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ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 1 REPUBLIQUE TOGO

ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 1 REPUBLIQUE TOGOLAISE ECOLE SUPERIEUR DES AFFAIRES ESA Support de Cours ARCHITECTURE TECHNOLOGIQUE DES ORDINATEURS Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA Ingénieur Réseaux & Télécommunication Novembre 2019 ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 2 Préface Le présent cours est dispensé aux étudiants de Licence 3 Génie Civil pour les aider à m ieux com prendre l’aspect physique d’un ordinateur et son fonctionnem ent selon l’architecture de Von Neum ann. C’est aussi un outil pour pouvoir m ieux appréhender et exercer le m étier degéniecivil. PROGRAM M E Chapitre 1: Histoire et généralitéssur l’inform atique Chapitre 2: Systèm es de Num érationet de codage Chapitre 3: Architecture de l’Ordinateur I Objectifs généraux du cours : Ce cours expose les principes de base du traitem ent program m é de l’inform ation, de l’ordinateur, leur m ise en œ uvre en deux m odes de réalisation distincts, le m atériel et le logiciel. A la fin de ce cours, l’apprenant doit connaitre la structure d’un ordinateur ; com prendre le pôle des com posants de l’ordinateur et être prêt au diagnostic d’un ordinateur. A la lum ière de toutes ses connaissances, l’apprenant doit cerner le rôle et l’utilité de l’ordinateur dans son environnem ent professionnel. ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 3 Chapitre 1 HISTOIRE ET GENERALITES SUR L'INFORMATIQUE Objectif : A la fin de ce chapitre, l’apprenant aura une riche connaissance sur l’origine de l’ordinateur, les grands Hommes et pionniers qui ont œuvrés à sa construction progressive jusqu’à nos jours et la maîtrise des termes basiques évoqués en informatique et en système informatique. 1-Historique de l’informatique Selon le dictionnaire Hachette, l’ORDINATEUR est une machine capable d'effectuer automatiquement des opérations arithmétiques et logiques (à des fins scientifiques, administratives, comptables, . .. ) à partir de programmes définissant la séquence de ces opérations. Le terme « informatique » est utilisé pour la première fois en 1962 par Philippe Dreyfus pour désigner le traitement automatique de l’information. Ce nouveau mot vient de l’assemblage de deux mots « information » et « automatique ». En 1967, l'Académie française définit l’informatique comme « la Science du traitement rationnel, notamment à l'aide de machines automatiques, de l'information, considérée comme le support de connaissances dans les domaines scientifique, économique et social. » L’histoire de l’informatique est justement marquée par la volonté des hommes d’automatiser certaines tâches longtemps réalisées à la main, en particulier le calcul. Chaque civilisation (Grecs, Romains, Chinois ...) avait développé des Systèmes et bases de Numérotation des Méthodes pour compter et calculer ; ensuite sont apparus les outils pour aider aux calculs 1.1 Origine de l’ordinateur a. Un besoin de calculer Dès la préhistoire on comptait avec des cailloux et avec ses doigts. Calcul vient du latin « calculi » signifiant caillou. A l’origine de l’ordinateur, on retrouve une très longue série d’inventions dont les premières datent du 3e millénaire avant notre ère. Les bouliers ou abaques sont utilisés dès le 7e siècle av. J.-C. en Mésopotamie. ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 4 Les bouliers sont les plus anciennes machines àcalculer. Le principe du boulier est déjà en germe chez les Babyloniens vers 2000 avant J.-C. ; à cette époque, on utilise des cailloux pour compter. Puis, au cours du Ier millénaire avant J.-C.naît en Chine l’idée de fabriquer un instrument qui faciliterait le calcul : le boulier. Les Grecs auront des calculateurs analogues. Au fil des siècles, le but des hommes sera de calculer de plus en plus vite et en minimisant le plus possible la marge d’erreur. C’est de ce besoin de calculer que naissent les premières machines à calculer. b. Les pionniers et inventeurs 1er siècle avant J.-C. Datée d'avant 87 av. J.-C, la machine d'Anticythère est une calculatrice mécanique antique permettant de calculer des positions astronomiques. C'est le plus vieux mécanisme à engrenages connu. 1623 Wilhelm Schickard (1592-1635) invente pour Kepler une « horloge calculante » destinée à calculer les éphémérides. 1642-1644 Blaise Pascal (1623-1662) invente une machine à calculer (« la Pascaline ») capable d'additionner et de soustraire des nombres de huit chiffres. 1673 Gottfried Wilhelm von Leibniz s'inspire de la Pascaline et invente une machine capable de multiplier et diviser sans utiliser les additions successives. Elle ne sera construite qu'en 1694, faute de trouver un artisan assez habile. ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 5 L'importance du système binaire pour les mathématiques et la logique a été comprise une première fois par le grand mathématicien et philosophe Leibniz. On trouve cependant des traces du système binaire bien avant, chez les Indiens et les Chinois. 1801 Joseph Marie Jacquard (1752-1834) invente des cartes pour commander le tissage de motifs sur les métiers à tisser. On peut considérer cette invention comme le début de la programmation. 1823 Charles Babbage (1791-1871) commence à construire sa machine à différences, inspiré par le métier à tisser de Jacquard. Babbage caresse l'idée de cette machine depuis 1812. Il s'adjoint l'aide d'une jeune femme, Ada Lovelace (1815-1852), brillante mathématicienne qui l'aide à concevoir les « diagrammes » pour faire fonctionner la machine. Il semblerait que c'est Lady Ada qui conçoit le premier langage informatique pour la machine à différences de Babbage (elle donnera d'ailleurs son nom au langage de programmation Ada), mais d'autres biographes pensent qu'elle a seulement corrigé une erreur de Babbage. Dans une correspondance avec Sir Humphry Davy en 1822, Babbage y discute de certaines applications d'une telle machine, notamment pour le calcul et l'impression des tables mathématiques, et y discute aussi des principes d'une machine à calculer. En 1823 débute la construction de cette machine qui ne sera jamais complétée. En 1991, on a pu reconstruire à partir de ses plans une partie de cette machine, qui fonctionna parfaitement. 1854 George Boole (1815-1864) publie un article sur la logique binaire. Les travaux de Boole, s'ils sont théoriques, n'en trouveront pas moins des applications primordiales dans les systèmes informatiques. 1890 Herman Hollerith (1860-1929) utilise une machine à cartes perforées pour le dépouillement du recensement américain. 1936 Alan Mathison Turing (1912-1954) publie On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem, ouvrage qui définit les limites théoriques de l'ordinateur. Il présente le modèle des machines de Turing et construit ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 6 (mathématiquement) la première machine universelle. Il prouve également l'absence de méthodes algorithmiques (indécidabilité algorithmique) pour résoudre certains problèmes comme le problème de l'arrêt ou le problème de la décision. Alan Turing se suicidera en 1954, en mangeant une pomme imbibée de cyanure. Une légende souvent rapportée dit que cet épisode est à l'origine du logo d'Apple. 1937 Le premier ordinateur, nommé ABC pour Atanasoff-Berry Computer est conçu par John Vincent Atanasoff (1903-1995) avec son étudiant Clifford Berry (1918- 1963). Il a été testé avec succès en 1942. Les idées d'Atanasoff (utilisation du binaire, utilisation d'une unité arithmétique et logique pour effectuer les calculs de base) furent reprises dans l'ENIAC, souvent considéré ainsi à tort comme le premier ordinateur. En effet, Eckert et Mauchly, concepteurs de l'ENIAC, brevètent leur invention comme le premier ordinateur (« first digital computer »), mais un procès dans les années 1970, juge qu'ils n'ont fait que reprendre les idées de l'ordinateur ABC, et consacre ainsi Atanasoff comme l'inventeur du premier ordinateur électronique. 1940 Pour décrypter les messages de l'armée Allemande, les Anglais mettent au point sur le site de Bletchley Park les calculateurs Robinson et Colossus sous la direction du mathématicien Alan Turing. Ce sont les premières machines qui intègrent les concepts d'arithmétique binaire, d'horloge interne, de mémoire tampon, de lecteurs de bande, d'opérateurs booléens, de sous-programmes et d'imprimantes. Tout ceci sera classé « Secret défense » jusqu'en 1975. 1941 Konrad Zuse (1910-1995) fait fonctionner le premier ordinateur du monde, le Z3 (ou Zuse 3). Encore largement méconnu, il est l'un des pères de l'informatique en ayant développé le premier calculateur électromécanique Z1 en 1938. Le Z3 fut détruit en 1944 par les bombardements alliés et servait à produire des calculs pour une usine aéronautique allemande. Il concevra aussi et réalisera entre 1942 et 1946 le premier langage de haut niveau nommé Plankalkül. Ce langage est extrêmement innovant, mais en dehors du courant principal du développement de l'informatique. Il demeure donc très largement méconnu. ATO Licence 3 Génie Civil Présenté par Georges AYIVI-TOGBASSA 7 1943 Création du ASCC Mark I (Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark I) à Harvard par Howard Aiken (1920-1973) et son équipe, avec le soutien d'IBM. C'est un énorme calculateur électromécanique (3000 relais, 800 km de câbles) qui permet de faire 3 opérations sur 23 chiffres par seconde. Cette machine est très proche dans son principe de fonctionnement des plans de la machine analytique de Babbage. Le programme est lu depuis une bande de papier ; les données à traiter peuvent être lues depuis une autre bande de papier ou un lecteur de cartes. L'ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) est créé par John W. Mauchly uploads/Industriel/ support-cours-ato-licence-3-genie-civil-2019.pdf