Architecture des ordinateurs 13-Apr-17 [Title of the course] Architecture des ordinateurs Campus-Booster ID : 346 www.supinfo.com Copyright © SUPINFO. All rights reserved Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Votre formateur… Titre : Ingénieur Architecture Des Logiciels et Génie Logiciel Spécialité : conception de Systèmes d'Information avec la méthode MERISE. Expériences : Gros systèmes (VAX / VMS, RDB / Oracle, SQL / PL-SQL, Pro*C et COBOL) Passion : philosophie et géométrie Contact : n.orneto@free.fr Nicolas ORNETO Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Objectifs de ce cours En suivant ce cours vous allez : 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Objectifs de ce cours En suivant ce cours vous allez : Apprendre l’arithmétique binaire et l’algèbre de Boole qui sont à la base de l’électronique numérique. Découvrir la construction et le fonctionnement des composants de base de l’électronique numérique. Comprendre la construction des mémoires et du microprocesseur ainsi que leur interconnexion dans le cadre du fonctionnement de la carte mère. Connaître le langage Assembleur afin de pouvoir programmer le microprocesseur et d’autres composants périphériques. Ce cours peut être scindé en trois grandes parties : - Une partie mathématique où on aborde l’arithmétique binaire, le format IEEE 754, l’hexadécimale, le code ASCII et l’algèbre de Boole. Il s’agit donc de l’aspect théorique du cours qui sera mis en pratique dans les autres modules. - Une partie électronique où on découvre la construction du microprocesseur et de la mémoire en partant d’un niveau d’abstraction extrêmement bas (l’atome) pour remonter progressivement au microprocesseur et la mémoire (en passant par les matériaux semi-conducteurs, les transistors et les portes logiques) - Une dernière partie où on apprend à programmer le microprocesseur que nous avons construit, en utilisant le langage qui lui est le plus proche : l’Assembleur. Pour cela, on étudie d’abord les éléments de base du langage (niveau 1) avant d’apprendre des techniques plus évoluées qui vont nous permettre d’implanter un petit jeu de casse-brique (niveau 2). Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Plan du cours Voici les modules que nous allons aborder : 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Plan du cours Voici les modules que nous allons aborder : Le traitement numérique de l’information. Le codage des informations. La fabrication des semi-conducteurs. La construction des portes logiques. L’interconnexion des portes logiques. La construction des mémoires. Le processeur et son environnement. L’assembleur – Niveau 1. L’assembleur – Niveau 2. Le cours est donc scindé en 7 modules que nous allons décrire rapidement. Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Le traitement numérique de l’information 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Le traitement numérique de l’information L’évolution au cours d’un siècle. Le bilan du numérique. Quelques notions théoriques. La mise en œuvre pratique. Premier module : les concepts mathématiques - Nous allons d’abord montrer, en guise d’introduction, l’intérêt du numérique par rapport à l’analogique et décrire succinctement le passage d’un monde à l’autre - Nous allons ensuite présenter l’arithmétique binaire qui est à la base des systèmes de calculs de tout ordinateur - Nous évoquerons ensuite d’autres codage comme le format IEEE 754 qui permet de coder les nombres réels, l’ASCII, l’hexa …etc - Et nous terminerons ce module par un présentation succincte de l’Algèbre de Boole qui nous permettra de comprendre le fonctionnement des portes logiques décrits dans le module suivant (cette algèbre de Boole sera abordée de façon plus détaillé dans le module 5 du cours de Math) Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Le codage des informations 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Le codage des informations Le codage des entiers et l’arithmétique binaire. Les codages hexadécimal, octal et DCB. Le codage des réels. Le codage des textes. Premier module : les concepts mathématiques - Nous allons d’abord montrer, en guise d’introduction, l’intérêt du numérique par rapport à l’analogique et décrire succinctement le passage d’un monde à l’autre - Nous allons ensuite présenter l’arithmétique binaire qui est à la base des systèmes de calculs de tout ordinateur - Nous évoquerons ensuite d’autres codage comme le format IEEE 754 qui permet de coder les nombres réels, l’ASCII, l’hexa …etc - Et nous terminerons ce module par un présentation succincte de l’Algèbre de Boole qui nous permettra de comprendre le fonctionnement des portes logiques décrits dans le module suivant (cette algèbre de Boole sera abordée de façon plus détaillé dans le module 5 du cours de Math) Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

La fabrication des semi-conducteurs 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] La fabrication des semi-conducteurs Les matériaux semi-conducteurs. Les composants électroniques semi-conducteurs. Les procédés industriels de fabrication des semi-conducteurs. Ce deuxième module explique comment sont construites les portes logiques : - la première partie décrit les aspects physiques des semi-conducteurs (les orbitales atomiques, les orbitales moléculaires, les bandes d’énergie …) - la deuxième partie explique comment sont construits les composants électroniques comme les diodes et les transistors (BJT, JFET et MOSFET) - la troisième partie présente la construction des portes logiques de base (ET OU NON) et évoque les autres portes logiques (NON-ET …) - la quatrième partie est un chapitre de culture générale où on explique rapidement comment sont construits les semi-conducteurs. Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

La construction des portes logiques 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] La construction des portes logiques L’algèbre de Boole. La construction des portes logiques. Ce deuxième module explique comment sont construites les portes logiques : - la première partie décrit les aspects physiques des semi-conducteurs (les orbitales atomiques, les orbitales moléculaires, les bandes d’énergie …) - la deuxième partie explique comment sont construits les composants électroniques comme les diodes et les transistors (BJT, JFET et MOSFET) - la troisième partie présente la construction des portes logiques de base (ET OU NON) et évoque les autres portes logiques (NON-ET …) - la quatrième partie est un chapitre de culture générale où on explique rapidement comment sont construits les semi-conducteurs. Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

L’interconnexion des portes logiques 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] L’interconnexion des portes logiques Les circuits combinatoires. Les circuits séquentiels. Ce troisième module aborde l’agrégation des portes logiques pour construire des fonctions de plus haut niveau, il est scindé en deux chapitres car il y a deux types de circuits - les circuits combinatoires (additionneur, comparateur, multiplexeur … ) - les circuits séquentiels (les différents types de registres qui sont à la base de la construction des mémoires) Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

La construction des mémoires 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] La construction des mémoires La mémoire vive. Les DRAM. Les SRAM et les caches. La mémoire morte. Ce quatrième module aborde la fabrication des mémoires. Nous expliquons d’abord le principe de fabrication et de fonctionnement des mémoires vives avant de mettre en évidence les deux types de mémoire vive (les DRAM et les SRAM) Nous présentons ensuite le fonctionnement et la fabrication des mémoires mortes Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Le processeur et son environnement 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Le processeur et son environnement La construction de l’ALU et des registres internes. La gestion du temps. Le câblage du jeu d’instructions et la connexion avec l’extérieur. Le fonctionnement du microprocesseur. Ce cinquième module vise à décrire la construction d’un processeur étape par étape : - nous construisons d’abord une petite ALU et les registres associés - nous ajoutons ensuite les composants nécessaires à la gestion du signal d’horloge et d’autres éléments pour permettre à notre processeur de communiquer avec l’extérieur (dans notre cas la mémoire vive) - nous ajoutons ensuite les éléments nécessaires pour « câbler » le jeu d’instruction du processeur : à ce niveau nous comprendrons la relation entre un instruction et son code machine - Après avoir mis ces différents éléments ensembles, nous décrirons alors le fonctionnement de ce processeur dans sa globalité Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

L’assembleur – Niveau 1 Présentation du 8086. 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] L’assembleur – Niveau 1 Présentation du 8086. Présentation de l’environnement Emu 8086. Manipulation de base. Les sauts. Ce sixième module est la suite « logique » du module précédent, après avoir construit notre processeur (et avoir compris sont fonctionnement interne), nous allons apprendre à la programmer. Pour cela, nous allons utiliser un émulateur appelé Emu8086 qui émule le fonctionnement du processeur 8086 (présenté dans la partie 1). Nous apprendrons alors les instructions de base de ce langage afin de pouvoir construire nos premiers programmes. Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

L’assembleur – Niveau 2 La mémoire vidéo. Les procédures. 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] L’assembleur – Niveau 2 La mémoire vidéo. Les procédures. La manipulation des variables en assembleur. Les interruptions. Ce dernier module est le niveau « ultime », où nous allons essayer d’implanter un petit jeu de casse-brique en assembleur. Pour cela, nous allons apprendre : - la gestion de la mémoire vidéo en assembleur (écriture directe dans la mémoire vidéo) - la création et l’appel de procédure en assembleur - la création et la manipulation des variables en assembleur - l’utilisation des interruptions pour gérer des événements du clavier Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Avez-vous des questions ? 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Pause-réflexion Avez-vous des questions ? Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Résumé du module Assembleur Microprocesseur et mémoire 13-Apr-17 Architecture des ordinateurs [Title of the course] Résumé du module Assembleur Microprocesseur et mémoire Arithmétique binaire et algèbre de Boole Portes logiques, logique combinatoire et logique séquentielle Matériaux semi-conducteurs et transistors Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

L’architecture des ordinateurs 13-Apr-17 [Title of the course] Félicitations Vous avez suivi avec succès le module d’introduction L’architecture des ordinateurs Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.

Fin Architecture des ordinateurs 13-Apr-17 [Title of the course] Copyright © 2004-2005 NameOfTheOrganization. All rights reserved.