Architecture et Technologies des Ordinateurs

1. Architecture et Technologies des Ordinateurs Cours d’Initiation à l’Attention des Étudiants de Première Année de l’IUP-MIAGE Jean-Pierre Lipslips@deptinfo.unice.fr

2. Plan du cours • 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 Initiation à l'architecture des ordinateurs

3. 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 Initiation à l'architecture des ordinateurs

4. Éléments d’un ordinateur Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs, Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000 Initiation à l'architecture des ordinateurs

5. 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 Initiation à l'architecture des ordinateurs

6. Carte ABIT KT7A :Topologie (2/3) Initiation à l'architecture des ordinateurs

7. Carte ABIT KT7A :Diagramme (3/3) Initiation à l'architecture des ordinateurs

8. Modèle en couches Initiation à l'architecture des ordinateurs

9. 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 Initiation à l'architecture des ordinateurs

10. Bibliographie • Architecture et Technologie des Ordinateurs, 3ème Edition Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000 • Architecture de l’Ordinateur, 4ème EditionAndrew Tanenbaum – Dunod 2001, 6ème Edition • Technologie des Ordinateurs et des RéseauxPierre-Alain Goupille –Dunod 1998 • Computer Organization and Architecture, 6th EditionWilliam Stallings – Prentice Hall 2003 Initiation à l'architecture des ordinateurs

11. 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 ordinateurshttp://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/ Initiation à l'architecture des ordinateurs

12. Sources Internet (2/2) • Technical Resource and Course Web Site for Computer Organization and Architecture, 5th Edition by Williams Stallingshttp://williamstallings.com/COA5e.html • De Von Neumann aux super-microprocesseursde F. Anceauhttp://lmi17.cnam.fr/~anceau/UTLS/UTLS_txt.pdf • Histoire, épistémologie de l'informatique et révolution tehnologique par Gérard VERROUSThttp://hypermedia.univ-paris8.fr/ Initiation à l'architecture des ordinateurs

13. 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 Initiation à l'architecture des ordinateurs

14. Historique : les théoriciens • Antiquité : Aristote fonde les bases de la Logique • ≈ 1675 : Leibnitz invente le système binaire moderne (0 et 1) • 1854 : Boole publie « The Mathematical Analysis of Logic » qui décrit un système de logique symbolique à la base des machines modernes: l’algèbre de Boole. • 1936 : Turing définit la machine qui porte son nom • 1938 : Shannon fait la synthèse entre l’algèbre de Boole et les circuits électriques. • 1945 : Von Neumann définit l’architecture des ordinateurs modernes • 1948 : Shannon pose les bases de la théorie de l’information. Initiation à l'architecture des ordinateurs

15. Historique : les réalisations • 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) Initiation à l'architecture des ordinateurs

16. 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) Initiation à l'architecture des ordinateurs

17. Historique : l’évolution technologique • < 1900 : Calcul mécanique Génération 0 • 1946-1957 : Tubes à vide Génération 1 • 1958-1964 : Transistors et circuits discrets Génération 2 • 1965- : SSI (Small Scale Integration) Gé - jusqu’à 100 circuits par puce né • -1970 : MSI (Medium Scale Integration) ra de 100 à 3000 circuits par puce ti • 1971-1977 : LSI (Large Scale Integration) on de 3000 à 100 000 circuits par puce 3 • 1978-2002 : VLSI (Very Large Scale Integration) Génération 4 de 105 à 108 circuits par puce • Demain : ULSI (Ultra Large Scale Integration) > 108 circuits par puce Initiation à l'architecture des ordinateurs

18. Historique : Loi de Moore (1/2) • Loi de Gordon Moore(Cofondateur d’Intel) • Augmentationde 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. Initiation à l'architecture des ordinateurs

19. Historique : Loi de Moore (2/2) (source : http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm ) Initiation à l'architecture des ordinateurs

20. Historique : Évolution des Processeurs (source : http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm ) Initiation à l'architecture des ordinateurs

21. Historique : Synthèse Référence : Architecture et Technologie des Ordinateurs, Paolo Zanella & Yves Ligier – Dunod 2000 Initiation à l'architecture des ordinateurs

22. 1642 La Pascaline inventée par Blaise Pascal Historique : la première machine Additions et soustraction denombres décimaux Détail Machine à 8 chiffres Machine ouverte Initiation à l'architecture des ordinateurs

23. 1945 l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) 18000 Tubes – 30 tonnes Multiplie 2 nombres de 10 chiffres en 3 millisecondes Historique : les premières machines Changement d’une lampe Câblage du programme Initiation à l'architecture des ordinateurs

24. Historique : quelques machines intermédiaires • 1964 IBM lance la famille 360 des ordinateurs compatiblesDébut de l’ère des  « Mainframes » • 1980 IBM sort le PC (Personal Computer)Début de l’ère de l’informatique individuelle Initiation à l'architecture des ordinateurs

25. Historique : les machines en 2002 (1/2) • 2002 Ordinateur de bureau (DeskTop) • 2002 Ordinateurs Portable et Ultraportable • Power PC G4 Processor • 15 inches flat pannel LCD Display Apple iMac • Latest Intel processors 1.20-GHz, Mobile Intel® Pentium® III Processor-M • Integrated 802.11b wireless LAN technology HP omnibook 510 Initiation à l'architecture des ordinateurs

26. Historique : les machines en 2002 (2/2) • 2002 Station de Travail (Workstation) • 2002 Serveurs / Mainframe • 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. Sun Blade[tm] 2000 • Main Memory Up to 64 Go • 64 bits Architecture IBM eServer zSERIES 900 Initiation à l'architecture des ordinateurs