Architecture et Technologies des Ordinateurs

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1 Architecture et Technologies des Ordinateurs
Cours d’Initiation à l’Attention des Étudiants de Première Année de l’IUP-MIAGE Jean-Pierre Lips

2 Initiation à l'architecture des ordinateurs
Plan du cours Introduction 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires 4ème Partie : Transfert des informations : les bus Conclusion Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

3 Plan du cours : Introduction
Objectifs du cours Bibliographie Historique 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires 4ème Partie : Transfert des informations : les bus Conclusion Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

4 Éléments d’un ordinateur
Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs, Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000 Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

5 Support du processeur (AMD Athlon ou Duron)
Carte mère Abit KT7A (1/3) I/O ‘s Connecteurs PCI Support du processeur (AMD Athlon ou Duron) Connecteurs ISA Ventilateur du Chipset Connecteur AGP Slots mémoire (SDRAM) Connecteurs IDE Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

6 Carte ABIT KT7A : Topologie (2/3)
Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

7 Carte ABIT KT7A : Diagramme (3/3)
Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

8 Initiation à l'architecture des ordinateurs
Modèle en couches 6 Programmes d'application (Traitement de texte, PAO, Jeux, …) 5 Langages de programmation (Fortran, Cobol, C, C++, Java, …) 4 Langage assembleur (Langage natif symbolique de la machine) 3 Noyau du système d'exploitation (Gestion des taches, des ressources : mémoire, I/Os,…) 2 Langage machine : jeu d’instructions (Langage natif du processeur) 1 Langage de microprogrammation Logique numérique (Couche matérielle : circuits logiques, électroniques) Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

9 Plan du cours : Introduction
Objectifs du cours Bibliographie Historique 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires 4ème Partie : Transfert des informations : les bus Conclusion Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

10 Initiation à l'architecture des ordinateurs
Bibliographie Architecture et Technologie des Ordinateurs, 3ème Edition Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000 Architecture de l’Ordinateur, 4ème Edition Andrew Tanenbaum – Dunod 2001, 6ème Edition Technologie des Ordinateurs et des Réseaux Pierre-Alain Goupille – Dunod 1998 Computer Organization and Architecture, 6th Edition William Stallings – Prentice Hall 2003 Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

11 Initiation à l'architecture des ordinateurs
Sources Internet (1/2) Cours Architecture des ordinateurs (E.Viennet, M. Voisin) Architecture des ordinateurs (Patrick Marcel) Structure des ordinateurs Cours Architecture des ordinateurs (Sylvain Tisserant) Cours Architecture des ordinateurs (David Simplot) D Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

12 Initiation à l'architecture des ordinateurs
Sources Internet (2/2) Technical Resource and Course Web Site for Computer Organization and Architecture, 5th Edition by Williams Stallings De Von Neumann aux super-microprocesseurs de F. Anceau Histoire, épistémologie de l'informatique et révolution tehnologique par Gérard VERROUST Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

13 Plan du cours : Introduction
Objectifs du cours Bibliographie Historique 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires 4ème Partie : Transfert des informations : les bus Conclusion Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

14 Historique : les théoriciens
Antiquité : Aristote fonde les bases de la Logique ≈ 1675 : Leibnitz invente le système binaire moderne (0 et 1) 1854 : Boole publie « The Mathematical Analysis of Logic » qui décrit un système de logique symbolique à la base des machines modernes: l’algèbre de Boole. 1936 : Turing définit la machine qui porte son nom 1938 : Shannon fait la synthèse entre l’algèbre de Boole et les circuits électriques. 1945 : Von Neumann définit l’architecture des ordinateurs modernes 1948 : Shannon pose les bases de la théorie de l’information. Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

15 Historique : les réalisations
1623 Schickard conçoit la première machine à calculer 1642 Pascal réalise la Pascaline (addition, soustraction) 1694 Leibniz : ajoute la multiplication et la division 1728 Falcon : commande pour métiers à tisser, puis en 1805 Jacquard : programmation par cartons perforées articulés 1840 Babbage : Machine analytique 1884 Hollerith : tabulatrice à cartes perforées 1945 Von Neumann définit l’architecture de l’ordinateur universel 1949 Wilkes réalise à Cambridge le premier ordinateur : l’ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

16 Historique : les étapes technologiques
1890 : Carte perforée (Hermann Hollerith) 1904 : Tube à vide : diode (John Fleming) triode 1947 : Transistors (Schockley, Brattain, Bardein) 1950 : Mémoires à Tores (Papian) 1958 : Circuits intégrés (Killy) Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

17 Historique : l’évolution technologique
< : Calcul mécanique Génération 0 : Tubes à vide Génération 1 : Transistors et circuits discrets Génération 2 : SSI (Small Scale Integration) Gé jusqu’à 100 circuits par puce né -1970 : MSI (Medium Scale Integration) ra de 100 à 3000 circuits par puce ti : LSI (Large Scale Integration) on de 3000 à circuits par puce : VLSI (Very Large Scale Integration) Génération 4 de 105 à 108 circuits par puce Demain : ULSI (Ultra Large Scale Integration) > 108 circuits par puce Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

18 Historique : Loi de Moore (1/2)
Loi de Gordon Moore (Cofondateur d’Intel) Augmentation de la densité des composants : Le nombre de transistors sur une puce double tous les 18 mois. Le coût d’une puce reste pratiquement constant. L’augmentation de la densité des circuits s’accompagne: d’une augmentation de performance, d’une réduction de la consommation électrique, D’une augmentation de la fiabilité. Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

19 Historique : Loi de Moore (2/2)
(source : ) Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

20 Historique : Évolution des Processeurs
Date Processeur Nb Transistors Sérigraphie Largeur bus Mémoire Horloge 1971 4004 2 300 10,00 µm 4 bits 640 octets 108 KHz 1972 8008 6 000 6,00 µm 8 bits 16 Ko 200 KHz 1974 8080 4,500 8 bits 64 Ko 2 MHz 1978 8086 29 000 3,00µm 16 bits 1 Mo 8 MHz 1982 80286 1,50 µm 16 Mo 10 MHz 1985 80386 32 bits 4 Go 16 MHz 1989 80486 1,00 µm 25 MHz 1994 Pentium 0,80 µm 66 MHz 1995 Pentium Pro 0,35 µm 64 bits 64 Go 150 à 200 MHz 1997 Pentium II 64 bits 233 à 300 MHz 1999 Pentium III 0,25 µm 450 à 600 MHz 2000 Pentium IV 0,18 µm 1,4 à 1,5 GHz 2002 0,13 µm Up to 2,8 GHZ (source : ) Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

21 Initiation à l'architecture des ordinateurs
Historique : Synthèse Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs, Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000 Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

22 Historique : la première machine
1642 La Pascaline inventée par Blaise Pascal Additions et soustraction de nombres décimaux Détail Machine à 8 chiffres Machine ouverte Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

23 Historique : les premières machines
1945 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) Tubes – 30 tonnes Multiplie 2 nombres de 10 chiffres en 3 millisecondes Changement d’une lampe Câblage du programme Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

24 Historique : quelques machines intermédiaires
1964 IBM lance la famille des ordinateurs compatibles Début de l’ère des  « Mainframes » 1980 IBM sort le PC (Personal Computer) Début de l’ère de l’informatique individuelle Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

25 Historique : les machines en 2002 (1/2)
2002 Ordinateur de bureau (DeskTop) 2002 Ordinateurs Portable et Ultraportable Power PC G4 Processor 15 inches flat pannel LCD Display Apple iMac Latest Intel processors GHz, Mobile Intel® Pentium® III Processor-M Integrated b wireless LAN technology HP omnibook 510 Année Initiation à l'architecture des ordinateurs

26 Historique : les machines en 2002 (2/2)
2002 Station de Travail (Workstation) 2002 Serveurs / Mainframe Up to two 1.05-GHz UltraSPARC® III Cu processors 64 bits Architecture up to 8 GB of main memory up to 146 GB disk storage. Sun Blade[tm] 2000 Main Memory Up to 64 Go 64 bits Architecture IBM eServer zSERIES 900 Année Initiation à l'architecture des ordinateurs