L unité centrale. Michel Futtersack, Faculté de Droit, Université Paris Descartes

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1 L unité centrale Michel Futtersack, Faculté de Droit, Université Paris Descartes

2 L écriture hexadécimale des nombres entiers 16 symboles pour écrire les nombres : A B C D E F dix onze douze treize quatorze quinze Tout nombre entier peut s écrire comme une combinaison de puissances de seize Par exemple : trois cents = = 1x x Cx16 0 trois cents s écrit donc en hexadécimal : 12C six cent trente huit = = 2x x Ex16 0 six cent trente huit s écrit donc en hexadécimal : 27E

3 La mémoire interne : le modèle du pigeonnier La mémoire interne d un ordinateur est un ensemble de cases mémoire. Chaque case contient un élément appelé un mot mémoire, qui est une information codée en langage binaire. Tous les mots mémoire ont la même taille (en général, un octet). Chaque case mémoire a un numéro appelé son adresse. Celle-ci est souvent notée en hexadécimal. On peut accéder directement à n importe quelle case mémoire adresses FF18 FF19 FF1A FF1B FF1C FF1D FF1E FF1F cases mémoire

4 Mémoire vive et mémoire morte La mémoire interne d un ordinateur se compose principalement de : La mémoire vive (appelée aussi RAM pour Random Access Memory) Elle est volatile : son contenu est complètement effacé quand on éteint l ordinateur Elle est modifiable : on peut lire et écrire dans n importe quelle case de la RAM La mémoire morte (appelée aussi ROM pour Read Only Memory) Elle est permanente Elle est n est pas modifiable : on peut seulement lire son contenu

5 Mais pourquoi deux types de mémoire? Lorsque l ordinateur est en fonctionnement, la RAM contient : les programmes en cours d exécution (les processus) les données que les processus sont en train de modifier, de traiter Lorsque l on travaille avec un traitement de texte sur plusieurs documents, le programme de traitement de texte est chargé dans la RAM, ainsi que les documents. Au fur et à mesure et à la fin de son travail, il est impératif de sauvegarder les documents sur une mémoire externe permanente (disque dur, clé USB, ou autre), car la RAM est volatile. La ROM contient des données et programmes indispensables au démarrage de l ordinateur, comme par exemple le programme d amorçage (bootstrap) qui permet de choisir le système d exploitation que l on veut utiliser et de charger celui-ci d une mémoire externe (disque dur, DVD ou autre) vers la RAM. Les informations contenues dans la ROM ne doivent surtout pas être modifiées par un processus, c est pourquoi la ROM est une mémoire «à lecture seule»

6 La carte mère d un micro-ordinateur Les différentes composants électroniques de l unité centrale d un micro-ordinateur sont disposés sur une plaque appelée carte mère Dans d autres slots on peut enficher des cartes additionnelles (carte vidéo, carte son), qui sont appelées cartes fille (elles ne font pas partie de l unité centrale, ce sont des périphériques). On peut ainsi facilement insérer par exemple une nouvelle carte vidéo plus performante, sans modifier l architecture générale de l ordinateur La RAM est répartie sur plusieurs barrettes que l on enfiche dans des slots Micro-processeur Sous la carte-mère sont gravés de minuscules fils électriques appelés BUS, qui permettent aux composants d échanger des informations

7 Architecture générale d un processeur R 1 R 2 bus de données bus d adresse RAM R 3 Op 1 Op 2 UAL Rés unité de commande Un processeur contient : des registres : petites mémoires extrêmement rapides une unité arithmétique et logique, qui fait des calculs très élémentaires (addition, opération logiques) sur deux opérandes Op 1 et Op 2 et renvoie le résultat une unité de commande : elle contient une horloge qui cadence les opérations élémentaires du processeur. Elle indique à l UAL l opération à effectuer et demande aux registres de lui fournir les opérandes. l unité de commande envoie également des signaux à la RAM Par le bus d adresse, elle lui envoie l adresse de la case mémoire qui l intéresse. Par le bus de données, elle lit la valeur de la case sélectionnée ou elle y envoie une nouvelle valeur tous les composants du processeur communiquent entre eux à travers des bus internes

8 Caractéristiques d un processeur La fréquence : elle indique le nombre par seconde d opérations élémentaires exécutées par le processeur. Actuellement, elle est de l ordre du Gigahertz (milliards d opérations par seconde) Le nombre de bits que le processeur peut traiter ensemble On parle de processeur 32 bits, 64 bits Le jeu d instructions que le processeur peut exécuter. Exemples d instructions : additionner deux nombres, comparer deux nombres pour savoir s ils sont égaux, comparer deux nombres pour savoir lequel est le plus grand. La complexité de son architecture, qui se mesure grossièrement par le nombre de transistors qu il contient. La loi de Moore prédit que le nombre de transistors intégrés sur une même puce de silicium double tous les deux ans (ainsi que le coût pour réaliser cette intégration). Gordon Moore est l un des cofondateurs de la société Intel, un des plus grands fabricants mondiaux de microprocesseurs

9 La hiérarchie des mémoires Quantité d information mémorisée Registres Mémoire vive Rapidité Coût de fabrication Mémoires externes Les mémoires externes (disque dur, clé USB, DVD, bande magnétique) sont aussi appelées mémoire de masse, car elles peuvent contenir de très grandes quantités d informations, mais le temps d accès à ces informations est lent. Il faut donc charger les informations en mémoire vive pour pouvoir les traiter

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