INF1600: Architecture des micro-ordinateurs Introduction II Professeur: Giovanni Beltrame giovanni.beltrame@polymtl.ca Local: M-4109 41
Révision Architecture d ordinateurs unit é centrale unit é de contrôle unit é arithm é tique registres cache et logique m é moire principale carte m è re bus registres cache contrôleur contrôleur contrôleur carte graphique carte r é seau lecteur CD/DVD disque dur port USB moniteur internet Source: Cours INF1040 École Polytechnique de Montréal 17 Juin 2009 42 Luiza Gheorghe
Révision Architecture UCT/CPU Unité de contrôle (pipeline) données R0 R1 R2 R4 R5 R6 Registres R3 R7 instructions données Cache (I+D) Cache instruction Cache données Bloc (d instructions ou de données) Mémoire principale Page Mémoire virtuelle Source: J. Hennessy, D. Patterson «Computer Architecture. A quantitative approche», 4-17 Juin 2009 e édition Luiza Gheorghe 43
Objectifs de la leçon 1 2 3 Décrire les fonctions et types de bus utilisés dans un ordinateur Faire une liste des interfaces de communication les plus communes Calculer le temps d'accès moyen aux données sur un disque rigide 4 5 Décrire comment les informations sont stockées sur un CD Les méthodes de conversion analogique-numérique les plus utilisées 46
Agenda Le bus 1 Les péripheriques 2 3 4 5 47
1 Interconnexion: bus Memory Input/Output Un ou plusieurs fils, pour communiquer des «données» Plusieurs éléments sur un même bus Un seul parle à la fois Moyen simple de connecter plusieurs éléments Interne au processeur ou externe Mémoire Compteur d instructions Adresse mémoire Donnée mémoire Bus Instruction Banque de registres Processor Circuit de contrôle Unité arith. (UAL) 48
source: A.S. Tanenbaum, Structured Computer Organization, 4 e édition, Prentice-Hall 49
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2 Périphériques: communication Interfaces de communication Bus standard Débit Largeur du bus Centronics ~50kB/s Parallèle 8-bits RS232 30B/s 20kB/s Sériel (1-bit) Ethernet 10Mb/s 1Gb/s (1 100MB/s) Sériel Source: wikipedia.org ATA 2,1 133MB/s 16-bits SATA 150 300MB/s Sériel PCI 133MB/s 32-bits AGP 266 2133MB/s 32-bits PCIe (Express) 250 4000MB/s 1 16 voies (bits) 51
Source: wikipedia.org 52
3 Périphériques: disques rigides Disque rigide magnétique (Control Data Corporation 6603 Disk File Controller): Table à café de 26" (~66 cm) de diam., fait d un plateau de ~9MB (1967) Source: wikipedia.org Source: grandideastudio.com 53
Périphériques: disques rigides 3 Vitesse de rotation constante (RPM) Plusieurs plateaux Deux surfaces par plateau Un bras avec une tête par surface Chaque surface est divisée: Pistes («track»): cercles concentriques Secteur: partie de piste Cylindre Zone Pistes de toutes surfaces situées a la même distance du centre Cylindres ayant le même nombre de secteurs 2007 M. Murdocca and V. Heuring 54 Source: pcguide.com
3 Périphériques: disques rigides Temps d accès a une information: Déplacement du bras sur la piste (tête): «seek time» Temps de rotation: «rotational latency» Moyenne: déplacement de 1/3, rotation de ½ «seek time» : 8ms (disque rapide) Latence de rotation: 4ms (7200RPM) Taux de transfert au disque: Vitesse de rotation * secteurs/piste * données/secteur(=512b/secteur) Exemple: (IBM - Deskstar 40GV and 75GXP Product Manual, 2000) 7200/60 * 792 * 512*8 / 2 20 = 371,25 (Mb/s) Zone Pistes Secteurs Taux /zone /piste (Mb/s) 0 624 792 372.0 1 1424 780 366.4 2 1680 760 357.0 13 1168 400 187.9 14 1815 370 173.8 55
Source: 2007 M. Murdocca and V. Heuring Source: IEEE 1541 56
4 Périphérique: CD Initialement fait pour le son: 44100 échantillons/seconde * 2 canaux * 16 bits 75 secteurs/seconde (donc 2352 octets/secteur) Une piste en spirale ; vitesse linéaire constante Pour les données: Choix de 2048 (mode1) ou 2324 (mode2 form2) octets/secteur + correction d erreurs Encodage: 1 = transition (trou-à-plat ou plat-à-trou), 0 = constant 8 bits encodés sur 14 bits données + 3 bits liaison uns séparés d au moins 2 zéros; pas plus de 10 zéros de suite 57
5 Périphérique écran Affiche les lignes une par une Réaffiche l écran X fois par seconde (50 à 120Hz) Données viennent d une mémoire Intensité du pixel: conversion numérique analogique Source: wikipedia.org 58
5 Périphériques: interface analogique Conversion numérique-analogique Échelle R-2R Modulation Delta-Sigma Modulation par largeur d impulsion (Pulse-width Modulation - PWM) Conversion analogique-numérique Rampe Approximations successives Source: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/dac.html 59
Agenda Le bus 1 Les péripheriques 2 3 4 5 60
Sommaire 1 Décrire les fonctions et types de bus utilisés dans un ordinateur Moyen simple de connecter plusieurs éléments Interne, externe 2 Faire une liste des interfaces de communication les plus communes Sériel (USB, PCIx. SATA...) Parallèle (PATA, PCI,...) 61
Sommaire 3 Calculer le temps d'accès moyen aux données sur un disque rigide 4 Décrire comment les informations sont stockées sur un CD 1 = transition trou-à-plat ou plat-à-trou, Eight-to-Fourteen Modulation (EFM) 5 Les méthodes de conversion analogique-numérique les plus utilisées Échelle R-2R, Delta-Sigma, PWM, Rampe, Approximations successives 62