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Architecture et Technologies des
Ordinateurs
Cours d’Initiation à l’Attention
des Étudiants de Première Année
de l’IUP-MIAGE
Jean-Pierre Lips
[email protected]
Plan du cours


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


Introduction
1ère Partie : Concepts de base
2ème Partie : Traitement des données : les processeurs
3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires
4ème Partie : Transfert des informations : les bus
Conclusion
Année 2003-2004
Initiation à l'architecture des ordinateurs
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Plan du cours : Introduction

Introduction
• Objectifs du cours
• Bibliographie
• Historique
 1ère Partie : Concepts de base
 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs
 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires
 4ème Partie : Transfert des informations : les bus
 Conclusion
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Éléments d’un ordinateur
Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs,
Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000
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Carte mère Abit KT7A
(1/3)
I/O ‘s
Connecteurs
PCI
Support du
processeur
(AMD Athlon
ou Duron)
Connecteurs
ISA
Ventilateur
du Chipset
Connecteur
AGP
Slots
mémoire
(SDRAM)
Connecteurs
IDE
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Carte ABIT KT7A : Topologie
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(2/3)
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Carte ABIT KT7A : Diagramme
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(3/3)
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Modèle en couches
6 Programmes d'application
(Traitement de texte, PAO, Jeux, …)
5 Langages de programmation
(Fortran, Cobol, C, C++, Java, …)
4 Langage assembleur
(Langage natif symbolique de la machine)
3 Noyau du système d'exploitation
(Gestion des taches, des ressources : mémoire, I/Os,…)
2 Langage machine : jeu d’instructions
(Langage natif du processeur)
1 Langage de microprogrammation
0 Logique numérique
(Couche matérielle : circuits logiques, électroniques)
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Plan du cours : Introduction

Introduction
• Objectifs du cours
• Bibliographie
• Historique
 1ère Partie : Concepts de base
 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs
 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires
 4ème Partie : Transfert des informations : les bus
 Conclusion
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Bibliographie

Architecture et Technologie des Ordinateurs, 3ème Edition
Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000
 Architecture de l’Ordinateur, 4ème Edition
Andrew Tanenbaum – Dunod 2001, 6ème Edition
 Technologie des Ordinateurs et des Réseaux
Pierre-Alain Goupille – Dunod 1998
 Computer Organization and Architecture, 6th Edition
William Stallings – Prentice Hall 2003

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Sources Internet
(1/2)
 Cours Architecture des ordinateurs (E.Viennet, M. Voisin)
http://www-gtr.iutv.univ-paris13.fr/Cours/Mat/Architecture/Cours
 Architecture des ordinateurs (Patrick Marcel)
http://www.blois.univ-tours.fr/~marcel/archi/
 Structure des ordinateurs
http://membres.lycos.fr/jfdelepi/inf_stru.htm
 Cours Architecture des ordinateurs (Sylvain Tisserant)
http://marpix1.in2p3.fr/calo/my-web/archi/archi.html
 Cours Architecture des ordinateurs (David Simplot)
http://www.lifl.fr/~simplot/ens/archi/
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Sources Internet (2/2)
 Technical Resource and Course Web Site for Computer Organization
and Architecture, 5th Edition by Williams Stallings
http://williamstallings.com/COA5e.html
 De Von Neumann aux super-microprocesseurs de F. Anceau
http://lmi17.cnam.fr/~anceau/UTLS/UTLS_txt.pdf
 Histoire, épistémologie de l'informatique et révolution tehnologique par
Gérard VERROUST
http://hypermedia.univ-paris8.fr/
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Plan du cours : Introduction
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Introduction
• Objectifs du cours
• Bibliographie
• Historique
 1ère Partie : Concepts de base
 2ème Partie : Traitement des données : les processeurs
 3ème Partie : Stockage des informations : les mémoires
 4ème Partie : Transfert des informations : les bus
 Conclusion
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Historique : les théoriciens
 Antiquité : Aristote fonde les bases de la Logique
 ≈ 1675 :

1854 :


1936 :
1938 :

1945 :

1948 :
Année 2003-2004
Leibnitz invente le système binaire moderne (0 et 1)
Boole publie « The Mathematical Analysis of Logic »
qui décrit un système de logique symbolique à la base
des machines modernes: l’algèbre de Boole.
Turing définit la machine qui porte son nom
Shannon fait la synthèse entre l’algèbre de Boole et
les circuits électriques.
Von Neumann définit l’architecture des ordinateurs
modernes
Shannon pose les bases de la théorie de l’information.
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Historique : les réalisations

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
1623 Schickard conçoit la première machine à calculer
1642 Pascal réalise la Pascaline (addition, soustraction)
1694 Leibniz : ajoute la multiplication et la division
1728 Falcon : commande pour métiers à tisser, puis en
1805 Jacquard : programmation par cartons perforées articulés
1840 Babbage : Machine analytique
1884 Hollerith : tabulatrice à cartes perforées
1945 Von Neumann définit l’architecture de l’ordinateur universel
1949 Wilkes réalise à Cambridge le premier ordinateur :
l’ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator)
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Historique : les étapes technologiques
 1890 : Carte perforée (Hermann Hollerith)
 1904 : Tube à vide : diode (John Fleming)
triode
 1947 : Transistors (Schockley, Brattain, Bardein)
 1950 : Mémoires à Tores (Papian)
 1958 : Circuits intégrés (Killy)
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Historique : l’évolution technologique
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< 1900
: Calcul mécanique
1946-1957 : Tubes à vide
1958-1964 : Transistors et circuits discrets
1965: SSI (Small Scale Integration)
jusqu’à 100 circuits par puce
-1970 : MSI (Medium Scale Integration)
de 100 à 3000 circuits par puce
1971-1977 : LSI (Large Scale Integration)
de 3000 à 100 000 circuits par puce
1978-2002 : VLSI (Very Large Scale Integration)
de 105 à 108 circuits par puce
Demain
: ULSI (Ultra Large Scale Integration)
> 108 circuits par puce
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Génération 0
Génération 1
Génération 2
Gé
né
ra
ti
on
3
Génération 4
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Historique : Loi de Moore
(1/2)
 Loi de Gordon Moore (Cofondateur d’Intel)
•
Augmentation de la densité des composants :
Le nombre de transistors sur une puce double tous les 18 mois.
•
•
Le coût d’une puce reste pratiquement constant.
L’augmentation de la densité des circuits s’accompagne:



d’une augmentation de performance,
d’une réduction de la consommation électrique,
D’une augmentation de la fiabilité.
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Historique : Loi de Moore
(2/2)
(source : http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm )
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Historique : Évolution des Processeurs
Date
Processeur
Nb Transistors
Sérigraphie
Largeur bus
Mémoire
Horloge
1971
4004
2 300
10,00 µm
4 bits
640 octets
108 KHz
1972
8008
6 000
6,00 µm
8 bits
16 Ko
200 KHz
1974
8080
4,500
6,00 µm
8 bits
64 Ko
2 MHz
1978
8086
29 000
3,00µm
16 bits
1 Mo
8 MHz
1982
80286
134 000
1,50 µm
16 bits
16 Mo
10 MHz
1985
80386
275 000
1,50 µm
32 bits
4 Go
16 MHz
1989
80486
1 200 000
1,00 µm
32 bits
4 Go
25 MHz
1994
Pentium
3 100 000
0,80 µm
32 bits
4 Go
66 MHz
1995
Pentium Pro
5 500 000
0,35 µm
64 bits
64 Go
150 à 200 MHz
1997
Pentium II
7 500 000
0,35 µm
64 bits
64 Go
233 à 300 MHz
1999
Pentium III
9 500 000
0,25 µm
64 bits
64 Go
450 à 600 MHz
42 000 000
0,18 µm
64 bits
64 Go
1,4 à 1,5 GHz
55 000 000
0,13 µm
64 bits
64 Go
Up to 2,8 GHZ
2000
Pentium IV
2002
(source : http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm )
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Historique : Synthèse
Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs,
Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000
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Historique : la première machine

1642 La Pascaline inventée par Blaise Pascal
Additions
et
soustraction
de
nombres décimaux
Détail
Machine à 8 chiffres
Machine ouverte
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Historique : les premières machines

1945 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator)
18000 Tubes – 30 tonnes
Multiplie 2 nombres de 10 chiffres en 3 millisecondes
Changement d’une lampe
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Câblage du programme
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Historique : quelques machines intermédiaires
 1964 IBM lance la famille 360
des ordinateurs compatibles
Début de l’ère des « Mainframes »
 1980 IBM sort le PC (Personal
Computer)
Début de l’ère de l’informatique individuelle
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Historique : les machines en 2002

(1/2)
2002 Ordinateur de bureau
(DeskTop)
• Power PC G4 Processor
• 15 inches flat pannel LCD
Display
Apple iMac

2002 Ordinateurs Portable et
Ultraportable
• Latest Intel processors
1.20-GHz, Mobile Intel®
Pentium® III Processor-M
• Integrated 802.11b
wireless LAN technology
HP omnibook 510
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Historique : les machines en 2002

(2/2)
2002 Station de Travail
(Workstation)
• Up to two 1.05-GHz UltraSPARC®
III Cu processors
• 64 bits Architecture
• up to 8 GB of main memory
• up to 146 GB disk storage.

2002 Serveurs / Mainframe
Sun Blade[tm] 2000
• Main Memory Up to 64 Go
• 64 bits Architecture
IBM eServer zSERIES 900
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