Architecture de Base

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Introduction

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• Un ordinateur est une machine capable de résoudre des problèmes en appliquant des instructions définies.
• La suite des instructions effectuées par un ordinateur est appelée programme.
• L'ensemble des instructions exécutables directement par un ordinateur s'appèlent langage machine (L1)
• Langage Machine L1 sont des instructions binaires directement exécutables par l'ordinateur donc il est très difficile à utiliser.
• Pour représenter les instructions machine, on introduire la langage L2. C'est plus lisible pour les humains mais doit être traduit en langage L1 pour être exécuté par la machine.
• Pour convertir L2 en L1 on à 2 methodes:
1. Compilation
• Le compilateur analyse le code source, le traduit en code machine (fichier exécutable) que l'ordinateur peut exécuter directement.
• C'est un langage de programmation de bas niveau (Low-level programming language)
• Exemples: Assembly, C, C++, Rust, etc...
2. Interprétation
• L'interpréteur lit une ligne de code, la traduit en code machine, puis l'exécute immédiatement, sans produire de fichier exécutable.
• C'est un langage de programmation de haut niveau (High-level programming language)
• Exemples: Python, JavaScript, Lua, etc...

Remarque

3. Certains langages, comme Java utilisent une combinaison des deux. C'est un modèle hybride

Modèle de Von Neumann

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• Selon le Modèle de Von Neumann, un ordinateur est constituée de:
1. Mémoire principale
2. Microprocesseur
3. Interfaces d'E/S (Entrées/Sorties)
• C'est composants sont reliés entre eux par:
1. Un bus de données
2. Un bus d'addresses
3. Un bus de commandes
4. Signaux de contrôle (R/W)

Unité Centrale

• Elle est composée d'un microprocesseur chargé d'interpreter et d'executer les instructions d'un programme, de lire ou de sauvegarder les resultats dans la mémoire, ou de communiquer avec les unités d'échanges.
• Le microprocesseur est composé de:
• L'unité de commande: Lecture en mémoire et décodage des instructions.
• L'unitré de traitement (Unité Arithmétique et Logique (U.A.L)) : exécute les instructions qui manipulent des données.
• Toutes les activités du microprocesseur sont cadencés (clocked) par une horloge.
• Le microprocesseur est caractérise par:
• La frequence d'horloge.
• Le nombre d'instructions par seconde qu'il est capable d'executer en MIPS.
• La taille des données qu'il est capable de traiter en Bits.

Mémoire Principale

• Elle contient les instructions des programmes au cours d'exécution et les données associés à ces programmes.
• Elle est composée de:
• Mémoire morte ROM (Read Only Memory): Chargée de stocker le bios (Basic Input Output System) du dystème d'exploitation, il est donc responsable de la gestion du matériel. Ces données ne sont pas perdues à la mise hors tension. C'est une mémoire à lecture seule.
• Mémoire vive RAM (Random Access Memory): Chargée de stocker les données intermédiares ou les resultats de calcule. On peut lire ou écrire dedans, ces données sont perdues à la mise hors tension.

Interfaces d'Entrées / Sorties

• Elle permer d'assurer la communication entre le microprocesseur et les périphériques:
• Capteur
• Clavier
• Moniteur ou Afficheur
• Imprimante
• Modem
• Carte reséau
• ...

Bus

• Un bus est un dispositif qui assure le transfer simultané d'informations entre les divers composants d'un ordinateur.
• C'est un ensemble de cables transportant des signaux éléctriques.
• On distingue 3 catégories de bus:
• Bus de données
• Bus d'adresses
• Bus de commandes

Bus de données

• Véhicule des instructions et des données à traiter.
• Il est bidirectionnel.
• Son nombre de broches correspond à la capacité de traitement de microprocesseur.

Exemple

• Un microprocesseur de 8 bits et un bus de données de 8 broches.
• Un microprocesseur de 16 bits et un bus de données de 16 broches.

Bus de d'adresses

• Permet au microprocesseur d'adresser les cases mémoire et les interfaces d'entrées/sorties.
• Il est unidirectionnel.
• Le nombre de broches détermine la capacité maximale d'adressage (2ⁿ).

Exemple

• Un microprocesseur de 8 bits et un bus d'adresses de 16 broches permet d'adresser 2¹⁶ cases mémoire soit 85535 càd 64KO.

Bus de commandes

• Transporte les ordres et les signaux de synchronisation entre le microprocesseur et les autres composants.
• Permet d'envoyer les requêtes associés avec l'envoi des données et des adresses dans les autres bus (Exemple une écriture lors du transfert entre le microprocesseur et la mémoire).

Décodage d'adresses

• La multiplicité des périphériques nécessite la précense d'un décodeur d'adresse chargé d'aiguiller les donnés existants dans le bus de données.
• Le microprocesseur peut communiquer avec les différents mémoires et périphériques. Ceux-ci sont tous reliés sur le même bus de données et afin d'éviter des conflits, un seul composant doit être sélectionné à la fois.
• Ainsi on a besoin d'un decodeur d'adresses qui doit attribuer à chaque périphérique une zone d'adresses spécifiques

• Représentation d'une mémoire comportant 32 octets. 1 octet = 8 bits.

• Exemple d'adressage d'une entier de taille 4 bytes.
• La taille de cellules varie de l'ordinateur
• Les tailles de cellules les plus recontrées sont octet (8 bits), mot (16 bits), double mot (32 bits)
• 1024 octets = 1 Ko
• 1 Mo = 1024 Ko
• 1 Go = 1024 Mo
• Ko: Kilooctet
• Mo: Mégaoctet
• Go: Gigaoctet