architecture et technologies des ordinateurs cours dinitiation à lattention des Étudiants de...

Architecture et Technologies des Ordinateurs

Cours d’Initiation à l’Attention

des Étudiants de Première Année

de l’IUP-MIAGE

Jean-Pierre [email protected]

Année 2003-2004 Initiation à l'architecture des ordinateurs 2

Plan du cours

Introduction 1ère Partie : Concepts de baseConcepts de base 2ème Partie : Traitement des donnéesTraitement des données : les processeurs 3ème Partie : Stockage des informationsStockage des informations : les mémoires 4ème Partie : Transfert des informationsTransfert des informations : les bus Conclusion


Plan du cours : Introduction

IntroductionIntroduction• Objectifs du coursObjectifs du cours• Bibliographie• Historique

1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires 4ème Partie : Transfert des informations : les bus Conclusion


Éléments d’un ordinateur

Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs, Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000


Carte mère Abit KT7A (1/3)

Support du processeur

(AMD Athlon ou Duron)

Slots mémoire (SDRAM)

Connecteurs PCI

Connecteurs ISA

Ventilateur du Chipset

Connecteurs IDE

I/O ‘s

Connecteur AGP


Carte ABIT KT7A : Topologie (2/3)


Carte ABIT KT7A : Diagramme (3/3)


Modèle en couches

6 Programmes d'application (Traitement de texte, PAO, Jeux, …)

5 Langages de programmation (Fortran, Cobol, C, C++, Java, …)

4 Langage assembleur (Langage natif symbolique de la machine)

3 Noyau du système d'exploitation (Gestion des taches, des ressources : mémoire, I/Os,…)

2 Langage machine : jeu d’instructions (Langage natif du processeur)

1 Langage de microprogrammation

0 Logique numérique (Couche matérielle : circuits logiques, électroniques)



IntroductionIntroduction• Objectifs du cours• BibliographieBibliographie• Historique



Bibliographie

Architecture et Technologie des Ordinateurs, 3ème Edition Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000

Architecture de l’Ordinateur, 4ème Edition Andrew Tanenbaum – Dunod 2001, 6ème Edition

Technologie des Ordinateurs et des Réseaux Pierre-Alain Goupille – Dunod 1998

Computer Organization and Architecture, 6th Edition William Stallings – Prentice Hall 2003


Sources Internet (1/2)

Cours Architecture des ordinateurs (E.Viennet, M. Voisin)http://www-gtr.iutv.univ-paris13.fr/Cours/Mat/Architecture/Cours

Architecture des ordinateurs (Patrick Marcel)http://www.blois.univ-tours.fr/~marcel/archi/

Structure des ordinateurshttp://membres.lycos.fr/jfdelepi/inf_stru.htm

Cours Architecture des ordinateurs (Sylvain Tisserant)http://marpix1.in2p3.fr/calo/my-web/archi/archi.html

Cours Architecture des ordinateurs (David Simplot)http://www.lifl.fr/~simplot/ens/archi/


Sources Internet (2/2)

Technical Resource and Course Web Site for Computer Organization and Architecture, 5th Edition by Williams Stallings http://williamstallings.com/COA5e.html

De Von Neumann aux super-microprocesseurs de F. Anceauhttp://lmi17.cnam.fr/~anceau/UTLS/UTLS_txt.pdf

Histoire, épistémologie de l'informatique et révolution tehnologique par Gérard VERROUSThttp://hypermedia.univ-paris8.fr/



IntroductionIntroduction• Objectifs du cours• Bibliographie• HistoriqueHistorique



Historique : les théoriciens

Antiquité : Aristote fonde les bases de la Logique ≈ 1675 : Leibnitz invente le système binaire moderne (0 et 1) 1854 : Boole publie « The Mathematical Analysis of Logic »

qui décrit un système de logique symbolique à la base des machines modernes: l’algèbre de Boole.

1936 : Turing définit la machine qui porte son nom 1938 : Shannon fait la synthèse entre l’algèbre de Boole et

les circuits électriques. 1945 : Von Neumann définit l’architecture des ordinateurs

modernes 1948 : Shannon pose les bases de la théorie de l’information.


Historique : les réalisations

1623 Schickard conçoit la première machine à calculer 1642 Pascal réalise la Pascaline (addition, soustraction) 1694 Leibniz : ajoute la multiplication et la division 1728 Falcon : commande pour métiers à tisser, puis en 1805 Jacquard : programmation par cartons perforées articulés 1840 Babbage : Machine analytique 1884 Hollerith : tabulatrice à cartes perforées 1945 Von Neumann définit l’architecture de l’ordinateur universel 1949 Wilkes réalise à Cambridge le premier ordinateur :

l’ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator)


Historique : les étapes technologiques

1890 : Carte perforée (Hermann Hollerith) 1904 : Tube à vide : diode (John Fleming)

triode 1947 : Transistors (Schockley, Brattain, Bardein) 1950 : Mémoires à Tores (Papian) 1958 : Circuits intégrés (Killy)


Historique : l’évolution technologique

< 1900 : Calcul mécanique Génération 0 1946-1957 : Tubes à vide Génération 1 1958-1964 : Transistors et circuits discrets Génération 2 1965- : SSI (Small Scale Integration) Gé

- jusqu’à 100 circuits par puce né -1970 : MSI (Medium Scale Integration) ra

de 100 à 3000 circuits par puce ti 1971-1977 : LSI (Large Scale Integration) on

de 3000 à 100 000 circuits par puce 3 1978-2002 : VLSI (Very Large Scale Integration) Génération 4

de 105 à 108 circuits par puce Demain : ULSI (Ultra Large Scale Integration)

> 108 circuits par puce


Historique : Loi de Moore (1/2)

Loi de Gordon Moore (Cofondateur d’Intel)

• Augmentation de la densité des composants :Le nombre de transistors sur une puce double tous les 18 mois.

• Le coût d’une puce reste pratiquement constant.• L’augmentation de la densité des circuits s’accompagne:

d’une augmentation de performance, d’une réduction de la consommation électrique, D’une augmentation de la fiabilité.


Historique : Loi de Moore (2/2)

(source : http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm )


Historique : Évolution des Processeurs

Date Processeur Nb Transistors Sérigraphie Largeur bus Mémoire Horloge

1971 4004 2 300 10,00 µm 4 bits 640 octets 108 KHz

1972 8008 6 000 6,00 µm 8 bits 16 Ko 200 KHz

1974 8080 4,500 6,00 µm 8 bits 64 Ko 2 MHz

1978 8086 29 000 3,00µm 16 bits 1 Mo 8 MHz

1982 80286 134 000 1,50 µm 16 bits 16 Mo 10 MHz

1985 80386 275 000 1,50 µm 32 bits 4 Go 16 MHz

1989 80486 1 200 000 1,00 µm 32 bits 4 Go 25 MHz

1994 Pentium 3 100 000 0,80 µm 32 bits 4 Go 66 MHz

1995 Pentium Pro 5 500 000 0,35 µm 64 bits 64 Go 150 à 200 MHz

1997 Pentium II 7 500 000 0,35 µm 64 bits 64 Go 233 à 300 MHz

1999 Pentium III 9 500 000 0,25 µm 64 bits 64 Go 450 à 600 MHz

2000

Pentium IV

42 000 000 0,18 µm 64 bits 64 Go 1,4 à 1,5 GHz

2002 55 000 000 0,13 µm 64 bits 64 Go Up to 2,8 GHZ

(source : http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm )


Historique : Synthèse

Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs, Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000


Historique : la première machine

1642 La Pascaline inventée par Blaise Pascal

Additions et

soustraction de

nombres décimaux

Détail

Machine ouverte

Machine à 8 chiffres


Historique : les premières machines

1945 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) 18000 Tubes – 30 tonnes Multiplie 2 nombres de 10 chiffres en 3 millisecondes

Câblage du programmeChangement d’une lampe


Historique : quelques machines intermédiaires

1964 IBM lance la famille 360 des ordinateurs compatibles

Début de l’ère des « Mainframes »

1980 IBM sort le PC (Personal Computer)

Début de l’ère de l’informatique individuelle


Historique : les machines en 2002 (1/2)

2002 Ordinateur de bureau (DeskTop)

2002 Ordinateurs Portable et Ultraportable

HP omnibook 510

• Latest Intel processors 1.20-GHz, Mobile Intel® Pentium® III Processor-M

• Integrated 802.11b wireless LAN technology

Apple iMac

• Power PC G4 Processor• 15 inches flat pannel LCD Display


Historique : les machines en 2002 (2/2)

2002 Station de Travail (Workstation)

2002 Serveurs / Mainframe

IBM eServer zSERIES 900

• Main Memory Up to 64 Go

• 64 bits Architecture

• Up to two 1.05-GHz UltraSPARC® III Cu processors

• 64 bits Architecture

• up to 8 GB of main memory

• up to 146 GB disk storage.

Sun Blade[tm] 2000

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