Architecture des ordinateurs A.U. 2012/2013

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1 1ere année cycle ingénieurs Architecture & Programmation des ordinateurs : Architecture des ordinateurs A.U. 2012/2013 (Support de cours) R. MAHMOUDI (mahmoudr@esiee.fr) A.U 2012/ Architecture et programmation des ordinateurs : Architecture des ordinateurs Objectifs : Acquérir les notions de base sur la structure et le fonctionnement d un ordinateur et ces principaux composants(microprocesseurs, mémoire et dispositifs E/S) Savoir concevoir des programmes simples, les exécuter sur un microprocesseur, afin de comprendre le processus : conception d un programme, génération de l exécutable, lancement et exécution des instructions par le microprocesseur. 2 1

2 Architecture et programmation des ordinateurs : Architecture des ordinateurs Plan : 1. Histoire de l informatique 2. Système informatique 3. Les composants d un ordinateur 4. Représentation de l information 5. Les machines théoriques 6. Microprocesseurs& Jeu d instruction M Architecture et programmation des ordinateurs : 1- HISTOIRE 4 2

3 Histoire Epoque mécanique (1) 500 av. J.C : Premiers outils mécanique de calcul : l abaque et le boulier : John NAPIER (Neper) invente les logarithmes 1642 : Pascal met au point la Pascaline (additions et soustractions). L Abaque (chine) la Pascaline. 5 Histoire Epoque mécanique (2) 1673 : Gottfried Wilhelm Von Leibniz améliore la Pascaline (multiplier et diviser) : Francis Bacon invente la base du langage binaire 1725 : La première machine programmable fût inventée : métier à tisser (à un ruban troué puis à cartes perforées). Leibniz métier à tisser 6 3

4 Histoire Epoque mécanique (3) 1820: Arith-méto-mètre de Thomas de Colmar : première machine à calculer : Babbage introduit le concept d un ordinateur : unité de calcul, mémoire, registre et entrée des données par carte perforée. Colmar Babbage 7 Histoire Epoque électromécanique (1) 1890: Hollerith construisit une machine électromécanique pour faciliter les opérations de recensement (essentiellement des tris et des comptages) : Invention du premier tube à vide, la diode par John Fleming. Hollerith Tube à vide 8 4

5 Histoire Epoque électromécanique (2) 1937 : George Stibitz crée le premier circuit binaire, un additionneur (Model K) 1937 : Alan M. Turing publie un document sur les nombres calculables : Claude Shannon fait le lien entre les circuits électriques et l algèbre Booléenne. Il définit le chiffre binaire : bit(binary digit). George Stibitz Alan M. Turing Claude Shannon 9 Histoire Epoque électromécanique (3) 1941 : Konrad Zuse, met au point le Z3, le premier calculateur avec programme enregistré, il pouvait stocker 64 nombres de 22 bits et réaliser 4 additions par seconde et une multiplication en 4 secondes. Konrad Zuse présente le Z1 10 5

6 Histoire Epoque électronique (1) 1945 : John Von Neumann: premier rapport décrivant ce que devrait être un ordinateur à programme enregistré qu il appelle l EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). EDVAC 11 Histoire Epoque électronique (2) 1946 : Creation de l ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Composé de tubes, pèse 30 tonnes, occupe une surface de 72 m2 et consomme 140 kilowatts. Horloge : 100 KHz. Vitesse : environ 330 multiplications par seconde. ENIAC 12 6

7 Histoire Epoque électronique (3) 1947 : Invention du transistor dans les laboratoires de Bell Telephone : Assembleur (microprogrammation) par Maurice V. Wilkes 1951 : Compilateur A0 par Grace Murray Hopper : Mémoire à tores de ferrite. Transistor V. Wilkes Hopper Mémoire à tores 13 Histoire Epoque électronique (4) 1957 : Création du TX0 au laboratoire de Lincoln, Processeur 18 bits 3500 transistors, instructions par seconde, Mémoire : mots, Entrées : clavier -stylo optique, Sorties : écran graphique -imprimante, Consommation : 1000 Watts TX0 14 7

8 Histoire Epoque électronique (5) 1957 : Création du premier langage de programmation universel, le FORTRAN (FORmula TRANslator) par John Backus. Buckus 15 Histoire Epoque électronique (6) 1965 : Gordon Moore écrit que la complexité des circuits intégrés doublera tous les ans. Loi de Moore : Création du langage PASCAL par Niklaus Wirth : Début de UNIX ( Ken Thompson et Dennis Ritchie) Moor Wirth Thompson et Ritchie 16 8

9 Histoire Epoque électronique (7) 1970 : Première puce mémoire crée par Intel 1971 : Intel 4004, processeur 4 bits tournant à 108 KHz, 640 octets de mémoire, instructions par seconde, 2300 transistors. Intel 4OO4 17 Histoire Epoque électronique (8) : Dennis Ritchie : le langage C et le noyau UNIX en C : Bob Kahn introduit le protocole TCP/IP 1984 : Apple Macintosh 1984 : Mise en place du DNS (Domain Name Server) sur Internet. 1986: le nombre de machines connectées sur Internet atteint 2308 connectés. 1987: Sortie de Word 4.0 pour DOS chez Microsoft. Macintosh

10 Histoire Epoque électronique (9) 1989 : Le WWW (World Wide Web) a été créé par Tim Berners-Lee : Windows 3.0 fait son apparition (de Microsoft) : Linus Torvalds, qu'il nommera ensuite Linux (Linus's Unix) : Naissance du navigateur Internet Explorer pour Windows : Le processeur Intel Pentium Histoire Epoque électronique (10) 2007 : Mac Pro Intel Xeon 8-Core (8 cœurs) à 3,0GHz reconditionné avec Deux processeurs Intel Xeon quadri-coeur à 3,0 GHz 1Go (2 x512mo) de mémoire (DIMM ECC DDR2 667MHz à tampon complet) Disque dur Serial ATA 250Go (3Gb/s) à 7200tr/min SuperDrive 16x (DVD+R DL/DVD±RW/CD-RW) Carte graphique NVIDIA GeForce 7300 GT avec 256Mo de mémoire 20 10

11 Histoire Epoque électronique (11) 2010 : Sandy Bridge? La gamme de processeurs Core i3, i5 et i7 de deuxième génération 21 Histoire Epoque électronique (12) 2010 : HP PavilionElite HPE-330fr (WX145EA) Processeur Intel Core i5650 à 3,2 GHz -6 Go de mémoire DDR3 Disque dursata 2 To (2 x 1 To), 3 Gb/s (7 200 tr/min) ATI Radeon HD 5570 avec technologie Avivo jusqu'à 4863 Mo de mémoire graphique totale disponible dont 2 Go dédiés 22 11

12 Histoire Epoque électronique (13) 2013 : Ivy Bridge Pentium G2130 : 2 cœurs à 3.2 GHz, 3 Mo de cache, 55W, DDR Futur : Microsoft Research : le PC du futur se manipulera peut-être en 3D derrière un écran transparent 24 12

13 Microsoft Research 25 13