Introduction à l'informatique

1. Introduction à l'informatique Architecture Licence 1 - Octobre 2007

2. But de ce cours Pas faire de vous des experts en informatique Plutôt vous donner une culture générale et des outils pour votre futur métier !

3. Objectifs Vous expliquer les notions fondamentales Vous en faire percevoir les différentes facettes de façon (relativement ...) simple Vous montrer qu'il n'y a pas de magie Démonter tous les mécanismes intervenants Si vous ne comprenez pas quelque chose... INTERVENEZ !

4. Introduction L'informatique est présente partout : - études (support d'apprentissage)‏ - maison (communication, bureautique)‏ - faits de société (brevets, Microsoft,…)‏ Le public se fait souvent une fausse idée : ordinateur = engin intelligent… C'est FAUX !

5. Définition Machine électronique de traitement de l'information capable d'exécuter un ensemble d'instructions (programme) préalablement enregistré dans sa mémoire. Anglais : computer

6. Pour quoi faire ? Taper un rapport Éditer ses photos de vacances Calculer sa moyenne, sa feuille d'impôt Jouer Naviguer sur Internet … Utiliser des LOGICIELS qui servent à créer, à transformer et à éditer des données ...

7. Principe de base

8. Architecture

9. Différents ordinateurs PC (Personal Computer)‏ Macintosh Mainframe (Gros systèmes)‏ etc.

10. Architecture modulaire Carte mère Processeur Mémoire vive Disque dur Ecran Périphériques Lecteurs

11. Sous le capot… Jetons un coup d'œil a l'intérieur ...

12. Vue d'ensemble

13. Le matériel… …plus en détails

14. Carte mère L’interface : le BIOS Support CPU et “Chipset” Les “slots” :AGP, PCI (-express), ISA La pile (batterie)‏ Et surtout, le BUS…

15. La carte mère

16. Processeur(s)‏ Caractéristiques Architecture : RISC (Sparc), CISC (Intel), ... Un ou plusieurs processeurs, multi-coeurs (core)‏ Fréquence et vitesse d’horloge La mémoire interne : le cache Performances Consommation Exemples : Intel P4, Motorola PowerPC, SUN UltraSPARC III

17. Architecture classique d’un processeur 1- lire une instruction (à l’adresse indiquée)‏ 2- décoder l’instruction calculer (éventuellement) les adresses des opérandes et les lire 3- exécuter l’instruction 4- écrire (éventuellement) le résultat en mémoire Cycle classique

18. Architecture classique d’un processeur adresses adresses registres données registres données UAL données décodeur registre instruction registre instruction décodeur contrôle Schéma classique simplifié UAL mémoire données contrôle

19. Le processeur

20. Le BUS Gère les communications entre les différentes unités fonctionnelles : processeur, mémoire, contrôleur de disques, carte graphique, etc. Sa vitesse est prépondérante !

21. Structure d'un ordinateur bus des données ROM E/S écran clavier disques RAM processeur bus des adresses bus de contrôle

22. Communiquer bus interne au processeur communication entre les unités fonctionnelles fils + circuits pour la synchronisation vitesse de communication : fréquence du processeur bus pour le cache communication entre un cache externe et le processeur vitesse de communication : proche de celle du processeur

23. La mémoire

24. Mémoriser _ + • Critères d'évaluation des mémoires • Temps d'accès • Capacité • Coût par bit Registres Vitesse Capacité • Plusieurs niveaux Mémoire cache • Différentes technologies Coût Mémoire centrale Proximité du processeur Mémoire de masse _ +

25. Mémoriser Registres • Conservation des informations proche de l’UAL • Stockage des opérandes et des résultats intermédiaires Mémoire cache • Tampon entre l'unité centrale et la mémoire centrale • Accélération des accès Organe principal de rangement des informations utilisées par l'unité centrale (instructions et données)‏ Mémoire centrale Mémoire vive (RAM – Random Access Memory)‏ Mémoire morte (ROM – Read Only Memory)‏ Mémoire de masse Disques durs Disquettes, CD-ROM Bandes magnétiques CD-ROM spéciaux

26. Mémoriser } ROM : infos conservées même hors alimentation électrique } RAM : infos perdues hors alimentation électrique • Mémoire = ensemble de composants électroniques capables de mémoriser chacun un bit La mémoire doit conserver la trace du passage du courant Il existe plusieurs technologies permettant de conserver la trace du courant, correspondant à plusieurs types de mémoire. - mémoires mortes - mémoires statiques - mémoires dynamiques - mémoires de masse : magnétiques ou optiques

27. Mémoriser Les mémoires statiques (SRAM – Static RAM) sont rapides... ... mais chères ... • Mémoires dynamiques (DRAM – Dynamic RAM)‏ - un seul transistor couplé à un condensateur pour stocker un bit (≠ 6 transistors par bit en SRAM)‏ le condensateur se décharge progressivement entrainant la perte de l'information le circuit doit être rafraîchi périodiquement (plusieurs milliers de fois par seconde)‏ pour chaque bit : lire sa valeur et la réécrire immédiatement mémoires dynamiques

28. Mémoriser SRAM Utilisée pour les caches - plus rapide - plus coûteuse - taille plus importante DRAM Utilisée pour la mémoire centrale - circuit de rafraîchissement → plus lente - fabrication plus simple → moins coûteuse - densité d'intégration plus grande (facteur 4)‏ mémoires statiques / dynamiques

29. La mémoire vive

30. Mémoriser disques durs, disquettes { bandes magnétiques mémoires de masse Besoin de mémoire de masse - dotée (très) grande capacité - pour le stockage permanent de l'information en l'absence de courant (quelques années)‏ Deux types de mémoire de masse - mémoires magnétiques - mémoires optiques CD-rom, DVD-rom

31. Le disque dur

32. De plus près…

33. Mémoriser Principe : rayon laser envoyé sur une surface réfléchissante. On observe (ou non) un rayon réfléchi. cuvette dans la pellicule réfléchissante trou dans la pellicule réfléchissante indice de réfraction du substrat transparent • modifiable 1 fois (Recordable)‏ • effaçable (Rewritable)‏ supports optiques : disques optiques

34. Mémoriser Taille Temps Débit (Mo/sec)‏ Technologie d’accès (ns)‏ M émoire Registres < 1 Ko 0,25 – 0,5 20 000 – 100 000 spécialisée Cache < 16Mo 0,5 - 25 5 000 - 10 000 SRAM Mémoire < 16 Go 80 - 250 1000 - 5000 DRAM principale Mémoire S upport > 100 Go 5 000 000 20 - 150 de masse magnétique hiérarchie mémoire : caractéristiques

35. Les cartes additionnelles Sur les slots de la carte mère Quelques cartes fréquentes : Réseau Vidéo Son SCSI / RAID TV

36. La carte vidéo

37. Périphériques entrées/sorties Par définition, un périphérique n'est pas indispensable au démarrage : Clavier / Souris Ecran Scanner, imprimante Webcam Modem

38. Ports additionnels Permettent de brancher les périphériques Parallèle Série USB PS/2 Firewire ...

39. Lecteurs CDROM / DVDROM (et graveurs ...)‏ Disquette Bandes magnétiques (sauvegardes)‏ Lecteurs de cartes mémoires

40. Ecran Taille de la diagonale Résolution (nombre de points)‏ Fréquence de rafraîchissement CRT (tube) vs TFT (plat)‏ TFT : Luminosité, angle de vue, ...

41. Windows : Le Système d’exploitation

42. A quoi ça sert ? • Interface Homme / Machine • Sous-couche d’exécution des programmes • Fournit des fonctions plus élaborées

43. Lesquels ? • Le plus répandu : Windows (2000, XP, Vista…)‏ • La grande famille des Unix : • Linux (RedHat, Ubuntu, Debian, Gentoo, …)‏ • SUN Solaris • HP/UX • SGI Irix • FreeBSD, NetBSD, OpenBSD • D’autres solutions exotiques : Lindows, Warp

44. Les caractéristiques • Multitâches • Multi-utilisateurs • Gère les Multi-processeurs (et cores)‏ • Non-libre

45. Le noyau • Cœur du système d'exploitation • Interface programmes/périphériques • Ensemble de routines en mémoire • Gère les processus du système • Gère la mémoire

46. NOYAU MACHINE Application Application Application

47. Commandes de base • Utilitaires basiques fournis avec Windows • Gestion machine, « drivers » génériques, … • Interface utilisateur • Programmes utiles • Editeurs de textes, d'images, navigateurs, • Et encore plein d'autres choses…

48. Sur le disque dur… • Ensemble de fichiers et répertoires • Formats : FAT32, NTFS • Attention aux fichiers système ! • On diviser le disque en plusieurs morceaux : les partitions

49. Pourquoi un partitionnement ? • Classer les données • Protéger les données • Séparer les systèmes d’exploitations • Format des données • Descripteur différent • Convention de nommage sous Windows : • A: (disquette) ,C: (1er DD), D: (CDROM), …

50. Les pilotes du matériel • Sert de traducteur matériel / OS • Les plus courant sont déjà installés • Mais sinon, on peut tout trouver sur : INTERNET !