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Architecture des ordinateurs

Il s'agit dans ce cours de comprendre, à bas niveau, l'organisation des

ordinateurs

Introduction• L'informatique à sa motivation initiale était

de faciliter et d'accélérer le calcul, maintenant se sont ajoutées de nombreuses fonctionnalités:– automatisation

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automatisation, – contrôle et la commande de pratiquement tout

processus,– la communication et le partage de l'information.

Introduction• Un ordinateur peut être découpé en plusieurs

blocs fonctionnels :– Traitement de l'information par le processeur;– Actions définies par des instructions;

Données et instructions stockées en mémoire;

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– Données et instructions stockées en mémoire;– Processeur et mémoire sont reliés par un bus;– Communication par les dispositifs d'entrées et de

sorties

Introduction• Un ordinateur a toujours les mêmes blocs fonctionnels :

– unité de traitement;– mémoire;– disque dur;– écran,– clavier,

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– souris– disquette,– bande magnétique,– disque optique;– imprimante;– etc.

• reliés par des bus ou des réseaux.

Histoire des ordinateurs

1ère

génération1946 ENIAC

Matériel : Lampes électroniques, temps moyenentre deux pannes de l'ordre du quartd'heure

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Logiciel : Programmation en langage machine

Usage : Calcul de tables, pour la balistique, labombe, etc.

Histoire des ordinateurs2ème

génération1955 - IBM 650

Matériel : transistor et circuit imprimé

Logiciel : système d'exploitation batch,

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g y pprogrammation en assembleur, puis enFORTRAN

Usage : Calcus numériques répétitifs

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génération1964 - IBM 360, CDC 6000, mini-ordinateurs

Matériel : circuits intégrés, parallélisme dansl'exécution pour améliorer la vitesse

L i i l il t d l d

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Logiciel : compilateurs de langages deprogrammation : FORTRAN, Cobol,Algol, PL/1, APL, Lisp, Pascal, C.Systèmes en temps partagé.

Usage : Ordinateur central d'entreprise,spécialisé gestion ou calcul


génération1976 – microordinateurs Apple II,puis IBM PC

Matériel : microprocesseur VLSI (inventé en1974 par Intel) : 1 MHz, 1Ko à 8 Kode RAM

L i i l li if bl

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Logiciel : applicatifs : tableur, texteur.

Usage : Microordinateur individuel de bureau.Services informatiques d'entreprisecentralisés en infocentre


génération1984 - Macintosh, stations Sun

Matériel : microprocesseurs : 8 MHz, 512 Ko à 1Mo de RAM

Logiciel : MSDOS, MacOS avec icônes et souris

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g

Usage : microordinateur individuel familial etde bureau, apparition progressive de lamise en réseau local, politique dedownsizing en entreprise


6ème

génération1992 – PC, Wintel

Matériel : microprocesseurs : 33 MHz, 640 Ko à4Mo de RAM, super ordinateurs : 150Gigaflops (Fujitsu VPP 700, 1999)

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g p ( j )Logiciel : Navigateur pour le web, mutimédia

Usage : Généralisation de l'ordinateur, tandisque la puisance de calcul donne accèsau traitement d'images et de sons.Internet. Groupware.


7ème génération

?

Matériel : portable miniature, 3 GHz en 2001 ou invisible : intégré aux objets de la vie courante

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Logiciel : entrée - sortie vocale ? Assistance à l'utilisateur par des agents intelligents ?

Usage : Ne se plante plus ? Concept d'objet - terminal d'Internet ?

Architecture de Von Neumann• Architecture caractérisée par un processeur et

une mémoire reliés par un bus :– Instructions et données sont stockées dans la

mémoire.

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– Pour accéder à une information en mémoire le processeur affiche sur le bus l'adresse de celle-ci.

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Architecture de Von Neumann• La machine de base ne présenterait aucun

intérêt sans au moins un dispositif d'entrée/sortie pour une communication avec l'extérieur.

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• Interface directement reliée au processeur :

Architecture de Von Neumann• Interface connectée au bus commun :

– Un fil spécialisé du bus indique si le processeur s'adresse à la mémoire ou à l'interface d’E/S.

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Architecture de Von Neumann• Interface vue par le processeur comme une

partie de la mémoire :– L'interface est sur le bus commun, le choix de

l'adresse indique si le processeur s'adresse à la é i à l'i t f

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mémoire ou à l'interface.

Processeur• Le fonctionnement d'un processeur est basé

sur l'exécution des instructions en étapes :– chargement de l'instruction à exécuter ;– décodage de l'instruction ;

localisation des données en mémoire ;

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– localisation des données en mémoire ;– chargement des données si nécessaire ;– exécution de l'instruction ;– sauvegarde des résultats à leurs destinations

respectives ;– passage à l'instruction suivante.

Unité centrale de traitement• L'unité de commande contient un dispositif de

décodage des instructions et un séquenceur pour le contrôle des circuits nécessaires à l'exécution de l'instruction en cours;

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• L'unité arithmétique et logique (ALU) exécute des opérations arithmétiques comme l'addition, la soustraction, des décalages, des opérations booléennes (ET, OU, etc...), des comparaisons, etc...

Unité centrale de traitement• Registres : mémoire locale rapide pour le stockage

des résultats temporaires et des commandes :– compteur ordinal (CO) pointe sur la prochaine

instruction à exécuter;i t d'i t ti (RI) ti t l'i t ti

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– registre d'instruction (RI) contient l'instruction en cours d'exécution;

– registre d'état (PSW : Processor Status Word) indique l'état du système : dépassement, retenue, etc...

– pile et pointeur de pile (SP : Stack Pointer);

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Unité centrale de traitement•

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Horloge• Toutes ces unités fonctionnent au même rythme, à

une cadence imposée par une horloge, externe à l'unité centrale.

• A chaque cycle d'horloge, chaque unité va ouvrir ou fermer certaines portes pour déplacer lire écrire

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fermer certaines portes pour déplacer, lire, écrire, comparer, additionner des bits.

• Ceci se fait en fonction d'ordres donnés par l'unité de contrôle. Ces ordres dépendent évidemment de l'instruction à exécuter.

Mémoires• Mémoire est tout dispositif capable de stocker

des informations (instructions et données)• Les informations peuvent être écrites ou lues

– Il y a écriture lorsqu'on enregistre des

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y q gdonnées en mémoire,

– lecture lorsqu'on sort des informations précédemment enregistrées

Mémoires• Le temps d'accès est :

– le temps qui s'écoule entre l'instant où a été lancée une opération de lecture en mémoire et l'instant où la première information est disponible.

L d l

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• Le temps de cycle est :– l'intervalle minimum qui doit séparer deux

demandes successives de lecture ou d'écriture• Le temps de cycle est égal ou supérieur au

temps d'accès

Mémoires• On appelle cadence de transfert ou débit d'une

mémoire, le nombre maximum d'informations lues ou écrites par unité de temps

• Une mémoire est formée d'un certain nombre

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de cellules, ou cases• Chaque cellule a un numéro (adresse) qui

permet de la référencer et de la localiser• Avec une adresse de n bits il est possible

de référencer directement au plus 2n cellules

Mémoires• La capacité d'une mémoire est le nombre total

de cellules qu'elle contient• Elle s'exprime en nombre de bits, d'octets

(bytes) ou de mots (words)

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• Compte tenu de l'adressage binaire, les capacités des mémoires s'expriment en puissances de deux ou en multiples de 210 = 1024

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Mémoires•

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Mémoires• Dans une mémoire à semi-conducteur, on accède

directement à n'importe quelle information dont on connaît l'adresse et le temps d’accès ne dépend pas de l'adresse

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Le Bus

• Un bus est le moyen de communication entre les éléments d’une machine.

• C’est un ensemble de fils électriques. Les éléments sont

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électriques. Les éléments sont reliés au bus par des connecteurs

• Chaque emplacement (slot) du fond de panier peut recevoir une carte électronique

Entrées/Sorties• Pour pouvoir exécuter une tâche, l'ordinateur

doit disposer du programme et des données. Dès que le travail est accompli, les résultats du traitement sont communiqués à l'utilisateur. Les techniques d'échange d'informations entre

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Les techniques d échange d informations entre l'ordinateur et son environnement externe sont appelées techniques d'Entrées/Sorties (E/S ou I/O pour Input/Output)

Micro-ordinateur 16 bits•

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Les éléments de l’ordinateur

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Ordinateur• Principes de fonctionnement :

– La mémoire principale (MP) permet de stocker de l'information (programmes et données)

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– Processeur exécute pas à pas les instructions composant les programmes.

Programme• Un programme est une suite d'instructions

élémentaires exécutées par le processeur.• Ces instructions correspondent à des

actions très simples :

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actions très simples :– comme additionner deux nombres,– lire ou écrire une case mémoire,– etc.

Ordinateur•

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Processeur• Les éléments

principaux :• Une horloge qui

rythme le processeur

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• Une unité de gestiondes bus

• Une unité d'instruction• Une unité d'exécution

Processeur

• Une horloge qui rythme le processeur. • A chaque TOP d'horloge le processeur

effectue une instruction (MIPS: Millions d'instruction par

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– (MIPS: Millions d instruction par seconde). Par exemple une fréquence de 100 Mhz effectue 100 000 000d'instructions par seconde.

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Processeur• Le processeur travaille avec un nombre très

limité de fonctions (ET logique, Ou logique, addition ...), celles-ci sont directement câblées sur les circuits électroniques. L t tit é d ili i t l

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• Le processeur est constitué de silicium et le silicium coûte cher

• Il chauffe beaucoup. • Le processeur traite les informations

compliquées à l'aide d'instructions simples.

Processeur• Parallélisme

– Le parallélisme consiste à exécuter simultanément sur des processeurs différents des instructions relatives à un

ê

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même programme. – Cela se traduit par le découpage d'un

programme en plusieurs processus qui seront traités par des processeurs différents

Processeur• Pipelining

– Un programme comporte généralementdes portions de code (plus ou moinsgrandes) qui sont traitées de nombreusesf i l

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fois par le processeur.– Le pipelining consiste donc à éviter

d'avoir à réitérer de nombreuses fois desinstructions que l'on a déjà traitées enfournissant directement le résultat!

Processeur• Architecture CISC

– Complex Instruction Set Computer est utilisée par tous les processeurs de type x86 - Intel, AMD, Cyrix, ... Traitent des instructions complexes qui sont

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– Traitent des instructions complexes, qui sont directement câblées sur leurs circuits électroniques

– On gagne en rapidité d'exécution sur ces commandes, mais : coût plus élevé, qu'une instruction à la fois

Processeur• Architecture RISC

– Reduced Instruction Set Computer n'a pas defonctions supplémentaires câblées.

• Programmes ayant des instructions simples.P ti l diffi il

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• Programmation plus difficile.• Coût réduit au niveau de la fabrication• Les instructions, étant simples, sont exécutées en un

cycle d'horloge, ce qui rend l'exécution plus rapides• Tels processeurs sont capables de traiter plusieurs

instructions simultanément en les traitant en parallèle.

La mémoire principale• Dans un ordinateur toutes les informations

sont manipulées sous une forme binaire• Le rôle des mémoires est de conserver

programmes, données provenant de l' té i é lt t i t édi i d é

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l'extérieur, résultats intermédiaires, données à transférer à l'extérieur.

• Ces mémoires sont à accès aléatoire (RAM : Random Acces Memory)

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RAM• La mémoire vive est volatile pour la

conservation de son contenu nécessite la permanence de son alimentation électrique

• L'information élémentaire, ou bit, est é i é d ll l é i

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mémorisée dans une cellule mémoire• Les cellules sont groupées en mots de n bits

(n bits sont traités simultanément)

RAM• La mémoire est

divisée en emplacements de taille fixe (8 bits -byte) utilisés pour

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byte) utilisés pour stocker instructions et données

RAM• Pour pouvoir identifier

individuellement chaque mot on utilise k lignes d'adresse. La taille d'un bloc mémoire est donc

k

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2k.• Une ligne de commande

(R/W) indique si la mémoire est accédée en écriture ou en lecture

RAM• L'organisation des cellules à l'intérieur d'un

bloc correspond au schéma suivant, chaque ligne correspond à un mot de n bits :

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Technologie des mémoires vives• RAM dynamiques (DRAM)

– Type de mémoire très utilisé car peu coûteux. – Les boîtiers enferment une pastille de silicium

avec un très grand nombre de cellules binaires.

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– Une cellule est réalisée à partir d'un transistor relié à un petit condensateur. L'état chargé ou déchargé du condensateur permet de distinguer deux états (bit 0 ou bit 1).

– Le condensateur se décharge seul et donc if faut le rafraîchir périodiquement (1000 fois/s)

Technologie des mémoires vives• Mémoires vives statiques (SRAM)

– Chaque cellule binaire est réalisée à l'aide de 4 transistors formant un bistable, circuit restant d'un l'état 0 ou 1 tant qu'il est alimenté électriquement

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électriquement. – Les SRAM permettent des temps d'accès plus

court que les DRAM, mais sont plus coûteuses – Les SRAM sont utilisées pour maximiser les

performances, pour construire des mémoires caches.

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Types de barrettes de mémoire• Barrettes au format SIMM (Single Inline

Memory Module)– SIMM à 30 connecteurs, mémoires 8 bits pour

PC (286, 386)

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– SIMM à 72 connecteurs, mémoires 32 bits pour PC allant du 386DX aux premiers Pentiums, dont le bus de données est de 64 bits - deux barrettes SIMM

Types de barrettes de mémoire• Barrettes au format DIMM (Dual Inline

Memory Module) sont des mémoires 64 bits– Les barrettes DIMM possèdent des puces de

mémoire de part et d'autre du circuit imprimé et t é l t 84 t d h ôté

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ont également 84 connecteurs de chaque côté, ce qui les dote d'un total de 168 broches.

Types de barrettes de mémoire

• Synchronous DRAM (SDRAM) est un type de DRAM synchronisé avec la f é d BUS

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fréquence du BUS et peut être lancé à 133 Mhz, trois fois plus rapide que la RAM conventionnelle et deux fois plus rapide que le DRAM.

Types de barrettes de mémoire• La SDRAM DDR (Double Data Rate)

est une évolution directe de la SDRAM. Cela double la bande passante disponible et s'exécute deux fois plus rapidement que la SDRAM standard. À titre d'exemple, la SDRAM DDR 266 MHz(deux fois 133 MHz) présente une bande

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( ) ppassante de 2,1 Go/s et est appelée PC2100.

• La grande différence entre la SDRAM DDR et la SDRAM standard réside dans le DDR qui lit les données sur les fronts ascendant et descendant du signal d'horloge.

La mémoire morte (ROM)• ROM (Read Only Memory)

- mémoire permettant de stocker des données en l'absence de courant électrique

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électrique• Différentes mémoires de

type ROM contiennent des données essentielles au démarrage :

La mémoire morte (ROM)

• Le BIOS est un programme permettant de piloter les interfaces d'entrée-sortie principales du système, d'où le nom de BIOS ROM donné parfois à la puce de

é i d l è i l'héb

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mémoire morte de la carte-mère qui l'héberge

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La mémoire morte (ROM)• Le chargeur d'amorce : un programme

permettant de charger le système d'exploitation en mémoire (vive) et de le lancer. C

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– Cherche généralement le système d'exploitation sur le lecteur de disquette, puis sur le disque dur

La mémoire morte (ROM)• Le Setup CMOS, c'est l'écran disponible à

l'allumage de l'ordinateur permettant de modifier les paramètres du système (souvent appelé BIOS à tort...)

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• Le Power-On Self Test (POST), programme exécuté automatiquement à lamorçage du système permettant de faire un test du système ("compter" la RAM au démarrage)

Les types de ROM• ROM

– Les premières ROM étaient fabriquées à l'aide d'un procédé inscrivant directement les données binaires dans une plaque de silicium grâce à un masque C'est un circuit intégré dont le contenu

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masque. C'est un circuit intégré dont le contenu est déterminé une fois pour toute au moment de la fabrication.

Les types de ROM• PROM

– Les PROM (Programmable Read Only Memory) ont été mises au point à la fin des années 70 par la firme Texas Instruments. Ces mémoires sont des puces constituées de milliers

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mémoires sont des puces constituées de milliers de fusibles pouvant être "grillés" grâce à un appareil appelé programmateur de ROM, envoyant un fort courant (12V) dans certains fusibles. Ainsi, les fusibles grillées correspondent à des 0, les autres à des 1.

Les types de ROM• EPROM

– Les EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) sont des PROM pouvant être effacées. Ces puces possèdent une vitre permettant de laisser passer des rayons ultra

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permettant de laisser passer des rayons ultra-violets. Lorsque la puce est en présence de rayons ultra-violets d'une certaine longueur d'onde, les fusibles sont reconstitués, c'est-à-dire que tous les bits de la mémoire sont à nouveau à 1.

Les types de ROM

• EEPROM– Les EEPROM (Electrically

Erasable read Only Memory) sont aussi des PROM ff bl i l

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effaçables, par un simple courant électrique, c'est-à-dire qu'elle peuvent être effacées même lorsqu'elles sont en position dans l'ordinateur.

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Les types de ROM• FLASHROM signifie que vous pouvez

effacer une ROM en une éclaire (d'où le terme anglais flash). C'est une sorte de EEPROM mais de conception différente. L'Eff é li é b d

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L'Effacement est réalisé par banques de mémoire plutôt que caractère par caractère comme dans les EEPROM, cela aide à diminuer leurs coûts de production.

Opérations sur la mémoire• Le processeur peut modifier l'état de la

mémoire ou bien par un accès DMA des contrôleurs d'entrées/sorties • écriture d'un emplacement : le processeur donne une

l t d t l é i l l à

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valeur et une adresse, et la mémoire range la valeur à l'emplacement indiqué par l'adresse ;

• lecture d'un emplacement : le processeur demande à la mémoire la valeur contenue à l'emplacement dont il indique l'adresse. Le contenu de l'emplacement lu reste inchangé.

Hiérarchie mémoire•

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Mémoires caches• L'idée est d'intercaler entre le processeur et

la mémoire principale un circuit de mémoire statique de petite taille, plus rapide que la mémoire dynamique.

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Les registres et l'accumulateur• Le processeur utilise des registres pour

stocker temporairement une donnée, uneinstruction ou une adresse.

• Chaque registre (mémoire rapide) stocke 8,

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16 ou 32 bits.• Le nombre exact de registres dépend du

type de processeur (10 - 100)– registre accumulateur - stocke les résultats des

opérations arithmétiques et logiques.

Les registres et l'accumulateur• Exemple : Ajouter 5 au contenu de la case

mémoire d'adresse 180– Le processeur lit et décode l'instruction ;– le processeur demande à la mémoire la contenu

d l' l t 180

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de l'emplacement 180 ;– la valeur lue est rangée dans l'accumulateur ;– l'unité de traitement (UAL) ajoute 5 au contenu

de l'accumulateur ;– le contenu de l'accumulateur est écris en

mémoire à l'adresse 180.

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Architecture d'un processeur•

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Architecture d'un processeur• ACC : Accumulateur ; • RTUAL : Registre Tampon de l'UAL, stocke l'un

des deux opérandes d'une instructions arithmétiques;

• Reg. d'état : stocke les indicateurs;• RI : Registre Instruction, contient le code de

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RI : Registre Instruction, contient le code de l'instruction en cours d'exécution;

• IP : Instruction Pointer ou Compteur de Programme, contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter;

• RTA : Registre Tampon d'Adresse, utilisé pour accéder à une donnée en mémoire.

Les BUS• Les informations échangées entre la

mémoire et le processeur circulent sur des bus

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Les BUS• Un bus est un ensemble de n fils

conducteurs, utilisés pour transporter nsignaux binaires

• Le bus d'adresse est un bus unidirectionnel : seul le processeur envoie des adresses

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seul le processeur envoie des adresses• Le bus de données est un bus bidirectionnel.

– Lecture, la mémoire envoie un mot sur le bus (le contenu de l'emplacement demandé);

– Ecriture, le processeur qui envoie la donnée.

Architecture du PC•

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La carte-mère• La carte-mère contient des éléments

embarqués• Le chipset, circuit qui contrôle la majorité des

ressources (interface de bus du processeur,mémoire cache et mémoire vive,

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p , ,slots d'extension,...)

• L'horloge et la pile du CMOS • Le BIOS• Le bus système

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La carte-mère• Facteur d'encombrement - la géométrie et

les dimensions• Boîtiers

• AT baby

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• AT full format • ATX • LPX • NLX

La carte-mère• Le chipset

– circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire; ...).

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– Certains chipsets intègrent une puce graphiqueou une puce audio

La carte-mère• L'horloge et la pile du CMOS

– L'horloge temps réel est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système.

– C ’est un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de

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impulsions (appelés tops d horloge) afin de cadencer le système.

– Fréquence de l'horloge (exprimée en Mhz) est le nombre de vibrations du cristal par seconde

La carte-mère• Le BIOS

– Le BIOS (Basic Input/Output System) est leprogramme basique servant d'interface entre lesystème d'exploitation et la carte-mère.

– Le BIOS est stocké dans une ROM ainsi il

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Le BIOS est stocké dans une ROM, ainsi ilutilise les données contenues dans le CMOSpour connaître la configuration matérielle dusystème

La carte-mère• Le processeur• La carte-mère possède un ou plusieurs

emplacement(s) pour le processeur• slot : connecteur rectangulaire dans lequel on

t l ti l t

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met le processeur verticalement • socket : connecteur carré possédant un grand

nombre de petits connecteurs sur lequel le processeur vient directement se poser

La carte-mère• Les connecteurs d'extension

– ISA (Industry Standard Architecture) : permettant de connecter des cartes ISA, les plus lentes,16-bit connecteur

– VLB (Vesa Local Bus): Bus servant autrefois à connecter des cartes 16-bit + 16-bit

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connecter des cartes 16 bit + 16 bit– PCI (Peripheral Component InterConnect) :

cartes plus rapides, 32-bit – AGP (Accelerated Graphic Port): connecteur

pour carte graphique. – AMR (Audio Modem Riser): pour brancher des

mini-cartes sur les PC

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La carte-mère•

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Représentation des données

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Les notions numériques• Au cours des siècles, la façon de représenter

les nombres s'est adaptée à leur utilisation.• La numérations des Grecs était fondée sur

les initiales des noms des chiffres : le nombre 5 était désigné par la lettre pi 10

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nombre 5 était désigné par la lettre pi, 10 par la lettre delta, 100 par la représentation ancienne de la lettre H, 1 000 par la lettre cet 10 000 par la lettre µ.

Les notions numériques• Le système de

symboles numériques romain exprimait tous les nombres de 1 à 1 million avec sept

b lXL pour 40X pour 10

IX pour 9V pour 5

IV pour 4I pour 1

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symboles :

• Ils forment un système de notation numérique semi-positionnel. M pour 1000

D pour 500

CM pour 900C pour 100

XC pour 90L pour 50

Les notions numériques• Le système de notation numérique utilisé

dans la plupart des pays du monde est lesystème arabe.

• Mis au point par les Hindous, employé enInde au IIIe siècle av J -C

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Inde au III siècle av. J.-C.• Cette numération hindoue fût introduite

dans le monde arabe vers le VIIe apr. J.-C.• L'usage d'un tel système en Europe datent

de 976 apr. J.-C.

Les notions numériques• L'innovation la plus importante du système

numération arabe est l'emploi d'une notation positionnelle, qui confère des valeurs différentes aux symboles numériques selon leur position dans le chiffre écrit.

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L'utilisation d'un symbole pour zéro permit l'introduction de la notation positionnelle.

• Le nombre 123 se décompose :• (1x102)+(2x101)+(3x100) = 123

Codage de l'information• Les informations traitées par un ordinateur

peuvent être de types texte ou nombres, mais elles sont toujours représentées et manipulées sous forme binaire pour des raisons de commodité de translation des

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calculs en signaux électriques.• Toute information sera traitée comme une

suite de 0 et de 1. L'unité d'information est le bit (pour binary digit, chiffre binaire).

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Codage de l'information• Le codage d'une information consiste à

établir une correspondance entre la représentation externe de l'information (le caractère A), et sa représentation interne dans la machine, qui est une suite de bits.

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• On utilise la représentation binaire car elle est simple, facile à réaliser techniquement à l'aide de bistables.

Codage de l'information

•Hexadécimal

0 0000 0 01 0001 1 12 0010 2 23 0011 3 34 0100 4 45 0101 5 56 0110 6 67 0111 7 78 1000 10 89 1001 11 9

Décimal Binaire Octal

IvMad, 2002-2005 1

10 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F16 00010000 20 1017 00010001 21 1118 00010010 22 1219 00010011 23 1320 00010100 24 14

Changements de bases• En base 10, on écrit par exemple 1998 pour

représenter le nombre :1998 = 1 x 103 + 9 x 102 + 9 x 101 + 8 x 100

• Exemple en base 2 :(101)2 = 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 = 4 + 0 + 1 = 5

IvMad, 2002-2005 1

(101)2 1 x 2 + 0 x 2 + 1 x 2 4 + 0 + 1 5La notation ( )b indique que le nombre est écrit en base b.

Changements de bases• Passage d'une base quelconque à la base 10• Il suffit d'écrire le nombre et d'effectuer les

opérations en décimal :• (AB)16 = 10 x 161 + 11 x 160 = 160 + 11 = (171)10

E b 16

IvMad, 2002-2005 1

• En base 16 ;– A représente 10, – B - 11, – et F - 15).

Passage de la base 10 vers une base quelconque

• On procède par divisions successives, en divisant le nombre par la base, puis le quotient obtenu par la base, et ainsi de suite jusqu'a obtention d'un quotient nul.

• La suite des restes obtenus correspond aux chiffres dans la base visée. Exemple : soit à convertir (44)10 vers la base 2

• 44 = 22 x 2 + 0 => a0 = 0, 44 / 2 = 22 022 11 2 + 0 > 0 22 / 2 11 0

IvMad, 2002-2005 1

22 = 11 x 2 + 0 => a1 = 0, 22 / 2 = 11 011 = 2 x 5 + 1 => a2 = 1, 11 / 2 = 5 15 = 2 x 2 + 1 => a3 = 1, 5 / 2 = 2 12 = 1 x 2 + 0 => a4 = 0, 2 / 2 = 1 01 = 0 x 2 + 1 => a5 = 1, 1 / 2 = 0 1

• 4410 => 1011002


• Exemple de conversion des systèmes de numération : Codage : base 10 -> base b (où b = 2, b = 16)

IvMad, 2002-2005 1

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Le cas des bases 2, 8 et 16

• Ces bases correspondent à des puissances de 2 d'où des passages de l'une à l'autre très simples

• Les bases 8 et 16 sont pour cela très utilisées en informatique, elles permettent de représenter rapidement et de manière compacte des configurations binaires

• Chaque chiffre en base 16 (24) représente un paquet de 4 bits

IvMad, 2002-2005 1

consécutifs. Par exemple :(10011011)2 = (1001 1011)2 = (9B)16

• Chaque chiffre en base 8 (23) représente un paquet de 3 bits consécutifs. Par exemple :(1110111)2 = (1 110 111)2 = 1678

Transcodage

• Transcodage : base b1 -> base b2• Deux solutions possibles :1. • décodage : base b1 -> base décimale, suivit de codage : base

décimale -> base b2; 2. • transcodage direct avec les difficultés de calculs en base b1 ou

base b2;

IvMad, 2002-2005 1

base b2; 3. • Cas particulier de transcodage où b2 = b1p

exemple_1 : b1 = 2, b2 = 16, p = 4(0001 0000 0101)2 -> (105)16exemple_2 : b1 = 2, b2 = 8, p = 3(100 000 101)2 -> (405)8


• Decimal Binary Hexa Decimal Binary Hexa0 0000 0 8 1000 81 0001 1 9 1001 92 0010 2 10 1010 A3 0011 3 11 1011 B4 0100 4 12 1100 C5 0101 5 13 1101 D6 0110 6 14 1110 E

IvMad, 2002-2005 1

6 0110 6 14 1110 E7 0111 7 15 1111 F

Une conversion en C • // convertit un entier hexadécimal en décimal.

/* %x ou %X pour afficher des nombres en hexadecimal *//* [0-9A-F] controle l'entree de chiffres de 0 a 9 et lettres de A a F */#include <stdio.h>void main(void){int hexa=0x0, deci=0, n;printf("Entrez un nombre hexadecimal : ");

IvMad, 2002-2005 1

printf( Entrez un nombre hexadecimal : );scanf("%x[0-9A-F]", &hexa);printf("Entrez un nombre decimal : ");scanf("%d", &deci);printf("\nLe nombre hexadecimal %X en decimal est %d", hexa, hexa);printf("\nLe nombre decimal %d en hexadecimal est %X", deci, deci);}

Les conversions en C• // Exemple pour afficher la table ascii

#include <stdio.h>void main(){int i, n = 0;printf("\n-------- La Table ASCII ---------\n");for (i = 0; i < 256; ++i) {

putchar(i);

IvMad, 2002-2005 1

putchar(' ');n++;if (n >= 20) {

putchar('\n');n = 0;

}}printf("\n--------------------------------\n");

}

Les conversions en C• void dec2bin(int dec, char *bin) {

int k = 0, n = 0, r;char temp[32];

do {r = dec % 2; // reste de la divisiondec = dec / 2; // enlever un chiffretemp[k++] = r + 0x30; // code de ‘0’

IvMad, 2002-2005 1

} while (dec > 0);

while (k >= 0) {bin[n++] = temp[--k];// inverser le contenu

}bin[n-1] = 0; // fin avec NULL

}

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La table ASCII

IvMad, 2002-2005 1

La table ASCII

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La table ASCII

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La table ASCII

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La table ASCII

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UNICODE• L'Unicode spécifie un numéro unique pour

chaque caractère pour tout plates-formes, logiciels et langues.

• Fondamentalement, les ordinateurs ne comprennent que les nombres. Ils codent les

IvMad, 2002-2005 1

p qlettres et autres caractères sous formes de nombres.

• Avant l'invention d'Unicode, des centaines de systèmes de codage de caractères ont été créés.

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UNICODE• Le standard Unicode attribue à chacun de ses

caractères une valeur numérique et un nom. • À l'heure actuelle, les données Unicode peuvent

être codées sous deux formes : – une forme implicite de 16 bits

IvMad, 2002-2005 1

une forme implicite de 16 bits– et une forme de 8 bits dénommée UTF-8 conçue pour

faciliter son utilisation sur les systèmes ASCII préexistants.

UNICODE

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UNICODE

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Système d’exploitation• Le système d'exploitation d'un ordinateur

est le programme qui permet d'accéder aux ressources matérielles de cet ordinateur :– processeur; – mémoire;

IvMad, 2002-2005 2

;– processus; – le temps; – les interactions homme-ordinateur; – les périphériques (clavier, écran, liaisons

réseau, imprimante, disque dur, etc).

Système d’exploitation• Le rôle principal du système d'exploitation

est d'isoler les programmes des détails du matériel.

IvMad, 2002-2005 3

Système d’exploitation

• Les systèmes d'exploitation les plus répandus sont les suivants :

IvMad, 2002-2005 4

Système d’exploitation• Le BIOS (Basic Input Output System,

système d'entrées/sorties de base) constitue la couche basse du SE pour PC.

• Il est responsable de la gestion du matériel : clavier écran disques durs liaisons séries

IvMad, 2002-2005 5

clavier, écran, disques durs, liaisons séries et parallèles.

• Le programme du BIOS se trouve en mémoire morte (ROM).

Système d’exploitation• Les fonctions du BIOS

– on peut considérer le BIOS comme une librairie de fonctions.

– Chaque fonction effectue une tâche bien précise.

IvMad, 2002-2005 6

précise.– L'appel de l'une de ces fonctions constitue un

appel système.

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Système d’exploitation• Appel système : instruction INT n• Le déroulement de INT n se passe comme

suit : – Sauvegarde les indicateurs du registre d'état sur

la pile;

IvMad, 2002-2005 7

p ;– Sauvegarde CS et IP sur la pile;– CS et IP sont chargés avec la valeur lue à

l'adresse 4n, n étant le paramètre de INT.– L'exécution continue au début du traitant

d'interruption.

Système d’exploitation• Présentation du DOS

– Le système DOS (Disk Operating System) repose sur le BIOS, dont il appelle les fonctions pour interagir avec le matériel.

– Les fonctions du DOS s'utilisent via des

IvMad, 2002-2005 8

vecteurs d'interruptions. – Les fonctions du DOS s'appellent toutes à l'aide

du vecteur 21H. La valeur du registre AH permet d'indiquer quelle est la fonction que l'on appelle.

Les registres

IvMad, 2002-2005 9

Unité centrale de traitement

IvMad, 2002-2005 10

Système d’exploitation• Description de quelques fonctions DOS

IvMad, 2002-2005 11

Saisie et affichage d’un caractère• Les fonctions 01h et 02h

assume CS:Code Code segment use16main: mov AH, 01H ; saisie au clavier

int 21h ; le caractère lu arrive dans AL

DL AL

IvMad, 2002-2005 12

mov DL, ALmov AH, 02H ; affichageint 21h ; lu dans DLmov ah, 4Ch ; stop programmeint 21h ; return au DOS

Code EndsEnd main

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Affichage de tous les caracteres jusqu'à la fin de ASCII• Code segment use16

assume CS:Codemain: mov AH, 01h ; saisie

int 21h ; caractere dans ALfor: mov DL, AL ; met caractere dans DL

mov AH, 02h ; affichageint 21h ; caractere dans DLinc AL ; incrementer AL

IvMad, 2002-2005 13

inc AL ; incrementer ALcmp AL, 7Bh ; comparer AL avec '{'je fin ; si egal alors finjmp for ; sinon continue

fin: mov ah, 4Ch ; retour DOSint 21h

Code EndsEnd main

Minuscule, Majuscule• Code segment use16

assume CS:Codemain: mov AH, 01h ; saisie

int 21h ; le caractère dans ALsub AL, 61h ; code 'a'add AL, 41h ; code 'A'mov DL, AL ; ranger en DLmov AH, 02h ; affichage

IvMad, 2002-2005 14

mov AH, 02h ; affichageint 21hmov ah, 4Ch ; retour DOSint 21h

Code EndsEnd main

Minuscule, Majuscule et les masques

• Le code binaire des lettres majuscules présente un sixième bit 0 stable :A => 01000001; Z => 01011010Le code binaire des lettres minuscules présente un sixième bit 1 stable :a => 01100001; z =>01111010Alors, si on change le sixième bit d'une majuscule à 1 on

IvMad, 2002-2005 15

Alors, si on change le sixième bit d une majuscule à 1 on obtient la minuscules. Si on change le sixième bit d'une miniscule à 0 on obtient la majuscule.Ainsi le code binaire 11011111 (masque) avec une opération bit à bit & (AND) peut transformer une minuscule en une majuscule.

Minuscule, Majuscule et les masques

• L'opération à effectuer :Si on introduit le caractère 'a' et on applique l'opération AND bit à bit, alors on obtient le code de la majuscule 'A' :

a => 01100001AND 11011111-------------

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A => 01000001

Minuscule, Majuscule et les masques• code segment use16assume cs:codemain: mov ah, 01h ; saisie

int 21hand al, 11011111b ; masquemov dl, almov ah, 02h ; affichageint 21h

IvMad, 2002-2005 17

int 21hmov ah, 4Ch ; returne au DOSint 21h

code endsend main

Opérations arithmétiques• ; la somme de deux entiers de 16 bits

data SEGMENT USE16A DW 10 ; défini un mot (16 bits) B DW 1789 ; défini un mot (16 bits) R DW ? ; défini un mot (16 bits)

data ENDScode SEGMENT USE16

ASSUME DS:data, CS:codeinclude proc.inc ; le code de 'affdecimal'

debut: MOV AX, data ; charge 'data' en AX

IvMad, 2002-2005 18

, ; gMOV DS, AX ; initialise DSMOV AX, A ; met A en AXADD AX, B ; ajoute B à AXMOV R, AX ; range resultat en mémoirecall affdecimal ; affiche des entiersMOV AH, 4CH ; Retour au DOS:INT 21HCode ENDSEND debut

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Boucle• CODE segment use16 ; Segment de code

assume cs:CODESTART: ; Début du programme

MOV CX, 2000 ; met le compteur à 2000MOV AL, 2Eh ; charche AL avec '.‘MOV DL, AL ; met AL dans DL

Repeat:MOV AH, 02h ; prend '.' de DLINT 21h ; affiche à l’écran DEC CX ; CX—

IvMad, 2002-2005 19

;CMP CX, 0 ; CX == 0?JG Repeat ; Si plus grand loop!MOV AX, 4C00h ; Retour au DOS INT 21H

CODE endsEND START

Affichage d’un octet en binaire• On traite la valeur contenue dans un registre de 8 bits

On utilise un masque égal à 10000000bOn réalise le test AND avec la valeur du registreOn boucle l’opération par un décalage de 1 bit à gauche

IvMad, 2002-2005 20

Affichage d’un octet en binaire• Les instructions nécessaires :• L’instruction SHL Dest, Source (« Shift logical

Left »). Décale les bits de Destination de Source positions vers la gauche. Les bits les plus à droite sont remplacés par des zéros.

• L’instruction LOOP MonLabel décrémente CX, puis, si CX <> 0 fait un saut à MonLabel

IvMad, 2002-2005 21

si CX <> 0, fait un saut à MonLabel• L’instruction TEST Destination, Source (« Test

for bit pattern »). Effectue un ET logique bit à bit entre Destination et Source. Le résultat n’est pas conservé, donc Destination n’est pas modifié

Affichage d’un octet en binaire• assume CS:CodeCode segment use16main: mov BL, 19 ; à coder en binaire

mov CX, 8 ; compteur de bouclemasque: test BL, 10000000b

JNZ bit1 ; Jump if not Zerobit0: mov DL, "0"

jmp affi

IvMad, 2002-2005 22

bit1: mov DL,"1"aff: mov AH, 02h ; affichage d'un bit

int 21hSHL BL, 1 Loop masque mov ah,4Chint 21h

Code EndsEnd main

Lire des nombres

• En assembleur la notion des types n'existe pas• La fonction d'accès au clavier scanne le code

ASCII de la touche frappée.• Alors, il faut convertire le code ASCII en valeur

numérique : '1' – '0' => 1; 31h-30h=01h

IvMad, 2002-2005 23

• Le poid fort est lu en premier; il faut décaler ses bits à gauche à chaque entrée suivante :76 = 7*101+6*100

Lire des nombres

• 7610 = 01001100b (7 -> 0111; 6 -> 0110)• 0000 0111 << 1N1 -> 0000 1110 << 1

0001 1100 << 10011 1000

+ N1->0000 1110

IvMad, 2002-2005 24

+ N1 >0000 11100100 0110

+ 6 ->0000 01100100 1100 -> 76

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Lire des nombres• assume CS:Code, DS:Data

Data Segment use16N1 db ?

Data EndsCode segment use16main: mov AX, Data

Mov DS, AXMov N1, 0

lire: mov AH, 01h SHL N1, 1int 21h Mov BL, N1

IvMad, 2002-2005 25

,Cmp AL, "0" SHL BL, 1JB fin SHL BL, 1Cmp AL, "9" Add N1, BLJA fin Add N1, ALSub AL, "0" jmp lire

fin: mov ah, 4Chint 21h

Code EndsEnd main

Système d’exploitation

• Le code du programme suivant lit un caractère au clavier et l'affiche en majuscule :

IvMad, 2002-2005 26

Langage C et Assembleur

• Assembleur dans les programmes C sur PC– Voici un exemple en

langage C :

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g g– Le programme fait

décalage à gauche d’un bit, ce qui donne une multiplication par 2

– Le résultat est 40 pour la variable A

Système d’exploitation• Modification d'un vecteur d'interruption en

langage C– On modifie un vecteur d'interruption pour

installer un traitant d'interruption, "fonction" appelée par l'instruction INT n

IvMad, 2002-2005 28

– void interrupt un_traitant();– En Turbo C, (DOS.H) on dispose de deux

fonctions qui permettent de manipuler facilement la table des vecteurs d'interruption :

– setvect() - modifie un vecteur– getvect() - lis la valeur d'un vecteur.

Système d’exploitation• Le système d'exploitation DOS comprend:

– Le fichier MSDOS.SYS contient des routines d'accès aux lecteurs de disquettes, aux répertoires et au fichiers.

– Le BIOS est l'interface qui commande les

IvMad, 2002-2005 29

Le BIOS est l interface qui commande les périphériques (clavier, écran).

– Les routines correspondantes du système d'exploitation se trouve dans le fichier IO.SYS.

– L'interprétateur de commande dans COMMANDE.COM

Système d’exploitation• Chargement de DOS:

– Les fichiers systèmes IO.SYS et MSDOS.SYS sont chargés en RAM,

– MSDOS.SYS appelle le fichier CONFIG.SYS, • qui charge COMMAND.COM,

IvMad, 2002-2005 30

q g ,• qui lui appelle l 'AUTOEXEC.BAT.

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Système d’exploitation• Rendre un disque utilisable:

– il faut partitionner le disque dur, et rendre active une partition;

– le formatage logique de ou des partitions Le formatage va créer le Boot et l'écrire créer 2

IvMad, 2002-2005 31

– Le formatage va créer le Boot et l'écrire, créer 2 FAT et créer le Directory.

Système d’exploitation• Le MBR (Master Boot Record)

– secteur 1 du cylindre 0 de la tête 0 – pour partager un disque dur entre plusieurs

système d'exploitationle secteur amorce de partition principale permet

IvMad, 2002-2005 32

– le secteur amorce de partition principale permet au secteur amorce des partitions actives de prendre le contrôle du disque dur.

Système d’exploitation• Le BOOT du disque dur• secteur 1 du cylindre 0 de la tête 1• Le BOOT du disque dur ou secteur amorce

de partition active est créé par les d d f d h i

IvMad, 2002-2005 33

commandes de formatages de haut niveau des systèmes d'exploitation

• Ce secteur spécial contient un programme et des tables de données

Système d’exploitation• La FAT

– La table d'allocation des fichier (FAT - File Allocation Table) est une table décrivant à quel fichier chaque cluster du disque est attribué.

– Un cluster est constitué d'un ou plusieurs t l l è d' l i i

IvMad, 2002-2005 34

secteurs auquel le système d'exploitation a attribué le statut d' "unité allocation".

– Dès que le fichier dépasse un cluster, même d'un seul "bit", il doit utiliser un autre cluster

– La FAT est en deux exemplaire sur le disque dur. Elles sont identiques.

Système d’exploitation• Le DIRECTORY ou Répertoire racine

– Appelé aussi ROOT cette zone stocke des informations qui sont utilisées par le système d'exploitation pour la gestion des fichiers.

– Le nombre d'entrées du répertoire racine est

IvMad, 2002-2005 35

Le nombre d entrées du répertoire racine est limité et contient 512 entrées pour le disque dur (FAT 16 Bits).

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IvMad, 2002-2004 1

6Les périphériques

Les périphériques• Les périphériques d'entrées/sorties les plus

couramment utilisés sont : – clavier, – souris,

IvMad, 2002-2004 2

– écran et gestion des modes graphiques, – disques durs, – imprimantes, – autres mémoires secondaires.

Les terminaux• Terminaux interactifs

– Un terminal interactif permet l’utilisation des ressources d’un ordinateur distant.

– La communication se fait à l'intermédiaire d'un écran d'un clavier et éventuellement d'une souris

IvMad, 2002-2004 3

écran, d un clavier et éventuellement d une souris.

Les claviers• Les claviers

– Il existe deux types de claviers : • mécanique • à membrane

IvMad, 2002-2004 4

• à membrane.

Les claviers• Un clavier mécanique

– Une matrice de boutons poussoirs situés au-dessus d'un réseau de fils organisé en lignes et colonnes.

– La touche enfoncée réalise un contact à

IvMad, 2002-2004 5

La touche enfoncée réalise un contact à l'intersection d'une ligne et d'une colonne, fermant un circuit électrique.

– Un circuit de contrôle du clavier détecte ainsi la pression d'une touche et établie le code correspondant.

Les claviers• Un clavier à membrane est constitué de quatre

couches.– La première est un réseau de pistes conductrices.– La deuxième est un isolant percé de trous au niveau des

touches.La troisième est un circuit souple de pistes avec des

IvMad, 2002-2004 6

– La troisième est un circuit souple de pistes avec des bosses au niveau des touches et des trous.

• Lorsque l'utilisateur enfonce une touche il réalise un contact entre les deux couches conductrices. – La quatrième couche, en caoutchouc, absorbe la

pression du doigt et donne la sensation d'enfoncement de la touche.

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Les claviers

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Les claviers• Chaque touche est un interrupteur, normalement

en position ouverte. Lorsque qu'une touche est appuyée, un signal électrique est envoyée vers le codeur, qui associe à chaque signal un code (ASCII de la touche).

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Les types de claviers

• Le clavier à 83 touches, de type PC/XT. Lacommunication entre le clavier et l'unité centraleétant à sens unique le clavier ne pouvait pascomporter d'afficheur de type LED.

IvMad, 2002-2004 9

Les types de claviers

• Le clavier à 94 touches, de type PC/AT à partir de 1984. Ce clavier est bidirectionnel.

IvMad, 2002-2004 10

Les types de claviers• Le clavier à 102 touches, appelé aussi

clavier étendu pour les nouveaux ordinateurs compatibles IBM lancés en 1986.

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Les types de claviers• Le clavier à 105 touches compatible

Microsoft Windows 95. Microsoft a défini trois nouvelles touches permettant d'effectuer des raccourcis vers des fonctionnalités de Windows.

IvMad, 2002-2004 12

fonctionnalités de Windows.

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Les écrans et l'affichage• Un écran est constitué d'un tube cathodique (CRT,

pour Cathodic Ray Tube),• Tube cathodique : un faisceau d'électrons

accélérés est défléchi verticalement puishorizontalement par des champs électriques;l'impact de ces électrons sur l'écran constitué

IvMad, 2002-2004 13

l impact de ces électrons sur l écran, constituéd'une fine couche de phosphore sur du verre,allume un petit point.

• Le signal vidéo est donc défini par deuxfréquences importantes : la fréquence debalayage horizontal et la fréquence de balayagevertical.

Les écrans et l'affichage•

IvMad, 2002-2004 14

Les écrans et l'affichage• Les écrans ont des caractéristiques

variables:• Taille : on mesure la diagonale de

l'écran • Finesse : indique le nombre de points

par unité de longueur de l'écran • Résolution : détermine le nombre de

IvMad, 2002-2004 15

pixels par unité de surface (DPI)• Pas de masque : la distance qui sépare

deux points • Fréquence maximale de balayage :

plus l'écran est rafraichi fréquemment, plus l'image va apparaitre stable

Les écrans et l'affichage• La Mémoire vidéo• La taille de la mémoire vidéo est importante : le

mode 1600x1200 en 256 couleurs demande environ 1.8 Mo.

• Le rafraîchissement de l'écran est géré par le contrôleur du tube cathodique qui explore périodiq ement la mémoire de trame ( idéo)

IvMad, 2002-2004 16

périodiquement la mémoire de trame (vidéo).

Ecrans à cristaux liquides• Les cristaux liquides (LCD : Liquid Crystal

Display) sont des liquides dont les molécules longues s'organisent selon un réseau comme les atomes d'un cristal.

IvMad, 2002-2004 17

Ecrans à cristaux liquides• Un filtre polarisant. • Une plaque de verre. • Une série d'électrodes en oxyde

métallique transparent en forme de longues bandes parallèles.

• Une plaque de polymère gravée avec de très fines rainures parallèles à la polarisation dupremier filtre.

• Les cristaux liquides. • Une seconde plaque d'alignement aux

IvMad, 2002-2004 18

Une seconde plaque d alignement aux rainures orthogonales à celles de la première.

• Une seconde série d'électrodes en bandes orthogonales aux premières électrodes.

• Une couche de protection. • Un filtre coloré constitué de bandes

rouges, vertes et bleues parallèles et alternées.

• Une plaque de verre. • Un second filtre polarisant croisé par

rapport au premier.

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Les souris• La plupart des souris actuelles sont

optoélectroniques.

IvMad, 2002-2004 19

Les imprimantes• L'imprimante est un outil indispensable

pour fournir les résultats des applications. – Imprimantes à impact de marteaux– Imprimante à marguerite

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– Imprimantes à aiguilles ou matricielle– Imprimantes thermiques– Imprimantes à jet d'encre– Imprimantes à laser

Les imprimantes• Imprimantes à impact de marteaux :

– Il y a un marteau par colonne. Les caractères sont gravés en relief sur un ruban métallique qui tourne en permanence devant les marteaux. Un ruban encreur est placé entre le ruban métallique et le papier Le papier avance ligne

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métallique et le papier. Le papier avance ligne par ligne. L'électronique déclenche la frappe de chaque marteau lorsque le bon caractère gravé passe devant : frappe à la volée.

– Imprimantes très rapides (jusqu'à 3000 lignes par minute).

Les imprimantes• Imprimante à marguerite

– Les imprimantes à marguerite sont basées sur le principe des machines dactylographique. Tous les caractères sont imprimés en relief sur une matrice en forme de marguerite, un ruban

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gimbibé d'encre est placé entre la marguerite et la feuille de telle façon que lorsque la matrice frappe le ruban, celui-ci dépose de l'encre uniquement au niveau du relief du caractère

Les imprimantes• Imprimantes à aiguilles ou matricielle

– La tête d'impression comporte une matrice d'aiguilles 9 x 9 ou 24 x 24. Elle se déplace horizontalement devant la ligne à imprimer. Pour chaque caractère les aiguilles sont lancées

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gpar de petits électro-aimants. Elle frappent ainsi le ruban encreur situé entre la tête et le papier.

Les imprimantes• Imprimantes thermiques

– Ils chauffent un papier spécial sensible à la chaleur. – Elles permettent l'impression couleur. – On utilise un rouleau de cellophane recouvert d'une

encre solide avec de régions jaune, cyan, magenta (les

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trois couleurs primaires) et noire éventuellement. – Une série de têtes thermiques est disposée

perpendiculairement au sens de défilement du papier.– L'impression de chacune des couleurs primaires

nécessite un passage du papier devant les têtes.

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Les imprimantes• Imprimantes à jet d'encre

– La tête est composée de petits tubes qui projettent de minuscules gouttelettes d'encre. Ces gouttelettes, chargées électrostatiquement, sont dirigées vers le papier avec une grande

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g gprécision. La résolution varie entre 200 ppp et 400 ppp.

Les imprimantes• Imprimantes à laser

– Le fonctionnement s'inspire de celui des photocopieuses.

– L'image de la page à imprimer est construite sur un tambour photoconducteur.

– Le tambour passe devant une station d'encrage où l'encre sèche, chargée électrostatique, est attirée aux endroits

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chargés du tambour. – L'image est ensuite transférée sur le papier

par contact. Le papier est chauffé pour fixer définitivement les particules d'encre.

– Cette technique permet l'impression sur papier ordinaire. On atteint des résolutions variant entre 300 et 2000 ppp.

Mémoires secondaires• Les mémoires secondaires (ou auxiliaires)

permettent de stocker et de retrouver de l'information de manière durable : l'information est conservée même en l'absence d'alimentation électrique.

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l absence d alimentation électrique.– les disquettes – les disques durs– les CD - ROM– et divers types de bandes magnétiques

Mémoires secondaires• L'enregistrement magnétique

– Utilisé pour les cassettes audio et vidéo, ainsi pour les disquettes et disques durs.

– Il consiste à polariser un milieu magnétique (couche d'oxyde de fer déposée sur la bande ou le disque) à l' id d' h él é i éé

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l'aide d'un champ électromagnétique créé par une bobine.

Mémoires secondaires• Densité d'enregistrement magnétique

– Le volume d'information (nb de bits) que l'on peut stocker sur une longueur donnée de surface magnétique dépend de la densité longitudinale d'enregistrement, que l'on mesure en BPI (bits per inchs, bits par pouces).

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Mémoires secondaires• Les disques durs

– capacité,– mémoire cache– nombre de données par plateaux

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– Interfaces (IDE, SCSI).

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Mémoires secondaires• Principe d'un disque dur

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Mémoires secondaires• numéro de cylindre (la distance tête-axe de

rotation); • numéro de piste (le numéro de tête de lecture) ; • numéro du secteur (lié à l'angle).

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Mémoires secondaires• Principaux types de disque dur

– Le bus ST506 contrôleur de transmission en série et le système de codage était soit MFM ou RLL. (par SEAGATE)

– Le bus IDE (Integrated Device Equipement) contrôleur intégré au disque dur, la liaison sur le bus d'extension en 16 bits et en parallèle. On peut y

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p p yconnecter deux disques durs. La capacité max. du disque est de 540 Mo.

– Le bus E-IDE (Enhanced Integrated Device Equipement ou FAST ATA) une extension du standard IDE. Possibilité de connecter un disque supérieur à 540 Mo, possibilité de connecter des périphériques autre que des disques dur. (CD-ROM)

Mémoires secondaires• Le bus SCSI (Small Computer System Interface)

le contrôleur se trouve sur une carte , on peut brancher jusqu'à 7 périphériques. Le taux de transfert est de 5 Mo/s , le contrôleur possède son propre BIOS.

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• Le bus Wide SCSI - le bus change de 8 à 16 bits ce qui permet d'obtenir un taux de transfert de 20 Mo/s. Il y a aussi les SCSI Ultra qui permettent des taux de transfert de 40 Mo/s et 80 Mo/s.

Mémoires secondaires• Lecteurs de CD-ROM

– Les CD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory) - des mémoires secondaires

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mémoires secondaires en lecture seule. Leur capacité est de 650 Mo ou 700 Mo (soit l'équivalent de 450 disquettes).

Mémoires secondaires• Le principe de la lecture des CD-ROM

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Les périphériques• Le modem

– Le modem est utilisé pour transférer des informations entre ordinateurs (2 à la base) via les lignes téléphoniques.

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Les périphériques• Le port USB (Universal Serial Bus)

– Les ports USB supportent le Hot plug and play. Ainsi, il est possible de brancher les périphériques sans éteindre l’ordinateur (branchement à chaud).

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– 128 périphériques (27) peuvent être connectés simultanément à un port de ce type.

– A raison de 5 m de câble maximum entre deux périphériques.

Les périphériques• Le port Firewire

– Un système d’interconnexion permettant de faire circuler des données à haute vitesse en temps réel, le bus FireWire (appelé IEEE 1394) a été mis au point à la fin de l’année 1995.

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– il est possible d’adresser 65535 périphérique se basant sur edresses de 16 bits.

– Conexion par cable à six fils.

architecture des ordinateurs - ivmad.free.frivmad.free.fr/cours/architecture-i2.pdf · il...

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