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Prosit1: Architecture Matérielle de l’ordinateur Module : Systèmes et Réseaux C

Prosit1: Architecture Matérielle de l’ordinateur Module : Systèmes et Réseaux Classe : 1A Préparé par : Amel Ben Ncira & Ameni Driss 1 I. Les composants de base d’un ordinateur : On appelle "périphérique" tout matériel électronique pouvant être raccordé à un ordinateur. Ce dernier est un composant qui permet la communication entre l'unité centrale et le monde extérieur. On peut classifier les périphériques selon qu'ils soient d'entrée ou de sortie ou des deux comme suit : Figure 1 : périphériques internes et externes UNITE CENTRALE Les périphériques d’entrée : -Clavier -Souris -Microphone -Webcam -Scanner -Tablette graphique Les périphériques de sortie : -Ecran -Imprimante -Haut-parleurs Mémoires : -Disque dur (HDD ou Hard Disk Drive) -RAM (Radom Access Memory ou mémoire vive) -ROM (Read Only Memory ou mémoire morte) Les périphériques d’entrée et de sortie : -Disque dur -Modem -Clé USB 2 II. Les architectures de base d’un ordinateur : • Architecture Von Neumann : L’architecture dite architecture de von Neumann est un modèle pour un ordinateur qui utilise une structure de stockage unique pour conserver à la fois les instructions et les données demandées ou produites par le calcul. • Architecture Harvard : L’architecture de type Harvard est une conception des processeurs qui sépare physiquement la mémoire de données et la mémoire programme. L’accès à chacune des deux mémoires s’effectue via deux bus distincts. Figure 2 : Architecture VON NEUMANN (à gauche) et l’architecture HARVARD (à droite) • La différence entre l’architecture HARVARD et VON NEUMANN : ARCHITECTURE VON NEUMANN ARCHITECTURE DE HARVARD Il s’agit d’une ancienne architecture informatique basée sur le concept d’ordinateur à programme stocké. Il s’agit d’une architecture informatique moderne basée sur le modèle de relais Harvard Mark I. La même adresse de mémoire physique est utilisée pour les instructions et les données. Une adresse de mémoire physique distincte est utilisée pour les instructions et les données. Il existe un bus commun pour le transfert de données et d’instructions. Des bus séparés sont utilisés pour transférer les données et les instructions. Deux cycles d’horloge sont nécessaires pour exécuter une seule instruction. Une instruction est exécutée en un seul cycle. C’est moins cher en coût. C’est plus cher que Von Neumann Architecture. Le processeur ne peut pas accéder aux instructions et lire/écrire en même temps. Le processeur peut accéder aux instructions et lire/écrire en même temps. Il est utilisé dans les ordinateurs personnels et les petits ordinateurs. Il est utilisé dans les microcontrôleurs et le traitement du signal. 3 • UAL L'unité arithmétique et logique (UAL, en anglais arithmetic–logic unit, ALU), est l'organe de l'ordinateur chargé d'effectuer les calculs. Le plus souvent, l'UAL est incluse dans l'unité centrale de traitement ou le microprocesseur. • UC Dans un système logique, en particulier dans un processeur, l’unité de contrôle (de commande) ou séquenceur commande et contrôle le fonctionnement du système, notamment du chemin de données. • Bus Un bus informatique est un dispositif de transmission de données partagées entre plusieurs composants d'un système numérique. Un bus est un ensemble de fils qui assure la transmission du même type d’information et on trouve trois types de bus • Bus de données : bidirectionnel qui assure le transfert des informations entre le microprocesseur et son environnement, et inversement. Son nombre de lignes est égal à la capacité de traitement du microprocesseur. • Bus d’adresses : unidirectionnel qui permet la sélection des informations à traiter dans un espace mémoire (ou espace adressable) qui peut avoir 2n emplacements, avec n = nombre de fils conducteurs du bus d'adresses. • Bus de contrôle (commnde) : constitué par quelques conducteurs qui assurent la synchronisation des flux d'informations sur les bus des données et des adresses. Et voici un schéma plus lisible pour les différents types des bus : Figure 3 : Différents type de bus 4 • Registre Un registre est un emplacement de mémoire interne à un processeur. Les registres se situent au sommet de la hiérarchie mémoire : il s'agit de la mémoire la plus rapide d'un ordinateur, mais dont le coût de fabrication est le plus élevé. Figure 4 : Différents type de registres et leurs emplacements III. Processeur : Un processeur est un composant présent dans de nombreux dispositifs électroniques qui exécute les instructions machine des programmes informatiques. Avec la mémoire, c'est notamment l'une des fonctions qui existent depuis les premiers ordinateurs. Un processeur construit en un seul circuit intégré est un microprocesseur. Figure 5 : un processeur Intel i7 5 1. Constructeurs (AMD VS INTEL) • Intel : le très haut de gamme du processeur La qualité d'Intel sera de facto la même que celle des processeurs AMD. Néanmoins Intel offre des possibilités différentes, plus élevées. Outre les performances graphiques qui font de Intel la référence dans le jeu vidéo par exemple, ses vitesses de calcul seront meilleures. Intel proposera à chaque fois de meilleures performances, une meilleure puissance et finalement un meilleur service qu'AMD. Néanmoins et c'est ici la vraie problématique : les processeurs Intel sont chers, très chers. Figure 6 : la marque Intel • AMD : le meilleur rapport qualité-prix Si AMD demeure un peu en retrait quand on le compare à Intel, il n'en reste pas moins une référence. Puissance, rapidité, efficacité, telles sont les qualités des processeurs AMD. Il est moins cher et propose donc sans équivoque un meilleur rapport qualité-prix. Un point essentiel dans le choix d'un processeur pour votre ordinateur. Les performances d'un processeur AMD récent pourront parfois dépasser celles d'un Intel d'avant-dernière génération. Figure 7 : la marque AMD 2. Nombre de bits : 6 Les deux principales catégories de processeurs sont 32 bits et 64 bits. Le type de processeur dont dispose un ordinateur affecte non seulement ses performances globales, mais également le type de logiciel qu’il utilise. La Différence entre 32 bits et 64 bits ➢ Le processeur 32 bits : était le processeur principal utilisé dans tous les ordinateurs jusqu’au début des années 1990. Les processeurs Intel Pentium et les premiers processeurs AMD étaient en 32 bits, ce qui signifie que le système d’exploitation et les logiciels fonctionnent avec des unités de données de 32 bits. Windows 95, 98 et XP sont tous des systèmes d’exploitation 32 bits. ➢ Le processeur 64 bits : L’ordinateur 64 bits existe depuis 1961, année à laquelle IBM a créé le superordinateur IBM 7030 Stretch. Cependant, il n’a pas été utilisé dans les ordinateurs personnels jusqu’au début des années 2000. Microsoft a publié une version 64 bits de Windows XP à utiliser sur les ordinateurs dotés d’un processeur 64 bits. Windows Vista, Windows 7 et Windows 8 sont également disponibles en version 64 bits. Un autre logiciel a été développé, conçu pour fonctionner sur un ordinateur 64 bits, également basé sur 64 bits, dans la mesure où il fonctionne avec des unités de données de 64 bits. ➢ Un processeur 128 bits : est un processeur dont la largeur des registres est de 128 bits sur les nombres entiers. L’ordinateur IBM 370 peut être considéré comme le premier système partiellement 128 bits puisqu'il peut manipuler des nombres en virgule flottante codés sur 128 bits. 3. Jeux d’instruction : CISC : (Complex Instruction Set Computer) Le CISC a la capacité d’effectuer des opérations en plusieurs étapes ou des modes d’adressage au sein d’un jeu d’instructions. C’est la conception du CPU où une instruction fonctionne en plusieurs étapes de bas niveau. Par exemple, stockage en mémoire, chargement à partir de la mémoire et opération arithmétique. RISC : (Reduced Instruction Set Computer) Le calcul du jeu d’instructions réduit(RISC) est une stratégie de conception des unités centrales basée sur l’idée que le jeu d’instructions de base donne une excellente performance lorsqu’il est combiné à une architecture de microprocesseur capable d’exécuter des instructions en utilisant certains cycles de microprocesseur par instruction. 7 Table de comparaison RISC CISC RISC signifie (Reduced Instruction Set Computer). CISC signifie (Complex Instruction Set Computer). Les processeurs RISC ont des instructions simples prenant environ un cycle d’horloge. Le cycle d’horloge moyen par instruction (CPI) est de 1,5 Le processeur CSIC dispose d’instructions complexes prenant plusieurs horloges pour l’exécution. Le cycle d’horloge moyen par instruction (CPI) est compris entre 2 et 15. Les performances sont optimisées avec plus de focus sur les logiciels Les performances sont optimisées en mettant davantage l’accent sur le matériel. Il ne possède aucune unité de mémoire et utilise un matériel distinct pour implémenter les instructions. Il dispose d’une unité de mémoire pour mettre en œuvre des instructions complexes. Le jeu d’instructions est réduit, c’est-à-dire qu’il ne contient que quelques instructions dans le jeu d’instructions. Beaucoup de ces instructions sont très primitives. Le jeu d’instructions comprend diverses instructions pouvant être utilisées pour des opérations complexes. Le jeu d’instructions comprend diverses instructions pouvant être utilisées pour des opérations complexes. CISC a de nombreux modes d’adressage différents et peut donc être utilisé pour représenter plus des instructions dans différents langages de programmation de niveau supérieur. Les modes d’adressage complexes sont synthétisés à l’aide du logiciel. CISC supporte déjà des modes d’adressage complexes Possède plusieurs uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-architecture-materielle-de-l-x27-ordinateurqsdfq.pdf