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1 INFORMATIQUE DE BASE Année universitaire 2012-2013 Yassine El Ghoumari 1ère a

1 INFORMATIQUE DE BASE Année universitaire 2012-2013 Yassine El Ghoumari 1ère année ENCG Architecture des ordinateurs Yassine El Ghoumari Définition d’un ordinateur Machine qui : saisit (périphériques d’entrée) 3 saisit (périphériques d entrée), stocke (mémoire), traite (programmes) restitue (périphériques de sortie) des informations Schéma fonctionnel UC UC Données Données Instructions Instructions Résultats Résultats Saisie Saisie Restitution Restitution Traitement Traitement Mé i Mé i 4 Périphériques de sortie Périphériques de sortie Ecran Modem Imprimante Haut parleur Périphériques d’entrée Périphériques d’entrée Modem Micro Clavier Souris Caméra CD-ROM Joystick Scanner Mémoires auxiliaires Mémoires auxiliaires Disquette Disque dur Mémoire Mémoire Constituants Composants matériels (Hardware) • Tout ce qui compose l’ordinateur et ses accessoires 5 • Chaque composant possède une fonction particulière • calcul • stockage des données • affichage vidéo • gestion du clavier... Logiciel (Software) • immatériel (non tangible) • ensemble de programmes exécutables par l’ordinateur Constituants 6 Différents types de logiciels • système d’exploitation (MS-DOS, Windows, Unix) • logiciels standards comme Word, Excel... • progiciels : logiciels spécifiques (paye, comptabilité, ...) Le logiciel pilote le matériel 2 Codage binaire Le langage des ordinateurs Toutes communications à l'intérieur de 7 Toutes communications à l intérieur de l'ordinateur sont faites avec des signaux électriques • 0: éteint (absence de signal électrique) • 1: allumé (présence de signal électrique) Un même nombre peut être représenté dans plusieurs bases • 123 en base 10 (décimal) Codage binaire 8 ( ) • 1111011 en base 2 (binaire) • 173 en base 8 (octale) • 7B en base 16 (hexadécimale) De la base 10 à la base 2 • Il faut diviser le nombre par 2 puis réitérer l'opération en considérant que le nouveau é t t l' i ti t j 'à Codage binaire 9 numérateur est l'ancien quotient jusqu'à ce que ce dernier soit nul. La suite inverse des restes représente le nombre binaire Exemple 10 Ecrire 10 en base 2 Codage binaire Les opérations élémentaires en base 10 s’appliquent de la même façon en base 2 • Exemple: Addition, soustraction, multiplication, 11 p , , p , division Schéma fonctionnel 12 3 L’unité Centrale Fonctions • Sélectionner et exécuter les instructions du programme en cours 13 L’unité Centrale Partie de l’ordinateur qui contient les circuits de base • la mémoire principale • la mémoire vive (RAM) • la mémoire morte (ROM) 14 ( ) • la mémoire cache • le microprocesseur • les circuits de calcul (UAL-L’unité arithmétique et logique) • l’unité de contrôle ou de commande UC • l’horloge système • l’unité d’entrée-sortie • Elle contrôle et synchronise le microprocesseur et les composants associés • Sa vitesse (fréquence) est exprimée généralement en mégahertz (MHz) c’est à dire en million de cycles par L’horloge 15 mégahertz (MHz) c est-à-dire en million de cycles par seconde • L’efficacité du microprocesseur est directement proportionnelle à la fréquence de l’horloge : une fréquence élevée est donc souhaitable • Exemples: Intel i7, environ 3,4 GHz L’unité d’entrée-sortie • contrôle et gère le transfert d’informations entre l’UC et les périphériques • Exemples 16 Exemples • carte graphique (écran) • carte contrôleur (disque dur) • carte son (micro, haut-parleur) Les Périphériques Définition •Tout ce qui gravite autour de l’UC c’est-à-dire l’écran, le clavier, la souris, les mémoires auxiliaires, l’imprimante, le scanner le micro les haut-parleurs 17 le scanner, le micro, les haut-parleurs.... 3 Catégories de périphériques •d’entrée (clavier, souris, scanner, joystick) •de sortie (écran, imprimante, haut-parleur) •les mémoires auxiliaires (disque dur, disquette, CD- ROM) • Définition • Recueillent les informations qui sont ensuite transformées (numérisées i.e. codées en binaires) pour être utilisables par la machine et transférées en mémoire principale (mémoire de l’UC) Les Périphériques d’entrée 18 (mémoire de l UC) • Exemples • clavier • souris : dispositif de pointage complémentaire du clavier et de l’écran • scanner : permet de numériser un document • autres : écran tactile, lecteur de codes barres, crayon optique, caméra, joystick... 4 Les Périphériques de sortie • Définition • Transmettent l’information binaire de l’UC vers l’extérieur sous une forme compréhensible par l’utilisateur 19 • Exemples • écran • imprimante • haut-parleurs Définition  Dispositif capable d’enregistrer, de stocker et de restituer des informations  Trois types La Mémoire 20  RAM ou mémoire vive  ROM ou mémoire morte  Mémoire de masse ou secondaire  Unité de stockage: Un composant électronique capable de mémoriser des tensions:  BIT (Binary DigiT) : unité de stockage élémentaire  Les informations sont codées en binaires composés de 0 et de 1 Unités de mesure 1octet = 8 bits La Mémoire 21 1Ko (Kilo octet) 1 000 octets 1Mo (Méga octet) 1 000 000 octets 1Go (Giga octet) 1 000 000 000 octets 1To (Téra octet) 1 000 000 000 000 octets Unités de mesure 1octet = 8 bits 10 La Mémoire 22 1Ko (Kilo octet) =1 024 octets (210 octets) 1Mo (Méga octet) = 1 048 576 octets (220 octets) 1Go (Giga octet) = 1 073 741 824 octets (230 octets) 1To (Téra octet) = 1 099 511 627 776 octets (240 octets)  Structure  La mémoire est organisée en cellules (octets ou mots)  Chaque cellule est repérée par son adresse qui permet à l’ordinateur de trouver les informations dont il a besoin 2 Modes d’accès à la mémoire La Mémoire 23  2 Modes d’accès à la mémoire  En lecture : aucun effet sur le contenu  En écriture : modifie son contenu  Caractéristiques  Capacité : nombre d’octets  Accès direct : grâce à l’adresse, accès i édi t à l’i f ti ( l d La Mémoire 24 immédiat à l’information (on parle de support adressable) séquentiel : pour accéder à une information, il faut avoir lu toutes les précédentes (ex : cassette audio)  Temps d’accès : temps écoulé entre l’instant où l’information est demandée et celui où elle est disponible (en ms) 5 • Le contenu de la mémoire est composé • de données • et d’instructions • code de l’opération élémentaire La Mémoire 25 • donnée(s) ou adresse des données • Programme • Ensemble d’instructions et de données • Traduites en signaux électriques compréhensibles par le matériel Différentes mémoires La mémoire vive ou RAM (Random Access Memory) • mémoire à accès direct à taille limitée • son contenu est volatile, i.e. il est perdu à chaque fois que l’ordinateur ne fonctionne pas : d’où le besoin d’utiliser de la é i ili i é t 26 mémoire auxiliaire rémanente • endroit où l’ordinateur stocke temporairement les données et instructions (programmes) qu’il est en train d’utiliser et d’exécuter • contient tous les programmes en cours d’exécution • Capacité de 1 Go à 4 Go La mémoire morte (Read Only Memory) • mémoire permanente et inaltérable • contient des petits programmes écrits par le constructeur 27 contient des petits programmes écrits par le constructeur pour la mise en route de l’ordinateur BIOS (Basic Input/Output System) • identifie les différents composants de la machine et vérifie leur bon fonctionnement La mémoire cache • La transmission entre la RAM et le microprocesseur est plus lente que le potentiel de vitesse du microprocesseur • Mémoire cache (ni ea L1 o L2) 28 • Mémoire cache (niveau L1 ou L2) • zone de mémoire ultra-rapide où sont conservées les données et instructions qui reviennent le plus souvent • mémoire interne de petite taille (dizaines de Ko) • Type non-volatile (Flash) • Capacité : 3 Mo Le microprocesseur • Le cœur de l’ordinateur : il traite et fait circuler les instructions et les données • Composé des éléments suivants • Unité Arithmétique et Logique (UAL) •Ensemble de circuits qui exécutent les 29 •Ensemble de circuits qui exécutent les opérations arithmétiques et logiques de base • Différents Registres (CO, Etat, Instruction…) Le microprocesseur • Unité de contrôle (ou de commande) • Son rôle est d’extraire une instruction 30 Son rôle est d extraire une instruction du programme en MC, de la faire exécuter par l’UAL ou un périphérique et de chercher l’instruction suivante • Elle décode les instructions et trouve les données pour l’UAL 6 Le microprocesseur 31 Un processeur est composé de transistors permettant de réaliser des fonctions sur des signaux numériques. Ces transistors, assemblés entre eux forment des t tt t d é li d f ti t è Le microprocesseur composants permettant de réaliser des fonctions très simples. A partir de ces composants il est possible de créer des circuits réalisant des opérations très complexes. L'algèbre de Boole (du nom du mathématicien anglais Georges Boole 1815 - 1864) est un moyen d'arriver à créer de tels circuits. L'algèbre de Boole est une algèbre se proposant de traduire des signaux en expressions mathématiques. • Pour cela, on définit chaque signal élémentaire par des variables logiques et leur traitement par des fonctions logiques Le microprocesseur fonctions logiques. • Des méthodes (table de vérité) permettent de définir les opérations que l'on désire réaliser, et à transcrire le résultat en une expression algébrique. • un circuit logique un circuit qui schématise l'agencement des composants de uploads/Management/ informatique-de-base-2.pdf