Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Architecture de base d’un ordinateur Présenté par: Andriamino Davida Architectu

Architecture de base d’un ordinateur Présenté par: Andriamino Davida Architecture de base d’un ordinateur •Principe generaux de fonctionnement •Memoire principale •Processeur central •Liaisons Processeur-Memoire Definition •INFORmation autoMATIQUE •Science du traitement automatique de l’information •Ensemble des applications de cette science, mettant en oeuvre des materiels (ordinateurs) et des logiciels Memoire principale & processeur •Memoire principale : stockage de l’information (programmes et donnees) •Processeur ou CPU (Central processing Unit): execution pas a pas les instructions composant les programmes Architecture de von Neumann •Unite arithmetique et logique (UAL ou ALU en anglais) ou unite de traitement: effectue les operations de base et d’une unite de controle, chargee du sequencage des operations •Memoire –Memoire volatile ou RAM (Random Access Memory): contient programmes et donnee en cours de traitement –Memoire permanente ou ROM (Read Only Memory): stocke programmes et donnees de base de la machine •Entrée-sortie: permet la communication avec le monde exterieur. •Bus: systeme de relliage des differents composants Architecture de von Neumann Les programmes •Programme: suite d’instructions elementaire, execution dans l’ordre par le processeurex: addition de deux nombres, lire ou ecrire une case memoire… Chaque instruction est codee (physiquement cablee) en memoire sur quelques octets.Le processeur est capable d’executer des programmes en langage machine composes d’instructions tres elementaires suivant un codage precisChaque type de processeur est capable d’executer un certain ensemble d’instructions, son jeu d’instructions. •Pour ecrire un programme en langage machine, il faut donc connaitre les details du fonctionnement du processeur qui va etre utilise.Les langages de programmation utilisees de nos jours sont tres largement plus evolues que le langage machine. Neanmoins ils reposent sur ce dernier: apres compilation ils sont transformes (traduits) en langage machine executable par le processeur. Les programmes Le processeur •CPU ou Central Processing Unit – Unite centrale de traitement: composant essentiel d’un ordinateur qui interprète les instructions et traite les données d’un programme. •Le processeurest un circuit éléctroniquecomplexe (circuit intégré) qui exécute chaque instruction très rapidement, en quelques cycles d’horloges. Toute l’activité de l’ordinateur est cadencée par une horloge unique, de façon à ce que tous les circuits électroniques travaillent tous ensemble de façon synchronisée. La fréquence de cette horloge s’exprime en MHz (millions de cyles par seconde) ou GHz (milliards de cycles par secondes). Le processeur Par exemple, un processeur “Intel Core 2 Duo P8400 ” possède une horloge cadencée à 2,26 GHz. Le processeur- Fonctionnement •Lecture dans la memoire principale de l’instruction a executer •Effectue le traitement correspondant a cette instruction •Passe a l’instruction suivante Le processeur-Caracteristique Il est defini par: •Largeur de ses registres internes de manipulation de donnees (8, 16, 32, 64, 128 bits) •Cadence des son horloge exprimee en Mhz ou Ghz •Nombre de noyaux de calcul (core) •Jeu d’instructions (ISA en anglais, Instructions Set Architecture) dependant de la famille (CISC, RISC…) •Finesse de gravure exprimee en nm (nanometre, 10−9mètres, soit un milliardieme de metre) Le processeur- Caracteristique Il est caracterise par la famille a laquelle il appartient: CISC (Complex Instruction Set Computer): choixd;instructionsaussiprochesque possible d’un langage de haut niveau RISC (Reduced Instruction Set Computer): choixd’instructions plus simples et dune structure permettantune execution tresrapide VLIW (Very Long Instruction Word) Le processeur- Caracteristique Il est caracterise par la famille a laquelle il appartient: DSP- Digital Signal Processor: processeurs specialises pour les calculs lies au traitement de signaux. Le processeur- Structure Unite de Controle: responsable de la lecture en memoire principale et du decodage des instructions. Unite de traitement- Unite Arithmetique et Logique (UAL): execute les instruction qui manipulent les donnees Ces deux unitéscommuniquent avec la mémoire principale, lapremière pour lire les instructions, la seconde pour recevoir/transmettre des données binaires, mais ils communiquent également avec les différents périphériques (clavier, souris, écran...). Memoire principale-Structure La mémoire est divisée en emplacements (des cases mémoires contiguës) de taille fixe (par exemple huit bits) utilisés pour stocker instructions et données. En principe, la taille d’un emplacement mémoire pourrait être quelconque ; en fait, la plupart des ordinateurs en service aujourd’hui utilisent des emplacements mémoire d’un octet (“ byte ” en anglais, soit huit bits, unité pratique pour coder un caractère par exemple). Adresse memoire Dans une mémoire de taille N, on a N emplacements mémoires, numérotés(ou adressés) de 0 à N − 1. Chaque emplacement est repéré par un numéro unique, appelé adresse. L’adresse est le plus souvent écrite en hexadécimal. Operation sur la memoire Seul le processeur peut modifier l’état de la mémoire. Chaque emplacement mémoire conserve les informationsque le processeur y écrit jusqu’à coupure de l’alimentation électrique, où tout le contenu est perdu (contrairement au contenu des mémoires externes comme les disquettes et disques durs). On parle de mémoire vive. Operation sur la memoire Les seules opérations possibles sur la mémoire sont : 1écriture d’un emplacement : le processeur donne une valeur et une adresse, et la mémoire range la valeur à l’emplacement indiqué par l’adresse ; 2 lecture d’un emplacement : le processeur demande à la mémoire la valeur contenue à l’emplacement don’t il indique l’adresse. Le contenu de l’emplacement auquel le processeur accède en lecture demeure inchangé. Caracteristiques d’une memoire 1 La capacité : nombre total de bits que contient la mémoire. Elle s’exprime aussi souvent en octet ; 2 Le format des données : nombre de bits que l’on peut mémoriser par case mémoire. On parle de la largeur du mot mémorisable ; 3 Le temps d’accès : temps qui s’écoule entre l’instant où a été lancée une opération de lecture/écriture en mémoire et l’instant où la première information est disponible sur le bus de données ; 4 Le temps de cycle : il représente l’intervalle minimum qui doit séparer deux demandes successives de lecture ou d’écriture ; 5 Le débit : nombre maximum Caracteristiques d’une memoire 5 Le débit : nombre maximum d’informations lues ou écrites par seconde; 6 La volatilité : elle caractérise la permanence des informations dansla mémoire. L’information stockée est volatile si elle risque d’être altérée par un défaut d’alimentation électrique et non volatile dans le cas contraire. RAM Nous savonsqu’ilexistedeux types distincts de mémoire : les mémoiresvives et les mémoiresmortes. Unemémoire vive sert au stockagetemporaire de données. Elle doitavoirun temps de cycle très court pour ne pas ralentirle microprocesseur. Les mémoiresvivessont en général volatiles : ellesperdentleursinformations en cas de coupured’alimentation. (Certainesd’entreelles, ayantunefaibleconsommation, peuventêtrerenduesnon volatiles par l’adjonctiond’unebatterie.) RAM Il existedeuxgrandesfamilles de mémoires RAM (Random Acces Memory : mémoire à accès aléatoire) : 1 Les RAM statiques ;cart 2 Les RAM dynamiquesvdjfkgzuu RAM Statique Le bit mémoire d’une RAM statique (SRAM) est composé d’une bascule (composant électronique élémentaire). Chaque bascule contient entre quatre et six transistors RAM Dynamique Dans les RAM dynamiques (DRAM), l’information est mémorisée sous la forme d’une charge électrique stockée dans un condensateur. Avantages : Cette technique permet une plus grande densité d’intégration, car un point mémoire nécessite environ quatre fois moinsde transistors que dans une mémoire statique. Sa consommation s’enretrouve donc aussi très réduite; RAM Dynamique Inconvénient : La présence de courants de fuite dansle condensateur contribue à sa décharge. Ainsi, l’information est perdue si on ne la régénère pas périodiquement (charge du condensateur). Les RAM dynamiques doivent donc être rafraîchies régulièrement pour entretenir la mémorisation : il s’agit de lire l’information et de la recharger. ROM Pour certaines applications, il est nécessaire de pouvoir conserver des informations de façon permanentev même lorsque l’alimentation électrique est interrompue. On utilise alors des mémoires mortes ou mémoires à lecture seule (ROM : Read Only Memory). Ces mémoires sont non volatiles. Ces mémoires, contrairement aux RAM, ne peuvent être que lue. L’inscription en mémoire des données restent possible mais est appelée programmation. Suivant le type de ROM, la méthode de programmation changera. ROM Il existe donc plusieurs types de ROM : oROM ; oPROM ; oEPROM ; oEEPROM ; oFLASH EPROM. Processeur Le processeur est parfois appelé CPU (de l’anglais “ Central Processing Unit ”) ou encore MPU (Micro- Processing Unit) pour les microprocesseurs. Un microprocesseur n’est rien d’autre qu’un processeur dont tous les constituants sont réunis sur la même puce électronique(pastille de silicium), afin de réduire les coûts de fabrication et d’augmenter la vitesse de traitement. Les micro-ordinateurs (ordinateurs personnels) sont tous équipés de microprocesseurs. L’architecture de base des processeurs équipant les gros ordinateurs est la même que celle des microprocesseurs. Processeur-Composant Les parties essentielles d’un processeur sont : 1 L’UnitéArithmétique et Logique (UAL, en anglaisArithmetic and Logical Unit - ALU), qui prend en charge les calculs arithmétiques élémentaires et les tests ; 2 L’unité de contrôle ou séquenceur, qui permet de synchroniser les différents éléments du processeur. En particulier, il initialise les registres lors du démarrage de la machine et il gère les interruptions ; 3 Les registres, qui sont des mémoires de petite taille (quelques octets), suffisamment rapides pour que l’UAL puisse manipuler leur contenu à chaque cycle de l’horloge. Un certain nombrede registres sont communs à la plupart des processeurs. Types de registres Compteur de programme : ce registre contient l’adresse mémoire de l’instruction en cours d’exécution ; Accumulateur : ce registre est utilisé pour stocker les données en cours de traitement par l’UAL ; uploads/Sante/ cours-decode-et-fetch.pdf