A quoi sert donc un ordinateur?

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Clarisse René
il y a 9 ans
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1 INTRODUCTION Le rôle d'un ordinateur Représentation des informations sur l'ordinateur Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 1 A quoi sert donc un ordinateur? J'ai un problème à résoudre! b a Périmètre? J'écris une solution! ALGORITHME Périmètre := 2a + 2b 3. En utilisant un langage de programmation, je code la solution pour la faire exécuter par l'ordinateur PROGRAMME constitué d'instructions fonction perimetre (a, b : in integer) return integer is begin perimetre := (2 * a) + (2 * b); end; Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 2 1

2 Le codage d'un problème... fonction perimetre (a, b : in integer) return integer is begin perimetre := (2 * a) + (2 * b); end; Programme en langage de haut niveau instructions de haut niveau Compilateur Niveau utilisateur Système d'exploitation Gérer et partager le matériel processeur Bus Mémoire centrale Machine physique "matérielle" Programme à exécuter : instructions machine et valeurs en binaire traduction Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 3 La représentation des informations sur la machine physique La donnée de base manipulée par la machine physique est le bit (Binary Digit) qui ne peut prendre que deux valeurs : 0 et 1 Ce 0 et 1 correspondent aux deux niveaux de voltage (0-1 et 2-5 volts) admis pour les signaux électriques issus des composants électroniques (transistors) qui constituent les circuits physiques de la machine Toutes les informations (nombres, caractères et instructions) ne peuvent être représentées que par une combinaison de 0 et 1 : chaine binaire Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 4 2

3 La représentation des nombres de la valeur signée du complément à 2 La valeur d'un nombre signé est représentée par une chaine binaire de taille fixe (n bits) en utilisant une convention de représentation Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 5 La représentation des nombres de la valeur signée du complément à 2 Exemple : représenter sur 8 bits en valeur signée le bit de poids fort sert de bit de signe et vaut 1 si le nombre est négatif, 0 sinon. Les autres bits codent la valeur absolue du nombre en binaire (base 2) 124 = = = = Toute chaine binaire commençant par un 1 est un nombre négatif : sur 8 bits ce sont les chaines (-127) à ( -0) Toute chaine binaire commençant par un 0 est un nombre positif : sur 8 bits ce sont les chaines (+127) à ( + 0)! L'arithmétique des ordinateurs est différente de l'arithmétique des humains : l'ensemble des nombres représentables est contraint. Ici il y a deux représentations du 0 Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 6 3

4 La représentation des nombres de la valeur signéedu complément à 2 Exemple : représenter sur 8 bits complément à 2 Un nombre négatif est représenté en prenant le complément à 2 de son équivalent positif. 124 = = = inversion des bits + 1 ajout de = Toute chaine binaire commençant par un 1 est un nombre négatif : sur 8 bits ce sont les chaines (-1) à ( -128) Toute chaine binaire commençant par un 0 est un nombre positif : sur 8 bits ce sont les chaines (+127) à ( + 0) Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 7 L'arithmétique de l'ordinateur de la valeur signée du complément à 2 Exemple : additionner et + 2 avec une représentation en complément à 2 sur 8 bits > ce résultat est un nombre négatif (-127) et non la valeur 129 le résultat est trop grand pour la machine : il y a OVERFLOW Le résultat est faux! Éventail des nombres représentables [- 128, 127] Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 8 4

5 L'arithmétique de l'ordinateur du complément à 2 de la valeur signée Exemple : additionner et - 2 avec une représentation en complément à 2 sur 8 bits > le résultat ne tient pas sur 8 bits : il y a CARRY Le résultat est sur 9 bits! Éventail des nombres représentables [- 128, 127] Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 9 La représentation des caractères La valeur d'un caractère est représentée par une chaine binaire de taille fixe (8 bits). La valeur binaire de chaque caractère est stockée dans une table. Il existe deux grands codages pour les caractères : le code ASCII ou le code EBCDIC Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 10 5

6 La représentation des instructions 32 bits Code opération Désignation des opérandes 8 bits : 2 8 instructions différentes : addition : multiplication, etc... Une instruction machine est également une chaine binaire le code opération désigne le type d'opération à effectuer (addition, ou logique, lecture mémoire ) le reste de l'instruction sert à désigner les opérandes. Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 11 Résumé Le rôle d'un ordinateur est d'exécuter un programme qui est issu du codage d'un algorithme. L'algorithme est l'expression d'une solution à un problème donné Le plus petit élément manipulable par la machine physique est le bit, qui ne peut prendre que les valeurs 0 et 1 (base 2) Toutes les informations que l'humain souhaitent voir manipulées par l'ordinateur doivent être représentées sous forme de bits. On utilise pour cela différentes conventions qui permettent d'interpréter une chaine binaire et de lui attribuer un sens. L'arithmétique des ordinateurs est différente de l'arithmétique humaine : l'infini n'existe pas pour une machine. Architecture des machines et systèmes Informatiques A0, 2001/2002 Joëlle Delacroix 12 6

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