CM1 Architecture Materielle

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Page 1 : INFORMATIQUE 1I . A R C H I T E C T U R E M AT E R I E L L E Eva Ansermin & Romuald Grignon v1.3

Page 2 : Présentation de la matière • Sujets abordés dans la matière:• Fonctionnement global des ordinateurs base d’architecture des ordinateurs• Bases d’algorithmie• Applications : programmation en langage C• Organisation:• 9 CM• TD sur 13 semaines• Evaluation : • 3 DS 2 x 90min + 1 x 120min• Moyenne des quiz qui compte pour 1 DS.• Moyenne = max moyenneDS1, DS2, DS3, QUIZ, DS3 Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON2

Page 3 : • Des quiz auront lieu régulièrement en début de séance de TD, en ligne sur la page du cours : https://cours.cyu.fr/course/view.php?id=334• Vous trouverez aussi des support de cours, TD, quiz d’entrainement, archives de DS, liste des intervenants par groupe, et les modalités d’évaluation.• Inscrivez-vous sur ce site avec votre groupe pour accéder aux évaluations ! Page de cours + QuizEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON3

Page 4 : IntroductionL’informatique est une science permettant le traitement automatique de données par des machines robot, système embarqué, ordinateur ….Un ordinateur est une machine qui : saisit par un périphérique d’entrée clavier, souris, scanner, micro,…,stocke en mémoire, traite les données par des programmes restitue par un périphérique de sortie écran, imprimante, … des informationsType d’ordinateur :Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON4

Page 5 : IntroductionL’informatique est une science permettant le traitement automatique de données par des machines robot, système embarqué, ordinateur ….Un ordinateur est une machine qui : saisit par un périphérique d’entrée clavier, souris, scanner, micro,…,stocke en mémoire, traite les données par des programmes restitue par un périphérique de sortie écran, imprimante, … des informationsType d’ordinateur :Ordinateur fixeOrdinateur portableTabletteSmartphoneEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON5

Page 6 : IntroductionL’informatique est une discipline en constante évolution.Amélioration matérielle :Augmentation de la densité des composants. Loi de Moore : Le nombre de transistors sur une puce double doublait ? tous les 18 mois.L’augmentation de la densité des circuitss’accompagne d’une augmentation de performances et de fiabilité.Diversification de la discipline : Intelligence artificielle, big-data, cyber sécurité etc… … Mais les concepts de base restent les mêmes!Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON6

Page 7 : Composition d’un ordinateurOrdinateurMatérielsDisque durEcranRAM…LogicielsSystème d’exploitationApplications et programmesComposants matériels Hardware : Tout ce qui compose l’ordinateur et ses accessoires.Chaque composant possède une fonction particulière :• saisie des données• calcul• stockage des données• affichage vidéo• gestion du clavier...Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON7

Page 8 : Composition d’un ordinateurOrdinateurMatérielsDisque durEcranRAM…LogicielsSystème d’exploitationApplications et programmesLogiciel Software :Immatériel non tangibleEnsemble de programmes exécutables par l’ordinateurDifférents types de logiciels :Système d’exploitation Windows, Linux, MacOS, iOS, AndroïdLogiciels standards comme Word, Excel...Progiciels : logiciels spécifiques paye, comptabilité, ...…Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON8

Page 9 : Composition d’un ordinateurOrdinateurMatérielsDisque durEcranRAM…LogicielsSystème d’exploitationApplications et programmesLe logiciel pilote le matériel Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON9

Page 10 : Architecture globalePériphériqued’entréePériphériquede sortieUnité de traitementEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON10

Page 11 : Périphériques d’entréeSaisie / Acquisition de données :ClavierSourisCaméra numériqueScanneurRéseau…Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON11

Page 12 : Périphériques de sortieRestitution de données :EcranImprimanteHaut parleurRéseau…Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON12

Page 13 : Architecture globalePériphériqued’entréePériphériquede sortieUnité de traitementProcesseurMémoire viveEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON13

Page 14 : Le processeur :Le Processeur ou microprocesseur est une puce électronique. Il constitue le moteur de l'ordinateur, plus il est puissant et plus le traitement des informations est rapide. Sa vitesse de travail se mesure en Gigahertz GHz. Le processeur peut être composé de 1 à 10 cœurs, qui peuvent être dédoublés en thread simulation de 2 cœurs logiques dans 1 physique pour augmenter sa capacité de traitement de plusieurs tâches en parallèleSociétésEntrée de gammeMilieu de gammeHaut de gammeIntelCore i3 4 cœursCore i5 6 cœursCore i9 entre 8 et 24 cœurs AMDAthlon 2 X3Ryzen 2 X4Ryzen 7 X8Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON14

Page 15 : Le processeur :Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON15

Page 16 : Le processeur :ALU: unité arithmétique et logique UAL. Permet d’executer des operations de base :Opérations arithmétiquesComparaisonsOpérations logiquesEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON16

Page 17 : Le processeur :ALU: unité arithmétique et logique UAL. Permet d’executer des operations de base :Opérations arithmétiquesComparaisonsOpérations logiquesRegistres : petites mémoires pour mémoriser les instructions et les données encours de calculEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON17

Page 18 : Le processeur :ALU: unité arithmétique et logique UAL. Permet d’executer des operations de base :Opérations arithmétiquesComparaisonsOpérations logiquesRegistres : petites mémoires pour mémoriser les instructions et les données encours de calculUnité de contrôle : organise l’ensembleEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON18

Page 19 : Le processeur :ALU: unité arithmétique et logique UAL. Permet d’executer des operations de base :Opérations arithmétiquesComparaisonsOpérations logiquesRegistres : petites mémoires pour mémoriser les instructions et les données encours de calculUnité de contrôle : organise l’ensembleUn cycle d’instruction a trois étapes : Fetch : on récupère l’instruction à faire dans un registre d’instruction.Decode : l’unité de contrôle “décode” l’instructionExecute : l’instruction est executée par l’ALU.Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON19

Page 20 : Architecture globalePériphériqued’entréePériphériquede sortieUAL + unité de contrôleMémoire viveEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON20

Page 21 : Mémoire viveLa RAM Random Access Memory charge les programmes et fichiers en cours d’utilisation et se vide lorsque l’ordinateur est éteint.Elle permet de stocker des informations temporairement. Sa capacité se mesure en gigaoctet Go et se situe entre 2 et plusieurs dizaines de Go.Elle est environ un million de fois plus rapide que les autre périphériques de stockage et permet ainsi une exécution rapide des calculs.Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON21

Page 22 : Architecture globalePériphériqued’entréePériphériquede sortieUAL + unité de contrôleMémoire viveEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON22

Page 23 : Architecture globalePériphériqued’entréePériphériquede sortieUAL + unité de contrôleMémoire viveMémoire externe ouunité de stockageEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON23

Page 24 : Unités de stockageLes unités de stockages permettent d’archiver les données fichiers et programmes chargées dans l'ordinateur. Leur capacité est exprimée en Go, voir en To.Différentes unités de stockage :Externe: Clef USBCD/DVD RWDisque dur externeBandes magnétiques encore utilisées pour la sauvegardeDisque dur interneCes mémoires sont lentes en accès et en écritureRegistreMémoire viveDisque DurCapacité typique 128 Ko8 Go1 ToTemps d’accès s10-9 nano10 . 10-95.10-3 milliDébit Mo/s4 000 – 32 000400 – 16 0004 - 550Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON24

Page 25 : La mémoire morte ROM Peut être lue plusieurs fois Read Only Memory, mais ne peut pas être modifiéesauf en la flashant, c’est-à-dire par une forte impulsion électrique, ce qui est unprocessus lent .Contient des données nécessaires au bon fonctionnement de l’ordinateur ou despériphériques :Lesinformationsnécessairesaudémarraged’unordinateurBIOS–microcode.Les tables de caractères latin.Les programmes de gestion des périphériques et équipements embarqués.Elle est située sur la carte mère de l’ordinateur qui est le « chef d’orchestre » del’ordinateur ou sur les contrôleurs des périphériques.Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON25

Page 26 : Fonctionnement général d’une mémoireUne mémoire est divisée en différentes « cases » de même capacité octet.La majorité des mémoires utilise l’adressage :Chaque registre interne case a une adresse attribuée.On accède à cette cellule à partir de son adresse.Eva ANSERMIN & Romuald GRIGNON26

Page 27 : Architecture globalePériphériqued’entréePériphériquede sortieLe bus de données communique les informations résultats de calculs, instructions etc… Le bus d’adresses indique où l’on veut stocker/récuperer l’information de la mémoireMémoire externe ouunité de stockageEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON27UAL + unité de contrôleMémoire viveBus de donnéesBus d’adresse

Page 28 : Architecture de Von NeumannPériphériqued’entréePériphériquede sortieUAL + unité de contrôleMémoire viveBus de donnéesBus d’adresseLes instructions et les données sont enregistrées dans les mêmes structures de stockage : c’est une architecture de Von Neumann.Mémoire externe ouunité de stockageEva ANSERMIN & Romuald GRIGNON28

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