échanges avec les disques durs, le lecteur DVD, les cartes d’extension, l’EPROM du BIOS, l’horloge et la mémoire CMOS, les bus USB, FireWire, le réseau, etc. Séparés, Rassemblés dans une seule puce, Rassemblés dans une seule puce avec le processeur, North avec processeur

II-microprocesseur Unité de commande Unité de calcul Registres PCPC RIRI … Mémoire principale Disque dur Bus Unité de commande : Récupère instructions en mémoire principale Charge les instructions Décode les instructions Unité de calcul: exécute les opérations Unité Centrale

II- microprocesseur Unité d’exécution Unité d’instruction Opérandes Résultat Unité de gestion Pointe sur les adresses de la pile de la prochaine intruction du processus

II-microprocesseur ArchitectureDescription CISC ( Complex Instruction Set Computer ) Processeurs à Jeu d'Instructions Complexe Famille des processeurs grand public INTEL RISC ( Reduced Instruction Set Computer ) Processeurs à Jeu d'Instructions Réduit DSP ( Digital Signal Processor ) Processeurs de Traitement du Signal Dédiés aux applications de synthèse vocale, reconnaissance vocale, traitement vidéo, etc. RéseauDédiés aux applications serveurs

III- Systèmes d’exploitation Windows: 90% des PC Unix (Mac/Linux) : Androïd, iOS Rôle : gérer l’utilisation des capacités du matériel Composition : Gestionnaire de programme Gestionnaire de mémoire Gestionnaire de périphérique Interface Homme/Machine

III-Gestionnaire des programmes L’interface de programmation Interface de gestion des requêtes de l’utilisation des ressources L’ordonnanceur Contrôle l’exécution des processus. Définit l’ordre d’exécution des processus au niveau du processeur L’interface entre programme Gère l’interaction entre 2 programmes. Exemple : Regarder un film et le graver

Mémoire Virtuelle Simulation de la mémoire vive en allouant une partie de la mémoire de masse Mémoire associative Allocation de la mémoire de masse pour accélérer l’adressage Gestionnaire de fichiers FAT, NTFS, SWAP Arborescence: Racine, Mes Documents Date de création, auteur, inode III-Gestionnaire de mémoires

III-Gestionnaire de périphérique Plug and play Pilotes

III-Interface homme/machine Interface utilisateur Interface graphique Le contrôle d’accès Les utilitaires

IV- L’information « Qui donne une forme à l’esprit » Evènements observés susceptibles d’être interprétés Théorie de l’information, à partir de SHANNON: Grandeur physique observable et mesurable (1948) Mesure de l’incertitude d’un évènement Bits : unité d’informations Dualité avec Matière/Energie grandeur véhiculant l’information

IV-Informations numériques Codage sur des bits (Binary digit) Uniquement des 0 et des 1 Mesure de l’espace mémoire en octet (ou Bytes): 1 ko = 1 kB = 1024 octets = 8192 bits 1 Mo = 2 10 ko = 2 20 octets = octets 1 Go = 1024 Mo = 2 30 octets 1 To = 1024 Go = 2 40 octets

IV-Systèmes de numération unité « dizaine » b : base de numération

IV-Systèmes binaires

IV- Exercices

IV- Opérations en binaire Opérations (instructions) de base Addition Multiplication par 2 décalage à gauche Division par 2 décalage à droite

IV-Codage des entiers Méthode par récurrence du nombre 145 ( )2 =(145)10

IV- Exercices