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Ecole des Mines de l’Industrie et de la Géologie Ecole des Mines de l’Industrie

Ecole des Mines de l’Industrie et de la Géologie Ecole des Mines de l’Industrie et de la Géologie EMIG EMIG S SY YS ST T TE E EM ME E ES S T T TE E EM MP PS S R RE E EE E EL L L  SYSTEMES TE SYSTEMES TEMPS MPS REEL – REEL – CH CH 01 01 – – Introduction Introduction aux aux calculateurs calculateurs numériques numériques Chapitre 01 – Chapitre 01 – INTRODUCTION INTRODUCTION AUX CALC AUX CALCULATEURS NUM ULATEURS NUMERIQUE ERIQUE (RAPPELS) (RAPPELS) I Introduction I Introduction Le calculateur est aujourd’hui un outil universel qui intervient dans tous les aspects de Le calculateur est aujourd’hui un outil universel qui intervient dans tous les aspects de notre vie quotidienne notre vie quotidienne. Il existe une large gamme de sy . Il existe une large gamme de systèmes stèmes (calculatrices, automa (calculatrices, automates, gros tes, gros systèmes, ordinateurs personnels, systèmes intégrés …). systèmes, ordinateurs personnels, systèmes intégrés …). Il est un Il est une combina e combinaison judicieuse ison judicieuse entre du entre du matériel matériel (la “mach (la “machine”) et du ine”) et du logiciel (les logiciel (les “programmes”). “programmes”). II Historique II Historique 1. Quelques dates repèrent : 1. Quelques dates repèrent : Faire débuter l'histoire de l'informatique aux Faire débuter l'histoire de l'informatique aux années 1970 est une grande injustice. Injustice années 1970 est une grande injustice. Injustice pour l'anonyme inventeur du boulier, pour Blaise Pascal [1623-1662] et sa machine pour l'anonyme inventeur du boulier, pour Blaise Pascal [1623-1662] et sa machine arithmétique, pour Joseph Jacquard [1752-1834] et son métier à tisser automatique, pour arithmétique, pour Joseph Jacquard [1752-1834] et son métier à tisser automatique, pour Charles Babbage [1792-1871] et ses cartes perforées, pour Johannes Von Neumann [1903- Charles Babbage [1792-1871] et ses cartes perforées, pour Johannes Von Neumann [1903- 1957], génial théoricien de l'informatique moderne, et 1957], génial théoricien de l'informatique moderne, et pour tant d'autres génies. pour tant d'autres génies. Le microprocesseur, élément central de tout calculateur, est l'aboutissement de progrès Le microprocesseur, élément central de tout calculateur, est l'aboutissement de progrès technologiques tant dans les technologiques tant dans les domaines mécaniques, informatique et électronique. domaines mécaniques, informatique et électronique. Les ordinateurs de type électronique ont commencé dans les années 1940 avec Les ordinateurs de type électronique ont commencé dans les années 1940 avec l'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator). Celui-ci était constitué par des l'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator). Celui-ci était constitué par des lampes radio (tubes à vide), tombait en panne à presque toutes les 10 minutes et consommait lampes radio (tubes à vide), tombait en panne à presque toutes les 10 minutes et consommait tant d'électricité que lorsqu'il était mis en marche, l'intensité baissait dans la ville de tant d'électricité que lorsqu'il était mis en marche, l'intensité baissait dans la ville de Philadelphie où il était installé. C'était la Philadelphie où il était installé. C'était la première génération première génération de 1940 à 1955. de 1940 à 1955. Avec l'invention du transistor en 1948 par John Barden, William Schockley et Walter Avec l'invention du transistor en 1948 par John Barden, William Schockley et Walter H. Bratten, tous trois des Bell Labs, on s'achemina vers des ordinateurs plus compacts, moins H. Bratten, tous trois des Bell Labs, on s'achemina vers des ordinateurs plus compacts, moins énergétivores et donc plus fiables. Ce fut la énergétivores et donc plus fiables. Ce fut la seconde génération seconde génération de 1955-1965, avec entre de 1955-1965, avec entre autres les 304 de NCR, 7070 et 7080 d'IBM, 1804 autres les 304 de NCR, 7070 et 7080 d'IBM, 1804 et 3600 de CDC, 800 de Honeywell, B3500 et 3600 de CDC, 800 de Honeywell, B3500 de Burroughs, et 212 de Philco. de Burroughs, et 212 de Philco. La La troisième génération troisième génération de 1965-1980, fut celle des premiers circuits intégrés, c'est à de 1965-1980, fut celle des premiers circuits intégrés, c'est à dire où plusieurs portes logiques sont sur un même substrat. C'est alors qu'on différencie plus dire où plusieurs portes logiques sont sur un même substrat. C'est alors qu'on différencie plus nettement les différentes parties d'un ordinateur. On parle alors d'unité centrale de traitement nettement les différentes parties d'un ordinateur. On parle alors d'unité centrale de traitement (UCT) ou CPU (Central Processing Unit) pour désigner la portion maîtresse dans (UCT) ou CPU (Central Processing Unit) pour désigner la portion maîtresse dans l'architecture. C'est à ce moment là qu'est sorti le l'architecture. C'est à ce moment là qu'est sorti le premier microprocesseur 4004 d'Intel. premier microprocesseur 4004 d'Intel. C'est donc en 1971 que le premier microprocesseur est sorti des laboratoires d'Intel. C'est donc en 1971 que le premier microprocesseur est sorti des laboratoires d'Intel. Travaillant sur 4 bits et d'une p Travaillant sur 4 bits et d'une puissance faible l'intérêt de ce uissance faible l'intérêt de ce nouveau composa nouveau composant nt électronique électronique ne fut pas évident jusqu'à ce que l'idée de le transformer en calculatrice fut trouvée. Sept ans ne fut pas évident jusqu'à ce que l'idée de le transformer en calculatrice fut trouvée. Sept ans plus tard, l'arrivée du 8088 multiplie déjà cette puissance de calcul par 200! Cette date plus tard, l'arrivée du 8088 multiplie déjà cette puissance de calcul par 200! Cette date correspond à la correspond à la naissance des véritables micro-ordinateurs. naissance des véritables micro-ordinateurs. La La quatrième génération quatrième génération de 1980 à 1990, fut celle des microprocesseurs. C'est à ce de 1980 à 1990, fut celle des microprocesseurs. C'est à ce moment là que toutes les fonctions principales sont implantées sur un seul circuit intégré. De moment là que toutes les fonctions principales sont implantées sur un seul circuit intégré. De nos jours quand on parle nos jours quand on parle de microprocesseur, on pense à un "chip" unique de microprocesseur, on pense à un "chip" unique avec des pattes. avec des pattes. C'était entre autres l'apparition du Z80 de Zilog, du 6502 de Motorola, du 8088 d'Intel. On C'était entre autres l'apparition du Z80 de Zilog, du 6502 de Motorola, du 8088 d'Intel. On parle de MPU (Micro Processing Unit) en lieu de parle de MPU (Micro Processing Unit) en lieu de CPU. CPU. Arrivent ensuite les microprocesseurs 68000 et 80286 (16 bits) Arrivent ensuite les microprocesseurs 68000 et 80286 (16 bits) avec les Macintosh et P.C. que avec les Macintosh et P.C. que nous connaissons. Ils ont introduisent l'image et nous connaissons. Ils ont introduisent l'image et le son. le son. Ensuite, tout n'est plus qu'une question de course à la puissance de calcul. Chaque bond Ensuite, tout n'est plus qu'une question de course à la puissance de calcul. Chaque bond technologique apporte sont innovation technologique apporte sont innovation SYSTEMES TE SYSTEMES TEMPS MPS REEL – REEL – CH CH 01 01 – – Introduction Introduction aux aux calculateurs calculateurs numériques numériques La La cinquième génération cinquième génération, qui s'étend de 1990 à maintenant, est celle des "microchips" , qui s'étend de 1990 à maintenant, est celle des "microchips" où quelques 30 millions de portes logiques sont implantées sur une seule surface d'environ où quelques 30 millions de portes logiques sont implantées sur une seule surface d'environ 10mm 10mm× ×10mm. Cependan 10mm. Cependant les nouveautés sorten t les nouveautés sortent à une cadence t à une cadence très rapide. très rapide. D’ailleurs la tendance actuelle en 2007 n’est plus de pousser la fréquence d’horloge du D’ailleurs la tendance actuelle en 2007 n’est plus de pousser la fréquence d’horloge du processeur qui atteint sa limite processeur qui atteint sa limite théorique des 4 GHz. On a théorique des 4 GHz. On a beau réduire la taille des t beau réduire la taille des transistors ransistors afin de limiter le délai de propagation du signal d’un transistor au suivant, la puissance afin de limiter le délai de propagation du signal d’un transistor au suivant, la puissance consommée par unité de surface à ces fréquences ferait que la puce entière se consumerait. On consommée par unité de surface à ces fréquences ferait que la puce entière se consumerait. On augmente le volume de traitement en insérant par contre sur le même substrat, deux ou augmente le volume de traitement en insérant par contre sur le même substrat, deux ou plusieurs noyaux et faire en plusieurs noyaux et faire en sorte qu’ils coopèrent suivant divers schémas. sorte qu’ils coopèrent suivant divers schémas. Aujourd'hui, le multimédia puis le 3 D et Aujourd'hui, le multimédia puis le 3 D et le temps réel. le temps réel. Demain, le monde virtuel ! Demain, le monde virtuel ! 2. Architecture de Von Neumann 2. Architecture de Von Neumann  UC : UC : unité centrale unité centrale • • Anglais : CPU (Central Processing Unit) Anglais : CPU (Central Processing Unit) • • Central Arithmetic Unit, Central Control Unit, Central Arithmetic Unit, Central Control Unit, • • Input/Output devices Input/Output devices  BUS : BUS : dispositif de transfert uploads/Litterature/ pdf-cours-systemes-temps-reels-compress 1 .pdf