AM1 : Fonctionnement d un ordinateur. 1. Processeur, mémoire, instructions. Un peu d histoire

Transcription

1 1 AM1 : Fonctionnement d un ordinateur 1. Processeur, mémoire, instructions Un peu d histoire

2 La mémoire 2

3 3 Les instructions du processeur Le processeur utilise trois instructions fondamentales pour interagir avec la mémoire : ST (stockage) : transférer le contenu d un registre (A ou B) dans une case mémoire d adresse n LD (chargement) : transférer le contenu d une case mémoire dans un registre (A ou B) ADD (addition) : ajouter les contenus des registres A et B, et stocker le résultat dans l un des deux Une autre instruction possible est la Décrémentation : soustraire 1 à la valeur contenue dans l un des registres, et stocker le résultat obtenu dans ce même registre à la place de l ancienne valeur. Exemple : On suppose que les cases mémoires numéros et 10 d un ordinateur sont occupées respectivement par les nombres 42, 68, 47 et 33 Numéro case mémoire Contenu Détailler le résultat des instructions suivantes, et compléter la valeur finale de la case 11 ci-dessus Instruction Effet Registre A Registre B LDA 7 LDB 8 ADD A LDB 9 ADD A LDB 10 ADD A STA 11 Finalement : que fait cette succession d instructions?.. Le langage machine

4 4 Exercice 1 Ecrire une séquence d instructions qui multiplie par 5 le nombre contenu dans la case mémoire d adresse 10, et stocke le résultat dans la case mémoire d adresse 11. Instruction Effet Registre A Registre B

5 5 Décrire l état de la mémoire avant et après exécution du programme. On supposera que les instructions sont stockées à partir de la case 100 AVANT EXECUTION : APRES EXECUTION : Exercice 2 Expliquer ce que fait le programme suivant, écrit en langage machine, en supposant que le nombre x contenu dans la case mémoire d adresse 10 est strictement positif. Exercice 3 Compilateur, interpréteur

6 6 Le compilateur traduit le programme en entier avant de l exécuter L interpréteur exécute le programme au fur et à mesure qu il le traduit. Python est un langage généralement interprété. C est souvent plus rapide. Mais parfois, le compilateur (qui «voit» l ensemble du programme) peut développer des «stratégies» pour gagner du temps. Par exemple, garder certaines valeurs dans un registre quand le programme en a besoin plusieurs fois. Sachant que le temps d accès à une case mémoire est beaucoup plus long que le temps d accès à un registre : il est donc très efficace de conserver la valeur dans un registre entre deux calculs. 2. Les périphériques Illustration de différents ports externes d un ordinateur esata : Firewire : VGA : USB : HDMI : Ethernet / RJ45 :

7 3. Le système d exploitation 7

8 8 Schéma récapitulatif (schéma : Wikipedia) 11...

9 9 Analyse d une notice technique «type» Les notices techniques donnent des informations sur les éléments suivants : Elément Ecran Mémoire RAM / mémoire vive Processeur Définition Taille donnée en pouces (1 pouce = 2,54 cm) Cela correspond à la longueur de la diagonale de l écran. Pour connaître longueur et largeur, il faut donc connaître un élément supplémentaire : leur rapport (4/3 ou 16/9 en général). Par exemple, un écran de 24 en 16/9 correspond à 53,1 x 29,9 cm (merci Pythagore!). La norme se situe autour de 15. A choisir en fonction de l usage prévu (simple bureautique, ou regarder des films?) Technologie : finis les «gros» écrans à tubes cathodiques, désormais, les écrans sont plats et généralement composés de dalles à cristaux liquides (technologie LCD). Parmi les écrans LCD, on distingue les LED (éclairage par des diodes), alors que les LCD classiques sont éclairés par des néons. Parmi les LED, on distingue encore les WLED (diodes blanches) ou les LED RVB (trois diodes, 1 rouge, 1 verte et une bleue pour reconstituer le blanc et ajuster encore plus finement la couleur) Temps de réponse : (en ms) pour un écran plat, c est le temps qu il faut à une cellule à cristaux liquides pour changer d état (actif / inactif). Plus le temps de réponse est court, plus l affichage sera fluide, sans latence gênante. L écran commence à être correct à environ 16 ms. Les temps de réponse entre 2 ms et 4 ms sont bien adaptés à un usage «jeux vidéo» Définition : c est le nombre de pixels sur l écran, à l horizontale et à la verticale. Par abus, on parle souvent de «résolution», mais cette dernière désigne en réalité le nombre de pixels par unité de longueur (par pouce ou par cm) : plus il y en a, plus l image sera précise. On distingue généralement trois types de définition en 16/9 : HD : 1366x768 : le minimum syndical HD+ : 1600x900 : bon compromis Full HD : 1920x1080 (dénomination «commerciale» non certifiée) Connecteurs vidéo (pour relier l écran à l ordi) : VGA (pour écrans analogiques), DVI (pour écrans numériques, plus chers mais plus performants) ou ADC (pour écrans numériques, fait en prime l alim électrique) C est la mémoire «instantanée» de l ordinateur : elle sert à stocker de façon provisoire les données / fichiers que l ordinateur est en train de traiter. Elle est généralement volatile (s efface dès que l ordinateur est éteint). Son intérêt : elle est très rapide d accès, ce qui fluidifie l utilisation. Avec beaucoup de RAM, on peut faire tourner plusieurs processus «lourds» simultanément sans que l ordinateur ne «rame» (oh le mauvais jeu de mot ) Deux paramètres sont généralement donnés pour la mémoire RAM : sa vitesse (en MHz) et sa taille (en Mo ou Go). La taille nécessaire dépend du système d exploitation, mais en théorie, pour un simple usage bureautique + surf internet de base, on pourrait se contenter de 512 Mo, mais en pratique 1Go est un minimum. La norme actuelle est plutôt autour de 4 Go En revanche, pour des usages «gourmands» en ressources (jeux 3D récents, montages vidéo ), il faut plutôt une taille de 6Go voire 8Go. C est le «cerveau» de l ordinateur, le super-calculateur! Le premier paramètre à prendre en compte est sa fréquence (de l ordre du GHz, entre 1GHz et 3GHz), qui indique sa puissance (nombre d opérations par seconde). Mais on trouve depuis plusieurs années des processus multicoeurs. «Deux cœurs» (Dual Core) ou même «quatre cœurs» (Quad Core) capables d effectuer plusieurs tâches lourdes en même temps (faire tourner l anti-virus, faire du montage photo ) tout en restant réactifs. Il faut donc bien regarder le nombre de cœurs d exécution. Deux marques phare : Intel (parfait pour les portables) et AMD (préféré par les gamers).

10 10 Taille du disque dur Carte graphique Lecteurs Connectique Système d exploitation Connectivité réseau Récap : Mono core : économe en énergie, TB pour ordis portables 1 er prix et usage bureautique de base Dual core : le plus répandu sur les ordis portables ; bon compromis puissance/consommation. Quad core : très puissants, adaptés à des PC de bureau, pour des applications lourdes (jeux 3D ) Chez Intel, les processeurs portent un nom du type «i3», «i5», «i7», ce qui aide à s y retrouver. Globalement, le i3 est moins puissant que le i5 qui lui-même est surclassé par le i7. Chez AMD, les dénominations sont moins claires. C est la «mémoire morte» de l ordinateur, qui permet de stocker les données de façon permanente. Sur un ordinateur portable, sa taille est de l ordre de 500 Go (de quoi stocker environ 300 films par exemple) ; sur un PC de bureau, elle peut atteindre beaucoup plus en rajoutant d autres disques durs. Un autre critère pour caractériser un disque dur est sa vitesse de rotation, qui détermine le temps d accès aux données (ordre de grandeur : 5000 à 7000 tours/minute). Par exemple, les disques «SSD» sont bien plus rapides (et donc plus chers ), et l ordinateur est donc plus rapide au démarrage ou à l usage. La carte graphique (ou carte vidéo) est un «mini-ordinateur» à elle toute seule, dédiée aux applications graphiques. Elle se compose d un processeur (GPU) et parfois de mémoire dédiée (de 1Go à 4Go selon l usage souhaité, parfois plus pour les «hard-gamers»). Le GPU : c est lui qui calibre la puissance de la carte. Celle fournie avec l ordinateur est souvent très limitée, et insuffisante pour les jeux vidéo récents ou l animation 3D. Sur un portable, on ne peut pas trop en changer. Mais sur un PC, on peut en rajouter une plus performante. Marques les plus connues : AMD, et nvidia. La mémoire vidéo ou graphique : type particulier de mémoire vive spécifiquement dédiée au stockage des éléments destinés à être affichés. Toutes les cartes n en ont pas (l ordinateur utilise alors une partie de la mémoire vive classique => mémoire partagée). Périphériques d entrée et/ou de sortie (exple : lecteur DVD simple ou lecteur graveur). Ports USB pour échange de données ; port HDMI pour relier à la TV, lecteur de cartes mémoire pour transférer des données depuis son appareil photo ou son téléphone portable. Les lecteurs multiples (type 6 en 1) permettent de recevoir les principaux types de cartes-mémoire existants (CF, MS, SD, MMC, SM, Microdrive). Autres ports possibles pour transferts de données, plus rapides que l USB : esata, Firewire (voir schémas plus bas) «Très gros logiciel» gérant l ensemble de votre ordinateur. Les plus connus : Windows (et ses différentes déclinaisons, XP, 7, 8, Vista ), Linux, MAC OS Ensemble des systèmes qui permettent de se connecter à un réseau : Port Ethernet (LAN) pour câble RJ45 (permet de se connecter à un groupe d ordinateurs), système WIFI (WLAN) (connexion au réseau local sans fil), système Bluetooth (crée un «mini-réseau» personnel sans fil pour de petits appareils comme lecteur MP3, imprimante, téléphone mobile ) Pour Ethernet : on trouve la dénomination LAN, suivie des débits compatibles, généralement 10/100/1000 Mégabits par seconde. Pour Wifi : on trouve WLAN, ou (nom de la norme), ou encore le débit 54 Mégabits/s (débit théorique de la norme a). La dénomination «Wifi n» fait référence à la norme n, au débit théorique de 600 Mbps.

11 11