Électronique des composants et systèmes

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1 Chapitre I Dr. MAHDAOUI Département :Mathématiques et informatique,faculté des sciences et de la technologie Université de khenchela 2016/2017 site web:

2 Sommaire 1 Carte mère 2 Processeur 3 Disques durs 4 Mémoire RAM 5 Carte VGA 6 CD et DVD

3 Composantes d un Ordinateur les Composantes Un ordinateur moderne est composé de plusieurs composants reliés entre eux,chaque composante a son rôle bien définie. les Composantes La Partie Matérielle d un ordinateur est composée de Deux partie 1 L unité centrale ou l unité système. 2 Les Périphériques d entrée et le perchloriques de sortie. le schéma suivant illustre les composants d un Ordinateur. durant ce chapitre on va essayer d expliquer brièvement les composants suivants : La Carte Mère,,Disques dures,mémoire RAM,Carte VGA,CD et DVD.

4 Composantes d un Ordinateur Ordinateur L unité centrale Péripheriques d entree/ Sortie Péripheriques d entree Clavier Sourie Scanner Péripheriques de sortie Ecran Imprimante Baffle MicroPhone.

5 Composantes d un Ordinateur Unité centrale carte mère MicroProcesseur Mémoire Carte Graphique Centrale Carte Son Alimentation Peripheriques de stochage HDD Lecteur CD-ROM Chipset,Bios,....

6 Architecture d un Ordinateur

7 Architecture de von Neumann

8 Architecture de von Neumann C est qui Von Neumann? John von Neumann, 1903 à Budapest, 1957 à Washington. Contributions en : mécanique quantique, Analyse fonctionnelle et en théorie des ensembles :L axiomatisation des mathématiques Informatique :l architecture avec mémoire. sciences économiques :théorème du minimax,théorie des jeux et comportements économiques. à l armement atomique :calculé l altitude précise pour maximiser l étendue des dommages causés.sélectionner les cibles pour la bombe atomique. Kyoto, capitale culturelle du Japon.développement de la bombe H.

9 La Carte Mère La Carte Mère

10 La Carte Mère La carte mère l est le composant principal qui connecte l ensemble des parties d un ordinateur. Une carte mère relie le CPU, mémoire Ram, disques durs, lecteurs optiques, carte vidéo, carte son, les cartes d extensions, et d autres ports, directement ou via des câbles.... gros morceau de plastique plein de conducteurs électriques. conducteurs (pistes) cours la longueur et profondeur de la carte. plusieurs couches, pour faire connexion entre différentes pièces.

11 La Carte Mère

12 La Carte Mère

13 La carte mère L alimentation la carte-mère contient plusieurs autre points de contact avec les Périphériques :L alimentation Power supply L alimentation fournit du courant électrique à l ensemble des composants de l ordinateur.

14 La carte mère Les connexions(ide et SATA) La connexions IDE Integrated Drive Electronics et SATA Serial Advanced Technology Attachment pour la connexions ou le branchement des disques dure et lecteur CD ou DVD. L alimentation fournit du courant électrique à l ensemble des composants de l ordinateur.

15 La carte mère Sockets ou Cavité est un connecteur utilisé pour interfacer un processeur avec une carte mère. Les cavités laissent l opportunité d installer des pièces temporaires à la carte-mère sans avoir besoin d outils spéciales. Les Sockets sont spécifiques à un certain type de carte ou puce. Voici des exemples de cavités :

16 La carte mère Connecteurs Cartes d extension 1/2 Les connecteurs d extension (anglais : slot) sont des réceptacles pouvant accueillir des cartes d extension. Le connecteur d extension est la partie femelle correspondant aux différents formats de cartes d extensions 1 Slot ISA :Industry Standard Architecture,bus parallèle de 8 bits apparu en slot EISA :Extended Industry Standard Architecture 3 Slot PCI :Peripheral Component Interconnect 4 Slot AGP :Accelerated Graphics Port, apparu en Slot PCI Express :Peripheral Component Interconnect - Express,bus série, apparu en 2004.architecture de bus plus rapide que les bus AGP et PCI. 6 Connecteur PC-Card 7 Connecteur ExpressCard

17 La carte mère Connecteurs Cartes d extension 2/2

18 La carte mère Les connecteurs d entrée-sortie 1/2 La carte mère possède un certain nombre de connecteurs d entrées-sorties regroupés sur le «panneau arrière».

19 La carte mère Les connecteurs d entrée-sortie 2/2 La plupart des cartes mères proposent les connecteurs suivants : 1 Port série, permettant de connecter de vieux périphériques ; 2 Port parallèle, permettant notamment de connecter de vieilles imprimantes ; 3 Ports USB (1.1, bas débit, ou 2.0 / 3.0, haut débit), permettant de connecter des périphériques plus récents ; 4 Connecteur RJ45 (appelés LAN ou port ethernet) permettant de connecter l ordinateur à un réseau. carte réseau intégrée. 5 Connecteur VGA (appelé SUB-D15), permettant de connecter un écran. Ce connecteur correspond à la carte graphique intégrée. Il est de plus en plus souvent remplacé par un port HDMI ; 6 Prises audio permettant de connecter des enceintes acoustiques, ainsi qu un microphone.

20 La carte mère Chipset 1/2 Jeu de composants en français. Composé de deux éléments, le chipset permet aux différents éléments d un ordinateur de s échanger des données. Le circuit Northbridge gère le trafic de données entre le processeur et la mémoire vive, ainsi que les données graphiques. Le circuit Southbridge se charge des relations avec les périphériques d entrée/sortie.

21 La carte mère Chipset 2/2 Principaux fabricants de chipset Intel AMD VIA Technologies (Cyrix) Silicon Integrated Systems nvidia

22 La carte mère Bios Basic Input Output System : un ensemble de fonctions, contenu dans la mémoire morte (ROM) de la carte mère. effectuer des opérations de base lors de sa mise sous tension :identification des périphériques d entrée/sortie. initialise tous les composants de la carte mère. démarre le système d exploitation. Développeurs de BIOS : Phoenix,AM OpenBIOS,coreboot,BIOS ASM

23 Ventilation et Pile Le processeur, qui chauffe beaucoup, possède un radiateur juste au dessus, surmonté lui-même d un ventilateur. - Température surveillée dans le BIOS. -Système de refroidissement intégré

24 Ventilation et Pile Elle sert au bios qui stocke des informations de démarrage comme la configuration matérielle, et elle alimente le CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) où sont conservées ces infos. - Durée de Vie d environ 3 ans -Permet BIOS de mémoriser ses paramètres -Alimente le CMOS pour conserver les informations de BIOS.

25 Qu est ce qu un microprocesseur? Le Microprocesseur

26 Qu est ce qu un microprocesseur? Définition Un MICROPROCESSEUR est un composant électronique minuscule, fabriqué le plus souvent en silicium, qui regroupe un certain nombre de transistors élémentaires interconnectés. Le microprocesseur exécute les fonctions d unité centrale d ordinateur (CPU), c est à dire d exécuter des instructions envoyées par un programme.

27 Les caractéristiques d un microprocesseur Son rôle : Ce circuit remplit deux fonctions essentielles : Le traitement des données : On parle d unité de traitement. Cette fonction est dédiée à l U.A.L. Elle concerne la manipulation des données sous formes de transfert, opérations arithmétiques, opérations logiques... Le contrôle du système : Cette fonction se traduit par des opérations de décodage et d exécution des ordres exprimés sous forme d instruction.

28 Les caractéristiques d un microprocesseur 1 La puissance de traitement : elle est exprimée par MIPS(Millions d Instructions Par Seconde). 2 Le format des mots de données :8 bits, 16 bits,32 bits,64 bits.. etc. 3 La taille de l espace adressable :dépend du nombre de bits d adresses : ex : emplacements pour 16 bits. 4 Le jeu d instructions : Etendu (CISC) Réduit (RISC)

29 Historique du Microprocesseur 1 Le microprocesseur a été inventé par Marcian Hoff en 1971, alors qu il était ingénieur chez Intel. 2 Intel bits :commercialisé, le 15 novembre L Intel 8080 :1974, Avec ses 6000 transistors il atteint un vitesse de 2 MHz et accepte une RAM de 64 Ko. 4 Le Zilog Z80 :1976,8 bits,2.5 MHZ 8500 transistors,mais moins chers que Voici un Tableau qui résume une historique des Microprocesseurs Intel

30 Historique du Microprocesseur Année Nom Nbr Transistors finesse MIPS Pentum Pentum II Pentum III Pentum III Pentum 4 42 Millions Core2 Duo 291 M Core2 Duo P 410 M I5/I7 774 M I7 Gulftown 1170 Millions

31 Structure d un microprocesseur L unité centrale d un microprocesseur comprend essentiellement : Une unité arithmétique et logique (UAL) qui effectue les opérations ; Une unité de contrôle qui commande l ensemble du microprocesseur en fonction des instructions du programme. des registres qui permettent au microprocesseur de stocker temporairement des données ;

32 Structure d un microprocesseur

33 Structure d un microprocesseur Unité Arithmétique et Logique (UAL) Est l organe de l ordinateur chargé d effectuer les calculs. Peuvent effectuer les opérations communes, que l on peut séparer en quatre groupes : 1 Les opérations arithmétiques : addition, soustraction, changement de signe etc. 2 Les opérations logiques : compléments à un, à deux, ET, OU, OU-exclusif, NON, NON-ET etc., 3 Les comparaisons : test d égalité, supérieur, inférieur, et leur équivalents «ou égal», 4 éventuellement des décalages et rotations (mais parfois ces opérations sont externalisées).

34 Structure d un microprocesseur Unité Arithmétique et Logique (UAL)

35 Structure d un microprocesseur Unité Arithmétique et Logique (UAL) Les registres associés à l UAL sont : 1 Registre Accumulateur(Acc) : c est le registre le plus important pour l UAL, dans la plupart des opérations arithmétiques et logique, l accumulateur contient un des opérandes. 2 Registre d état (PSW : Processor Statu Word) : appelé aussi registre de condition, il contient des bits indicateur appelés drapeaux(flag), permettant d indiquer l état du processeur après l exécution de la dernière opération.

36 Structure d un microprocesseur L unité de contrôle et de commande C est l ensemble de circuits et de registres qui coordonnent et ordonnent le fonctionnement de l ordinateur afin d exécuter correctement la suite d opération spécifiées dans les instructions du programme. L unité de commande à pour but : 1 Extraire les instructions de la mémoire centrale. Génération des macro-commandes ordonnées aux autres unités (UAL,ACC, Mémoire,... ) pour l exécution de l instruction en cours d analyse à des instants précis grâce à en sembles de registres et circuits 2 Analyse et décodage des instructions.

37 Structure d un microprocesseur L unité de contrôle et de commande

38 Structure d un microprocesseur L unité de contrôle et de commande L unité de Contrôle et de commande comporte : 1 Le compteur ordinal (CO)(PC :program counter) : c est un registre qui contient toujours l adresse mémoire de la prochaine instruction à exécuter. il est incrémenté automatiquement. 2 Le registre d instruction (RI) : c est un registre dont l objectif est de décevoir et concevoir l instruction pendant son interprétation. 3 Le décodeur ( docoder) : c est un circuit permettant d analyser les instructions afin de préparer l exécution de l opération. 4 Le séquenceur ( sheduler) : il génère des microcommandes (ADD,R,W,open BUS.....) aux différentes unités (UAL,Bus,Acc,E/S,MC,... ) selon la nécessité de l opération.

39 Structure d un microprocesseur Remarques Remarques 1 Le microprocesseur peut contenir d autres registres autre que CO,RI et ACC. 2 Ces registres sont considérés comme une mémoire interne ( registre de travail ) du microprocesseur. 3 Ces registres sont plus rapide que la mémoire centrale, mais le nombre de ces registre est limité. 4 Généralement ces registres sont utilisés pour sauvegarder les données avant d exécuter une opération. 5 Généralement la taille d un registre de travail est égale à la taille d un mot mémoire

40 Structure d un microprocesseur