Architecture et programmation des ordinateurs Jacques Lonchamp IUT Nancy Charlemagne – DUT Informatique 1A

1. Introduction Décrire un ordinateur n’est pas facile. Grande diversité des machines : supercalculateurs, serveurs, postes de travail fixes ou portables, assistants personnels, tablettes, puces embarquées dans tous les objets de la vie courante, … Rapidité des évolutions technologiques. Cours centré sur les principes d’organisation et de fonctionnement.

Ordinateur = machine électronique program-mable capable d’effectuer des traitements automatisés de données et d’interagir avec son environnement. 4 fonctions de base : transfert des informations depuis et vers son environnement, mémorisation des informations (données, résultats et programmes), traitement des données (calculs arithmétiques et logiques), commande et contrôle des fonctions précédentes à partir des ordres de l’utilisateur, spécifiés au sein des programmes.

Vue fonctionnelle de l’ordinateur : Transfert des informations Commande et contrôle à partir des programmes Mémorisation des informations Traitement des données Environnement périphériques unité de commande mémoires unité arithmétique et logique programmes, données résultats

Aboutissement d’une longue histoire mécanisation du calcul machine de Pascal (+,-) 1643 machine de Leibnitz (*,/) 1673 construction de machines (automates) commandées par des programmes métier à tisser de Jacquard (programme) 1804 logique mathématique algèbre de Boole : vrai/faux (0/1) ET/OU/NON 1854

Ces idées ont longtemps été en attente d’une technologie permettant leur implantation Pascal Jacquart Leibnitz Babbage Boole Turing, Shannon Calcul Contrôle Théorie Mécanique Electro-Mécanique Electronique Von Neumann Industrie informatique 1650 1850 1950

Quelques dates essentielles 1830 : convergence du calcul mécanique et de la commande par programme – «machine analytique» de Charles Babbage 1936-1938 : convergence algèbre de Boole - représentation de l’information en binaire - signaux électriques (Shannon) Algorithmes, calculabilité (Turing) 1945 : ENIAC 19000 tubes, 30 t, 72 m2, 330 multiplications/s, programmation par tableau de connections 1948 : architecture Von Neumann avec programme mémorisé en binaire 1955 : société IBM (naissance de l’industrie informatique) 1971 : premier microprocesseur, 1973 : premier ordinateur personnel (PC), Micral créé en France, 1982 : protocoles de l’Internet (TCP et IP).

Organisation du cours Première partie (10h) : représentation des informations dans l’ordinateur (codification et numérisation). Deuxième partie (14h) : circuits logiques de calcul et de mémoire; organisation en composants matériels de l’ordinateur : mémoires, unité de contrôle, unité arithmétique et logique, unités d’´echange, bus, périphériques ... Troisième partie (16h) : programmation en «langage machine», c’est à dire dans le langage directement compréhensible par l’unité de contrôle et reflétant les circuits mis en œuvre dans l’unité arithmétique et logique. Sur machine simulée.