République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique École Supérieure des Sciences de L Aliment et des Industries Agroalimentaires -Alger- (ex EPSNV Alger) Cours 2 : Architecture et Architecture matérielle logicielle Présenté par : Mme. SID Karima Maitre Assistante Classe B- E-mail : sidk.karima@gmail.com Présentation du cours Public cible : Etudiants de la première année. Prérequis : Des connaissances générales sur l informatique. Objectifs pédagogiques : Notions générales sur le fonctionnement matériel d un ordinateur, les étapes de l exécution d une instruction en respectant le modèle de Von Neumann, la notion d un logiciel et les différents types de logiciels. Le plan du cours 1. Définitions 2. Architecture matérielle a. Classification des ordinateurs b. L architecture de Von Newmann c. L architecture des ordinateurs 3. Architecture matérielle a. Le logiciel et l architecture logiciel b. Les types de logiciels 1
1. Définitions En informatique, une architecture désigne la structure générale d un système informatique, l'organisation des différents éléments qui composent le système et les relations entre eux. Un système informatique est un ensemble de composants de type logiciel (software) et matériel (hardware), mis ensemble pour collaborer dans l'exécution d'une application. Fig.1 : Architecture en couche d un système informatique 2. Architecture matérielle : a. La classification des ordinateurs La partie Hardware Ordinateur; Un ordinateur est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme binaire (suite des bits 0 et 1). Le mot «ordinateur» provient de la société IBM France (International Business Machine Corporation) signifie un «calculateur» (traduction littérale du mot anglais «computer»). On distingue généralement plusieurs familles d ordinateurs selon leur format. 2
Ordinateur Les mainframes personnels de bureau portables Les mainframes (en français ordinateurs centraux), ordinateurs possédant une grande puissance de calcul. Les mainframes sont utilisés dans de grandes entreprises pour effectuer des opérations lourdes de calcul ou de traitement de données volumineuses. personnels, parmi lesquels on distingue : de bureau (en anglais desktop computers), composés d un boîtier renfermant une carte mère et permettant de raccorder les différents périphériques tels que l écran. portables (en anglais laptop ou notebooks), composé d un boîtier intégrant un écran dépliable, un clavier et un grand nombre de périphériques incorporés. Les tablettes PC (en anglais tablet PC), composées d un boîtier intégrant un écran tactile ainsi qu un certain nombre de périphériques incorporés. Aujourd hui, nous parlons de PC (Personal Computer = Ordinateur personnel), le type d ordinateur le plus répandu sur le marché. 3
b. L architecture de Von Neumann L architecture dite architecture de Von Neumann est un modèle pour un ordinateur qui utilise une structure de stockage (mémoire) unique pour stocker à la fois les instructions des programmes et les données demandées ou produites par le calcul. De telles machines sont aussi connues sous le nom d ordinateur à programme enregistré. Fig.2 : Architecture de Havard VS Architecture de Von Neumann L architecture de Von Neumann décompose l ordinateur en 4 parties distinctes : L unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en anglais) ou unité de traitement : son rôle est d effectuer les opérations de base ; L unité de contrôle, chargée du «séquençage» ; La mémoire qui contient à la fois les données et le programme qui indiquera à l unité de contrôle quels sont les calculs à faire sur ces données ; Les dispositifs d entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur. c. L architecture des ordinateurs : Les données traitées par un ordinateur sont stockées dans sa mémoire, L'élément de l'ordinateur qui réalise les opérations de traitement des données est le processeur, 4
Le processeur peut être divisé en deux parties : L unité de traitement : ensemble d'opérateurs arithmétiques et logiques, groupés autour d'une ou plusieurs ALUs (Arithmetic and Logic Unit) ; L unité de contrôle : coordonnateur des différentes activités du processeur. En plus, le processeur possède ses propres unités de stockage d'information, plus rapides que la mémoire, mais moins nombreuses nommées les registres. Le transfert des données entre la mémoire et le processeur se fait via un ensemble de lignes d interconnexion : le bus ; Le processeur est capable de lire ou d'écrire une donnée dans la mémoire : il doit envoyer l'adresse de la donnée et un signal indiquant le type d'opération. L'exécution d'une tâche, aussi simple soit-elle, implique une série d'opérations, réalisées dans l'unité de traitement et coordonnées par l'unité de contrôle, avec des transferts de données entre la mémoire et le processeur. Exemple : l'addition de deux nombres, pourrait se faire en 5 pas : 1. Chercher le premier nombre dans la mémoire et le placer dans un registre du processeur, 2. Chercher le deuxième nombre dans la mémoire et le placer dans un autre registre, 3. Activer l'additionneur avec les deux registres précédents comme sources ; stocker le résultat dans un registre, 4. Sauver le résultat dans la mémoire, 5. Arrêter. Fig.3 : L architecture des ordinateurs 5