François ANCEAU

anceau@cnam.frhtt://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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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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LE PROCESSEURLE PROCESSEUR

processeur

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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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LA MEMOIRELA MEMOIRE

mémoire

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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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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.