o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Architecture des ordinateurs.

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1 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Architecture des ordinateurs

2 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Définition d'un ordinateur

3 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Architecture de Von Neumann (Années 1940) Von Neumann : Mathématicien, inventeur de l'architecture des ordinateurs modernes : L’architecture de Von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes 1. L’unité arithmétique et logique : Effectue les opérations de base ; 2. L’unité de contrôle : séquençage des opérations ; 3. La mémoire qui contient à la fois les données et le programme qui dira à l’unité de contrôle quels calculs faire sur ces données. La mémoire se divise entre mémoire volatile et mémoire permanente. 4. Les entrées-sorties, qui permettent de communiquer avec l'extérieur.

4 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Architecture de base d'un ordinateur L'architecture de base de l'ordinateur est : - carte mère - mémoire de masse - mémoire vive - processeur

5 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Carte mère

6 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Carte mère - Générations de cartes mères - Rôle des chipsets - Bus - Socket du processeur - BIOS

7 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Cartes mères : Époque Pentium II

8 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Cartes mères : Récente

9 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Bus et ponts Réduction du nombre de voies physiques pour relier les équipements. Propriété d'un bus : Largeur x fréquence = bande passante Principaux bus : FSB : Processeur > Pont Nord Bus mémoire : RAM > Pont Nord Bus matériel : USB, PCI, Sata, … Chaque bus est composé de 50 à 100 lignes physiques contenant : - Un bus de données - Un bus d'adresses - Un bus de contrôle

10 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Rôle des chipsets : Exemple avec une carte mère Intel

11 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle BIOS Première prise en charge du matériel Bips et avertissements physiques Démarrage de l'ordinateur par POST Possibilité de le mettre à jour (flashage) Plus de BIOS = Rachat de carte mère

12 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Processeur

13 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Processeurs - Rôle du processeur - Type d'architectures - Unités du processeur

14 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Rôle du processeur Un microprocesseur est un processeur dont les composants ont été suffisamment miniaturisés pour être regroupés dans un unique circuit intégré. Le processeur effectue les calculs et traite les données demandées par les applications.

15 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Lois de Moore Moore, un des trois ingénieurs fondateurs d'Intel a énoncé deux lois : 1ère Loi : 1965 : La complexité des semi-conducteurs entrée de gamme doublait tous les ans à coût constant depuis 1959, date de leur invention, Moore postulait la poursuite de cette croissance 2ème loi : 1975 : le nombre de transistors des microprocesseurs (et non plus de simples circuits intégrés moins complexes car formés de composants indépendants) sur une puce de silicium double tous les deux ans.

16 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Générations de processeurs

17 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Générations de processeurs

18 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Loi de Wirth Wirth est professeur d'informatique suisse. Il a inventé plusieurs langages de programmation (notamment Pascal et ses dérivés) et énoncé la loi de Wirth en 1995. Loi de Wirth : 1995 : Le logiciel ralentit plus vite que le matériel n'accélère. Les éditeurs de logiciels s'appuient sur la loi de Moore pour éviter d'optimiser le code. Les logiciels sont donc de plus en plus lourds, globalement, les traitements logiciels n'accélèrent pas alors que les processeurs sont plus rapides. Le terme obésiciel est utilisé pour les logiciels très lourds, par exemple la suite MS Office ou Nero Burning Rom.

19 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Organisation du processeur : Ordonnanceur : –Attribue à chaque tâche un niveau d'importance et un temps défini. Accumulateur : –Stockage des données en cours de traitement par l'UAL UAL : –Unité capable d'effectuer des calculs mathématiques Compteur ordinal : –Contient l'adresse mémoire de la donnée en cours d'exécution Registres : –Stockent diverses informations.

20 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle CISC (Complex Instruction Set Computer) Processeurs x86 (Intel et AMD avant Pentium) RISC (Reduced Instruction Set Computer) Processeurs Sparc (Sun), IBM dont les PowerPC utilisés sur Mac Aujourd'hui : Sur Intel et AMD : Architectures RISC dans laquelle est émulée un jeu d'instructions CISC (IA 32). Performances comparables entre CISC et RISC. Architectures de processeurs :

21 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Architectures de processeurs : Super Pipeline (Pentium IV) Super Scalaire Architecture historique Architecture pipeline

22 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Mémoires

23 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Mémoires : Mémoire de masse : –Disques durs, CD, DVD, mémoires Flash –Permettent de stocker de façon durable les données. –1000 fois plus lente que la RAM ! Non volatile. –Peut contenir une extension de la mémoire vive : –Swap ou mémoire paginée ou mémoire virtuelle. Mémoire vive : –RAM, mémoire graphique –Permet de stocker temporairement une information pour pouvoir la rendre disponible au processeur –Mémoire rapide, mémoire volatile. Mémoire cache : –Mémoire interne au processeur –La plus rapide des mémoires. Mémoire volatile.

24 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Mémoires vives Statique : –La mémoire réserve une taille définie pour chaque emplacement. C'est au programmeur de s'adapter. Paginée : –La mémoire réserve des emplacements non contigus et de taille variable en fonction du besoin du programme. –Une adresse logique pour un ensemble d'adresses physiques. –Nécessite un équipement qui ordonne ces pages de mémoire. Segmentée : –Un programme se voit allouer des segments de mémoire pour : »Le tas, la pile, les variables d'environnement, le code exécutable.

25 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Organisation de la mémoire CPU Grâce au MMU, le CPU ne voit qu'une adresse logique alors que la mémoire est paginée en plusieurs adresses physiques

26 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Processus dans une mémoire segmentée

27 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Les mémoires de stockage

28 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Les ROMs et dérivées ROM : –Mémoire en lecture seule. Non modifiable. PROM : –Mémoire programmable physiquement une seule fois par brûlure des fusibles. EPROM : –Mémoires reprogrammables en utilisant des rayons UV (avec une machine particulière) EEPROM ou mémoires Flash : –Mémoires reprogrammables électriquement. –Utilisées sur tous les équipements de petite taille (Clés USB, PDA, téléphones, mini portables, électronique embarquée,...

29 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Disques durs

30 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Disques durs

31 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle Disques durs Formatage : de haut niveau : le plus connu, qui se fait avec des logiciels comme fdisk ou partition magic. Il permet de supprimer et de ré-écrire un système de fichier (FAT, NTFS, EXT2,... ) de bas niveau : il se fait au niveau physique, supprime les partitions, les systèmes de fichiers, le MBR et réinitialise tout le disque cluster après cluster. Partitionnement : Un disque dur peut être découpé en partitions. 4 partitions principales au maximum, dans lesquelles on met des systèmes d'exploitation. 1 partition étendue qui contient autant de lecteurs logiques que l'on veut. MBR : 512 premiers octets du disque dur. Contient la table des partitions Contient l'adresse du logiciel d'amorçage.

32 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle RAID : Redundant array of inexpensive disks ou Redundant array of independant disks Niveau 0 : Stripping

33 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle RAID : Niveau 1 : Mirorring

34 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle RAID : Niveau 5 :

35 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle RAID Niveau 0-1

36 http://nicodewaele.inf o Nicolas Dewaele Architecture matérielle RAID Niveau 1-0