Architecture général d’un ordinateur
Architecture général d’un ordinateur
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Objectif
- Connaitre l’architecture de base d’un ordinateur et les principes de son fonctionnement
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Qu’est ce qu’une architecture?
- L’architecture d’un système à microprocesseur représente l’organisation de ses différentes unités et de leurs interconnexions.
- Le choix d’une architecture est toujours le résultat d’un compromis :
- entre performances et coûts,
- entre efficacité et facilité de construction,
- entre performances d’ensemble et facilité de programmation
- etc …
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Description
- Un ordinateur est une machine électronique commandée par des programmes enregistrés dans sa mémoire.
Il est capable de traiter non seulement des textes, mais aussi des images, des sons, et des vidéos en utilisant des outils multimédia. - Un micro-ordinateur est composé de périphériques d’entrées, d’une unité centrale de traitement, de périphériques de sorties et de périphériques d’entrées/sorties.
- Un ordinateur est une machine de traitement de l’information. Il est capable d’acquérir de
l’information, de la stocker, de la transformer en effectuant des traitements quelconques, puis
de la restituer sous une autre forme. Le mot informatique vient de la contraction des mots
information et automatique. - En général un ordinateur fonctionne selon le schéma suivant :
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Schéma simplifié d’un micro-ordinateur
- L’architecture de base de la plupart des systèmes à microprocesseur actuel est composée des éléments suivants :
- Une unité centrale (UC)
- se trouve au centre de la machine, entourée des périphériques, c’est là ou s’effectue la mémorisation et le traitement des informations.
- Les périphériques de stockage
- Ou mémoire de masse permettent comme leur nom l’indique, de conserver les programmes de traitement et des informations, tels que les données, les résultats.
- Les périphériques de sortie
- Les périphériques de sortie permettent l’unité centrale d’envoyer des informations vers l’extérieur, ce sont ceux qui indiquent à l’utilisateur les résultats du travail de la machine.
- Ces périphériques produisent ou génèrent le résultat souhaité en fonction de notre entrée, comme une imprimante, un moniteur, etc. Ces périphériques convertissent les données sous une forme lisible par l’homme à partir d’un code binaire.
- Le système informatique est lié ou connecté au monde extérieur à l’aide de périphériques de sortie. Les principaux exemples de périphériques de sortie sont une imprimante, un projecteur, etc. Ces périphériques ont diverses caractéristiques qui sont données ci-dessous:
- Ces appareils reçoivent ou acceptent les données sous forme binaire.
- Les périphériques de sortie convertissent le code binaire sous une forme lisible par l’homme.
- Ces appareils produisent le résultat converti et le montrent à l’utilisateur.
- Les périphériques d’entrée
- Les périphériques d’entrée sont ceux qui vont permettre d’envoyer des informations à l’unité centrale. Le plus connu est le clavier.
- Le périphérique d’entrée est le périphérique matériel qui se connecte au système informatique. L’utilisateur peut donner les instructions à l’ordinateur à l’aide de ces périphériques d’entrée. Les périphériques d’entrée peuvent convertir les données ou les instructions sous une forme lisible par machine et les envoyer au processeur pour un traitement ultérieur.
- Certaines caractéristiques importantes des périphériques d’entrée sont indiquées ci-dessous:
- Les périphériques d’entrée reçoivent ou acceptent les données ou les instructions de l’utilisateur, qui existent dans le monde extérieur.
- Ces dispositifs convertissent les données ou les instructions sous une forme lisible par machine pour un traitement ultérieur.
- Le périphérique d’entrée fonctionne comme la connexion entre le monde extérieur et notre système informatique.
- Le clavier et la souris sont des exemples courants de périphériques d’entrée.
- Lorsque toute la procédure est terminée, nous obtenons la sortie souhaitée des périphériques de sortie tels que le moniteur, l’imprimante, etc.
- Les bus
- Les différents organes du système sont reliés par des voies de communication appelées bus.
- Le bus système permet au processeur de communiquer avec la mémoire centrale du système (RAM).
- Le bus d’adressage
- Une bus de données
- les bus d’extension (bus d’entrée/sortie) permet aux divers composants de communiquer entre eux
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Principes de fonctionnement
- Les deux principaux constituants d’un ordinateur sont la mémoire principale et le processeur.
- La mémoire principale permet de stocker de l’information (programmes et données), tandis que le processeur exécute pas à pas les instructions composant les programmes.
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La mémoire
- Mémoire principale
- La mémoire à accès aléatoire est la mémoire principale du système informatique, connue sous le nom de RAM.
- La mémoire principale peut stocker le logiciel du système d’exploitation, le logiciel d’application et d’autres informations.
- Le Ram est l’une des mémoires les plus rapides et permet aux données d’être lisibles et inscriptibles.
- Mémoire secondaire
- Nous pouvons stocker les données et les programmes à long terme dans la mémoire secondaire.
- Les disques durs et les disques optiques sont les périphériques secondaires courants.
- C’est une mémoire lente et bon marché par rapport à la mémoire primaire. Cette mémoire n’est pas connectée directement au processeur.
- Il a une grande capacité pour stocker les données. Le disque dur a une capacité de 500 gigaoctets. Les données et programmes sur le disque dur sont organisés en fichiers et le fichier est la collection de données sur le disque.
- Le stockage secondaire est un accès direct par le CPU; c’est pourquoi il est différent du stockage principal.
- Le disque dur a environ 100 fois la capacité de la mémoire principale. La principale différence entre le stockage primaire et secondaire est la vitesse et la capacité. Il existe plusieurs gros blocs de données qui sont copiés du disque dur dans la mémoire principale.
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Le Processeur
- Le processeur est un circuit électrique dans le système informatique. L’unité centrale de traitement est le processeur central ou processeur principal du système informatique.
- Le processeur exécute les instructions du programme informatique à l’aide d’opérations arithmétiques et logiques de base, d’entrée / sortie.
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Notion de programme
- Un programme est une suite d’instructions élémentaires, qui vont être exécutées dans l’ordre par le processeur.
- Ces instructions correspondent à des actions très simples, comme additionner deux nombres, lire ou écrire une case mémoire, etc.
- Chaque instruction est codifiée en mémoire sur quelques octets.
- Le processeur est capable d’exécuter des programmes en langage machine, c’est à dire composés d’instructions très élémentaires suivant un codage précis.
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Architecture de von Neumann
- John von Neumannn, né Neumannn János Lajos le 28 décembre 1903 à Budapest (Hongrie), et mort le 8 février 1957 à Washington (États-Unis), est un mathématicien et physicien. Il a donné son nom à cette conception de la machine (ordinateur) qui utilise une structure de stockage unique pour conserver à la fois les instructions et les données demandées ou produites par le calcul.
- L’architecture, dite architecture de von Neumann décompose l’ordinateur en quatre parties distinctes :
- Le processeur est composé d’une unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en anglais) ou unité de traitement : son rôle est d’effectuer les opérations de base et d’une unité de contrôle,chargée du séquençage des opérations ;
- La mémoire qui contient à la fois les données et le programme exécuté par l’unité de contrôle. La mémoire se divise entre mémoire volatile ou RAM (Random Access Memory) qui contient programmes et données en cours de traitement, et mémoire permanente ou ROM (Read Only Memory) qui stocke programmes et données de base de la machine ;
- L’unité de contrôle, chargée du « séquençage » des opérations.
- Les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur. Les différents composants sont reliés par des bus.
