Architecture des ordinateurs

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1 Architecture des ordinateurs Dominique PRESENT Dépt S.R.C. - I.U.T. de Marne la Vallée Eléments d un ordinateur L unité centrale Carte mère mémoire disque dur carte graphiquetype, capacité mémoire (Mo) lecteur de CD-ROM et DVD carte son moniteur les périphériques imprimante scanner type, fréquence du bus (MHz) type, fréquence horloge (MHz) type, capacité (Mo) capacité (Go) débit (Nx64Kb/s) taille écran (diagonale), définition (pitch) 1 1

2 Architecture d une carte mère 1/ connecteurs (cartes ) 3 socket, chipset 9 ports E/S 2 mémoire vive 7-8 connecteurs (lecteurs) 10 ROM (BIOS) Architecture d une carte mère 2/ connecteurs (cartes ) 3 socket, chipset 9 ports E/S 2 mémoire vive 7-8 connecteurs (lecteurs) 10 ROM (BIOS) Carte mère au standard EasyPC

3 Des composants reliés par bus ROM clavier µp bus OS RAM contrôleur de disque Disque dur Ouverture d une application 1 - lecture d une partie du programme sur le disque dur 2 - copie en RAM 3 - lecture des instructions à exécuter Les informations empruntent plusieurs bus de liaison successifs : bus disque controleur bus controleur µp bus mémoire 1 bus 2 3 OS RAM contrôleur de disque disque 3 3

4 CacheL2 CacheL2 Le marque AMD Cyrix Intel Processeur K6 III 400 MII 300 Celeron 466 Support Socket 7 Socket 7 PGA370 F (MHz) F bus (MHz) Cache L1 32Ko+32Ko 64Ko 16Ko+16Ko Cache L2 256Ko 1Mo max 128Ko Indice (Winstone 99) Gravure Alim (V) Le marque AMD Intel Intel Processeur Athlon Pentium 3 Pentium 4 Support Socket A PGA370 i850 / i845 F 1GHz 450MHz à 2GHz 1.2GHz F bus (MHz) 200 à à Cache L1 128Ko 32Ko 12Kµop + 8Ko Cache L2 256Ko 256Ko 256Ko + 12Kµop 4 4

5 La mémoire RAM La mémoire vive (Random Access Memory) est définie par : le cycle de lecture/écriture (ns) ; la largeur du bus (bits) ; la capacité (Mo) Quatre types : DRAM (Fast Page Mode ou Extended Data Out) 70, 60 ou 50ns SDRAM 10 ou 12ns par octet DDR SDRAM - 133Mb/s à 266Mb/s Rambus RDRAM ns pour 2 octets - 1.6Gb/s par canal - 4 canaux La mémoire cache : 2 niveaux Une mémoire RAM dédiée au ; Sert de mémoire tampon pour les stocker des instructions du programme à exécuter ; la mémoire cache de niveau 1 est implantée dans le ; la mémoire cache de niveau 2, de type SRAM est implantée : Sur le socket du (horloge ) Sur le bus (horloge à 100MHz) 5 5

6 La mémoire cache de niveau 2 Bus Mémoire cache Bus Mémoire cache chipset chipset Bus PCI Bus PCI Mémoire cache sur bus Mémoire cache sur chipset Performance des mémoires cache 6 6

7 3 horloges au moins Horl µp Bus chipset Bus PCI Mémoire cache Horl B.P. Horl Bus horloge interne du : de 400MHz à 2GHz pilote la mémoire cache (par division de fréquence) horloge du bus : fréquence typique de 100MHz pilote les échanges avec le chipset intégrée à la carte mère horloge du bus PCI : pilote le chipset pour générer les fréquences de commande des bus le chipset gère les échanges de données avec les cartes connectées sur la carte mère Des bus et des débits multiples Horl µp Bus chipset Intel 440BX Bus PCI Mémoire cache Horl B.P. Horl Bus SDRAM 100MHz 33MHz bus Bus AGP 133MHz F (MHz) Largeur (bits) Contrôleur de disque Carte son Carte vidéo Débit (Mo/s) RAM PCI AGP

8 Les bus du Pentium4 Choisir une carte mère fournisseur nom Vitesse FSB mémoire Bus AGP Controleur Intel i810e Céléron 100MHz Rambus 2x UltraDMA -66 Intel i815ep Pentium3/ Céléron 133MHz SDRAM PC133 4x UltraDMA -100 Intel i850 Pentium4 400MHz Rambus 4x UltraDMA -100 Via Pro 266 Pentium3/ Céléron Via KT- 133A Athlon/Du ron AMD 760 Athlon/Du ron 133MHz DDR- SDRAM 266MHz SDRAM PC MHz DDR- SDRAM 4x 4x 4x UltraDMA -100 UltraDMA -100 UltraDMA

9 Controleurs de périphériques Système EIDE Système SCSI Contrôleur 33Mo/s à 160Mo/s Contrôleur 20Mo/s à 160Mo/s disque Dvd-rom Cd-rom disque scanner Cd-rom 1 à 4 périphériques 1 à 15 périphériques type Débit type Débit EIDE/UltraDMA-33 33Mo/s Ultra SCSI 20Mo/s EIDE/UltraDMA-66 66Mo/s Wide Ultra SCSI 40Mo/s EIDE/UltraDMA Mo/s Ultra 2 SCSI LVD 80Mo/s EIDE/Ultra ATA 160Mo/s Ultra 160 SCSI-3 160Mo/s Organisation d un disque dur L empilement de secteurs constituent un bloc (4Ko par défaut) secteur Support magnétique piste Tête de lecture/écriture Piste 0 pour le répertoire (FAT, NTFS) Empilement de pistes 9 9

10 Ecriture sur disque dur Le formatage consiste à créer les pistes, les secteurs et le répertoire en piste 0 1-A sa création, le nom du fichier et ses caractéristiques sont inscrits dans le répertoire 2-un pointeur vers le 1er secteur libre est mémorisé 3-le fichier est écrit par bloc de 4Ko (valeur par défaut) 4-le bloc contient un pointeur vers le bloc libre suivant Sens de rotation Les performances des disques durs Seagate Seagate WD Seagate WD 18LP X15 183F baracuda Caviar Capacité(Go) interface Ultra2/ Ultra160 Ultra2 Ultra 160 CSI SCSI SCSI ATA Débit int. (Mb/s) Ultra ATA Débit ext. (Mb/s) 80/ / Temps d accès(ms) Rotation (T/mn) 10K 15K 10K 7.2K 7.2K Mémoire (Mo) Discs/têtes 6/12 5/10 4/8 2/4 Octets/secteur Taux d erreur

11 Les bus externes 4 types : port parallèle (Lpt) : imprimantes ; scanners port série (Com) : modem ; synchronisation de PC USB : claviers ; joystick ; caméras FireWire : vidéo Carte FireWire Extension USB Des bus externes haut débit IEE1394 FIREWIRE USB USB 2 PORT SERIE Débit max (Mo/s) Nb de périphériques /0.port Lg du câble (m) K connexion Hot-plug Hot-plug Hot-plug connecteur remarques 4 broches 6 broches Non standardisé 4 broches types A ou B Autoalimentation limitée Non normalisé DB 9 ou DB

12 Le lecteur CD-ROM Diode laser Diode photosensible Lentille convergente prisme Couche réfléchissante Faisceau laser sur 780nm La présence de cuvettes plus ou moins profondes provoque une différence de réflectivité ; la diode photosensible transforme la différence de luminosité du faisceau réfléchi en signal électrique Le graveur de CD-ROM Diode laser Diode photosensible Lentille convergente prisme Faisceau laser de longueur d onde variable Couche réfléchissante Couche diélectrique Couche d enregistrement La variation de longueur d onde du faisceau modifie la température de la couche d enregistrement ; à la lecture, la couche d enregistrement laissera passer plus ou moins le faisceau ce qui modifiera l intensité du faisceau réfléchi

13 Le lecteur DVD Diode laser Lentille convergente Diodes photosensibles prisme Faisceau laser sur 635/650nm Faisceau laser sur 780nm Les lecteurs utilisent 2 faisceaux laser à 780nm et 635/650nm ; la 1ère couche gravées est semi-réfléchissante ; chaque faisceau lit une couche ; la capacité peut atteindre 9.4Go. Couche réfléchissante Couche de polycarbonate Couche semi réfléchissante Se retrouver dans la terminologie CD-R (Compact Disc Recordable) d une capacité de 650Mo, peut être gravé 1 seule fois ; CD-RW (Compact Disc Recordable & Rewritable) peut être gravé un millier de fois ; DVD-Rom (Digital Versatile Disc) de capacité 6 fois supérieure à un CD-Rom, utilisé pour stocker de gros volumes de données ; DVD-Vidéo sert au stockage des films à une capacité de 4.7Go par couche ; multisession est une méthode d écriture en plusieurs fois (14Mo à chaque fois) ; Temps d accès est le temps moyen nécessaire pour atteindre une donnée stockée ; 24x est le débit théorique de lecture/écriture en multiples de 153Ko/s

14 La carte graphique Un + de la mémoire + RAMDAC La mémoire vidéo : La carte graphique VRAM (VideoRAM) à double accès SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) DDR SDRAM à double accès (lecture/écriture) Le RAMDAC : Transforme les données mémorisées en signaux d affichage vidéo L accélérateur graphique : Gère l affichage des fenêtres sous windows Exécute les fonctions de la Graphic Device Interface Le bus vidéo : AGP (Accelerated Graphic Port) pour les cartes graphiques 3D 14 14

15 La 3D : un maillage de triangles courbes Plus le maillage est fin, plus la forme est précise, plus les calculs sont nombreux La carte graphique Leadtek Winfast Abit Siluro T400 ATI Radéon ViVo µp mémoire Fréquence Connecteur vidéo/dvi Résultat test Geforce2 64 DDR 230MHz Oui/oui MHz SDRAM Geforce MHz Oui/non MHz SDRAM Radéon 64 DDR 183MHz Oui/oui MHz SDRAM Evolution des cartes graphiques : intégration d un tuner pour réception des chaînes télévisées ; intégration d un décodeur MPEG2 pour la visualisation de vidéo 15 15