Généralités sur l’architecture des machines informatiques

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1 Généralités sur l’architecture des machines informatiques
GTR - Semestre 1 - Année UE 2 - Informatique Module I2.1 : Généralités sur l’architecture des machines informatiques Responsable : Michel Herbin RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

2 Objectifs du chapitre I2.1 : Généralités sur
l’architecture d’un système informatique Acquisition du vocabulaire de base Les principaux éléments matériels d’un PC Les éléments logiciels indispensables RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

3 Eléments d’histoire de l’informatique :
1650 Machine à calculer (Machine à calculer de Blaise Pascal) 1860 Machine programmable (Machine analytique de Charles Babbage) 1945 Machine de von Neumann (Architecture matérielle classique comprenant une unité arithmétique et logique avec un accumulateur et de la mémoire, approche plus théorique : la machine de Turing ) 1948 Invention du transistor (laboratoire Bell, J. Bardeen, W. Brattain, W. Shockley) 1953 Premières séries industrielles (IBM, Control Data,… application en gestion et centres de calcul) 1960 Deuxième génération d’ordinateur – Utilisation du mot « Informatique » (Nouvelles entreprise : DEC, HP,…) 1970 Développement des puces électroniques (les « chips » fabriqués par IBM, Motorola, Intel,…) 1980 Premier PC (IBM fabrique le matériel et Microsoft le système d’exploitation) 1990 Début d’Internet (Développement des réseaux et du World Wide Web) 2000 Convergence avec le monde des télécommunications… RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

4 La Machine de von Neumann
MEMOIRE Unité de Commande UAL Sortie Entrée Accumulat. La Machine de von Neumann UAL : Unité Arithmétique et Logique : réalise différentes opérations de calcul simple Les E/S sont écrites/lues dans l’accumulateur Une opération d’E/S interromps le programme en cours d’exécution : on parle d’interruption système (conséquence pénalisante due à ce type de conception) L’unité de commande contient le programme (suite d’instruction à opérer par l’UAL pour arriver à un résultat) La mémoire stocke les différents résultats intermédiaires RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

5 Vocabulaire Ordinateur Computer Informatique Computer Science
Matériel Hardware Logiciel Software UC (Unité Centrale) CPU (Central Processing Unit) Réseau Network LAN (Local Area Network) WAN (Wide Area Network) RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

6 Eléments matériels Unité centrale :
Processeur(s) (regroupe UAL et Unité de commande) Mémoire (mémoire vive ou RAM : Random Access Memory) Périphériques : Mémoire(s) auxiliaire(s) (ROM, disques dur, disquette, CDRom,…) Sortie(s) (carte graphique, moniteur, imprimante,...) Entrée(s) (clavier, souris,…) E/S (accès réseaux,…) RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

7 Sur un PC : ouvrir le capot !
Boitier avec : alimentation carte mère avec des connecteurs pour : processeur(s) barrette(s) de mémoire (RAM) carte(s) fille(s) son, graphique, réseau,SCSI,… disque(s) dur(s) (HD Hard Disk) lecteur(s) de disquettes (floppy), CD, DVD,… Externe au boitier : périphériques d’entrée : clavier, souris,webcam,… périphérique de sortie : écran, imprimante,haut-parleurs,… autres périphériques d’entrée/sortie : scanner, graveur, modem,… RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

8 Connecteurs et accès bus
Schéma : La carte mère Processeur Mémoire Connecteurs et accès bus Chipset & Bus Exemple : RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

9 RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

10 Références à actualiser …
CPU : processeur : Pentium (INTEL), Power PC (Motorola, IBM, Apple),… fréquence : 1 à 4 GHz,… Nombre de transistors : plusieurs dizaines de millions bus : 64 bits ….  Mémoire centrale : barettes : 128 Mo à 1 Go …. Stockage : Disques durs : 40 Go, 80 Go, 150 Go Disquettes : 1.44 Mo Autres supports : CDROM 730 Mo Bus : USB, Firewire,… de 10 à plusieurs centaines de Mbps Réseaux : Ethernet, ATM, FDDI, Fast Ethernet,… OS : Windows XP, Windows 2000, Windows NT,… (Microsoft) Unix (Propriétaire), Linux (multi-tâches et multi-utilisateurs) systèmes embarqués, systèmes temps réels ,… Internet : Navigateur (browser) : IE, mozilla, … Moteur de recherche : Google, … RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

11 Recherche à faire … Citer différents formats de boîtier et leurs normes pour un ordinateur personnel. Donner le prix et les principales caractéristiques d’une carte mère (en particulier le nombre et le type de connecteurs). Donner les références et le prix de plusieurs processeurs. Qu’appelle-t-on chipset ? ………… RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

12 Les éléments logiciels indispensables
Pour la mise en fonctionnement d’un PC Exécution des programmes d'amorçage (boot) Chargement du système d’exploitation (OS) Lancement d’applications (commandes, shell, interface graphique) RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

13 Programmes d’amorçage (« boot »)
Ils sont généralement placés dans des ROM (Read Only Memory) situées sur la carte mère. Amorçage en 3 étapes : Initialisation BIOS (Basic Input Output System) POST (Power On Self Test) Remarque : un programme dit de SETUP permet de modifier les paramètres d’amorçage. RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

14 Chargement du système d’exploitation et accès aux applications
OS (Operating System) Logiciel qui assure l'exploitation de la machine et coordonne les différentes tâches. Réseaux Mise en place des protocoles de communication Applications Logiciels pour un utilisateur final (traitement de textes, tableur, browser, jeux, …) RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

15 Les applications Toute application est composée de programmes :
suites d'instructions données à une machine. Les instructions sont données par le programmeur : dans un langage dit de programmation c'est le "source" (ou programme source). Les programmes doivent être traduits en langage "machine" (codé en binaire) : codes des données du programme, codes des instructions, codes des adresses en mémoire des données et des instructions. RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

16 Interpréteur et Compilateur
Les langages évolués utilisés par le programmeur nécessitent une traduction en langage "machine" avec : un interpréteur : exécution immédiate, en interactif (traduction à la volée) un compilateur : exécution différée et production de "l'exécutable" (programme exécutable, traduction préalable à l’exécution). RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

17 L’information numérique
L'ordinateur ne fait que traiter de l'information. L'information est manipulée sous forme binaire : …. Il y a deux types d'information : * les données * les instructions (les deux sont mises sous forme binaire) Les informations sont stockées en mémoire. Chaque information doit avoir à une adresse en mémoire. RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

18 Unités d’information bit binary digit (information binaire 0 ou 1)
bit binary digit (information binaire 0 ou 1) octet byte, 8 bits (8 informations binaires) mot word, (variable 16, 32, 64 bits ou même plus) RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin

19 Unités utilisées 1 K (kilo) 103 = 1000 ~ 210 = 1 024
1 M (méga) 106 = ~ 220 = 1 G (giga) 109 = 1…9 zéros… ~ 230 = 1 T (téra) 1012 = 1…12 zéros… ~ 240 = 1 P (péta) 1015 = 1…15 zéros… ~ 250 = 1…15 chiffres… 1 ms (milli seconde) 10-3 = 0,001 s 1 ms (micro seconde) 10-6 = 0, s 1 ns (nano seconde) 10-9 = 0, s 1 ps (pico seconde) = 0, s fréquence cycles par seconde période 1 Hz T = 1 s 1 MHz T = 1 ms 500 MHz T = 2 ns RT semestre 1 : module I2 Michel Herbin