François ANCEAU
[email protected]://lmi17.cnam.fr/~anceau/Doc.html
François ANCEAU
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Architecturedes ordinateurs
Architecturedes ordinateurs
VARIVARI
© F. Anceau , janvier 2002, Page 2
VARI VARI1.ppt
TYPES D'ORDINATEURSTYPES D'ORDINATEURS
nOrdinateurs "visibles"– Ordinateurs personnels et stations de travail (portables et fixes)– Ordinateurs "serveurs"– Ordinateurs de contrôle de processus– Super-ordinateurs
nOrdinateurs "cachés" (composants électroniques, micro-contrôleurs)– Véhicules
• automobiles, trains, bateaux, avions, fusées,…– Communications– Electro-ménager– Horlogerie– ……..
nOrdinateurs "visibles"– Ordinateurs personnels et stations de travail (portables et fixes)– Ordinateurs "serveurs"– Ordinateurs de contrôle de processus– Super-ordinateurs
nOrdinateurs "cachés" (composants électroniques, micro-contrôleurs)– Véhicules
• automobiles, trains, bateaux, avions, fusées,…– Communications– Electro-ménager– Horlogerie– ……..
De loinDe loinles plusles plusnombreux!nombreux!
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VARI VARI1.ppt
DES MICROPROCESSEURS PARTOUT!DES MICROPROCESSEURS PARTOUT!
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VARI VARI1.ppt
BOULIMIE DE PUISSANCE DE CALCULBOULIMIE DE PUISSANCE DE CALCUL
nLa demande en puissance de traitement semble insatiable– on ne distingue pas de limite à court terme– les besoins sont loin d'être satisfaits
nLa présence d'ordinateurs cachés dans les objets qui nous entourent a une influence sur l'évolution de la société– ils transforment notre relation vis à vis de ces objets– ils transforment beaucoup de métiers
• ils capturent des connaissances et du savoir-faire– ……….– ils deviennent indispensables– ils permettent l'interconnexion généralisée des individus et des
machines
nLa demande en puissance de traitement semble insatiable– on ne distingue pas de limite à court terme– les besoins sont loin d'être satisfaits
nLa présence d'ordinateurs cachés dans les objets qui nous entourent a une influence sur l'évolution de la société– ils transforment notre relation vis à vis de ces objets– ils transforment beaucoup de métiers
• ils capturent des connaissances et du savoir-faire– ……….– ils deviennent indispensables– ils permettent l'interconnexion généralisée des individus et des
machines
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INFORMATION BINAIREINFORMATION BINAIRE
nL'information élémentaire est codée en binaire
n Il s'agit d'un codage purement conventionnel(Il peut être inversé!)
nL'information élémentaire est codée en binaire
n Il s'agit d'un codage purement conventionnel(Il peut être inversé!)
ðð 1 ðð 0
porte ouverte ou ferméeporte ouverte ou fermée
5V ðð 1
0V ðð 0
tension électriquetension électrique ðð 1 ðð 0
aimantationaimantation
vraie ðð 1
fausse ðð 0propositionproposition
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POURQUOI DU BINAIRE?POURQUOI DU BINAIRE?
nParce que c'est le plus simple à réaliser!
nParce que cela suffit!
nMachines électroniques:– codage de tensions électriques:
• 5V ð 1
• 0V ð 0
n (Il a existé des machines ternaires et quaternaires)
nParce que c'est le plus simple à réaliser!
nParce que cela suffit!
nMachines électroniques:– codage de tensions électriques:
• 5V ð 1
• 0V ð 0
n (Il a existé des machines ternaires et quaternaires)
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A L'INTERIEUR DE L'ORDINATEUR.......A L'INTERIEUR DE L'ORDINATEUR.......
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VARI VARI1.ppt
LE PROCESSEURLE PROCESSEUR
processeur
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VARI VARI1.ppt
LE PROCESSEURLE PROCESSEUR
C'est le chef d'orchestre de l'ordinateur
n Il traite l'information
n Il exécute les programmes
n Il lance les entrées-sorties
nC'est un circuit intégré géant:– il contient plusieurs dizaines de million de transistors
– il est dessiné avec des motifs d'une fraction de micron
– il fonctionne à des fréquences de plusieurs giga-hertz– Cette technologie évolue sans cesse
C'est le chef d'orchestre de l'ordinateur
n Il traite l'information
n Il exécute les programmes
n Il lance les entrées-sorties
nC'est un circuit intégré géant:– il contient plusieurs dizaines de million de transistors
– il est dessiné avec des motifs d'une fraction de micron
– il fonctionne à des fréquences de plusieurs giga-hertz– Cette technologie évolue sans cesse
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EVOLUTION DE LA COMPLEXITEEVOLUTION DE LA COMPLEXITE
Loi de MOORE Loi de MOORE ðððð éévolution exponentielle!volution exponentielle!
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EVOLUTION DE LA PERFORMANCEEVOLUTION DE LA PERFORMANCE
386/16
486/25486/50
PENTIUM-PRO/133PENTIUM/133
PENTIUM/66
ALPHA/300
ALPHA/150PPC 601/66
PPC 604/133
Mill
ions
d'in
stru
ctio
ns e
xécu
tées
par
sec
onde
PENTIUM II/330PPC 750/350
PENTIUM 4/1,5G
1
10
100
1 000
10 000
84 86 88 90 92 94 96 98 00 02
IntelPPCDEC
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A L'INTERIEUR D'UN PROCESSEURA L'INTERIEUR D'UN PROCESSEUR
Pentium 4:42 million de transistorsmotifs de 0,18µmfréquence: de 1,5 - 2Ghz13,8mm
15,7mm
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Motifs minimaux ( µµm )
apparitiondes effetsquantiques?
EVOLUTION TECHNOLOGIQUEEVOLUTION TECHNOLOGIQUE
0,01
0,1
1
10
100
1960 1970 1980 1990 2000 2010
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VARI VARI1.ppt
Le dessin d'un Le dessin d'un microprocesseur moderne microprocesseur moderne peut être comparé à celui peut être comparé à celui de la carte d'un paysde la carte d'un payscarré de 1000Km de coté carré de 1000Km de coté avec des détails de 10 m avec des détails de 10 m (ex. routes)(ex. routes)
COMPLEXITE DU DESSIN D'UN MICROPROCESSEURCOMPLEXITE DU DESSIN D'UN MICROPROCESSEUR
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EVOLUTION DU PRIX DES EVOLUTION DU PRIX DES MICROPROCESSEURSMICROPROCESSEURS
PP200-256K
P120P90
Prix par quantité
1/10
Echelle Echelle de valeursde valeurs(variable)(variable)
$100
$1 000
06/94
12/94
03/94
06/95
09/95
11/95
01/96
04/96
07/96
10/96
01/97
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VARI VARI1.ppt
LA MEMOIRELA MEMOIRE
mémoire
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VARI VARI1.ppt
ADRESSAGE MEMOIREADRESSAGE MEMOIRE
n Dans une mémoire, les informations sont rangées les unes à la suite des autres.
n Ces informations sont numérotées de 0 à la taille maxi de la mémoire.
n Ce numéro est appelé l'adresse de l'information.
n Le processeur peut:– lire de l'information dans la mémoire
(en fournissant une adresse)– écrire de l'information dans la mémoire
(en fournissant cette information et son adresse)
n Dans une mémoire, les informations sont rangées les unes à la suite des autres.
n Ces informations sont numérotées de 0 à la taille maxi de la mémoire.
n Ce numéro est appelé l'adresse de l'information.
n Le processeur peut:– lire de l'information dans la mémoire
(en fournissant une adresse)– écrire de l'information dans la mémoire
(en fournissant cette information et son adresse)
infoinfo
adresseadresse
mémoiremémoire
écritureécriture lecturelecture
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DIFFERENTS TYPES DE MEMOIRESDIFFERENTS TYPES DE MEMOIRES
nMémoires électroniques à accès adressé ðð RAM– mémoires "statiques" ð SRAM
• l'info y reste tant qu'elle est alimentée
• petites, chères et rapides (10ns)
– mémoires "statiques" à très faible consommation ð RAM CMOS– mémoires "dynamiques" ð DRAM
• l'info s'efface au bout de quelques ms ð Il faut la réinscrire!
• grandes et bon marché (256 Mb par puce) ð mémoires centrales
nmémoires à lecture seule ðð ROM(gardent l'info en l'absence d'alimentation)– effacement électrique ð EPROM / Flash
nMémoires électroniques à accès adressé ðð RAM– mémoires "statiques" ð SRAM
• l'info y reste tant qu'elle est alimentée
• petites, chères et rapides (10ns)
– mémoires "statiques" à très faible consommation ð RAM CMOS– mémoires "dynamiques" ð DRAM
• l'info s'efface au bout de quelques ms ð Il faut la réinscrire!
• grandes et bon marché (256 Mb par puce) ð mémoires centrales
nmémoires à lecture seule ðð ROM(gardent l'info en l'absence d'alimentation)– effacement électrique ð EPROM / Flash
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LA CARTE GRAPHIQUELA CARTE GRAPHIQUE
Cartegraphique
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VARI VARI1.ppt
LA CARTE GRAPHIQUELA CARTE GRAPHIQUE
nGénère les dessins sur l'écran– transforme les informations binaires en images
– génère des signaux de type "télévision"
– C'est une sorte d'ordinateur-esclave spécialisé
nGénère les dessins sur l'écran– transforme les informations binaires en images
– génère des signaux de type "télévision"
– C'est une sorte d'ordinateur-esclave spécialisé
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LE DISQUE DURLE DISQUE DUR
n Le disque dur est un organe de stockage de grande capacité.
n Il peut contenir plusieurs dizaines de milliards d'octets.
n Les informations sont stockées de manière magnétique sur des disques en rotation.
n Le disque dur est un organe de stockage de grande capacité.
n Il peut contenir plusieurs dizaines de milliards d'octets.
n Les informations sont stockées de manière magnétique sur des disques en rotation.
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ANATOMIE DU DISQUE DURANATOMIE DU DISQUE DUR
Des bras déplacent des Des bras déplacent des têtes d'enregistrementtêtes d'enregistrement--lecture au dessus des lecture au dessus des disques magnétiques.disques magnétiques.
CellesCelles--ci volent sur l'air ci volent sur l'air entraîné par les disques entraîné par les disques en rotation.en rotation.