Un regard sur un ordinateur classique CPU Mémoire

Un regard sur un ordinateur classique CPU Mémoire principale Stockage Secondaire Périphérique E/S Bus Registres Unité de contrôle Unité Arithmétique et Logique 1

Illusions et pièges • Illusions : – Les ordinateurs ont été construits de la même façon démodée depuis bien trop longtemps, et ce modèle vieillot de calcul commence à s’essouffler. Par an des amélioration de 50% • Pièges : – Ignorer les progrès inexorables du matériel en concevant une nouvelle machine – Essayer de prédire le prix, les performances le rapport prix/performances à plus de cinq ans dans un secteur en évolution rapide. Des exemples ont montré des rapports coût/performances environ 10 fois supérieur. 2

La loi de MOORE

Intel Famille

Le Processeur La caractéristique principale du processeur, le moteur du PC, est sa vitesse d’horloge, mesurée en mégahertz (MHz). Exemples : Pentium II 300 MHz (2600 F) K 6 d’AMD 300 MHz (1800 F) M 2 de Cyrix Pentium II 400 MHz (4500 F) Rappel : 100 MHz=108 Hz=10 -8 s=10 ns 5

L’architecture d’un système Pentium Cache bus Level 2 Cache SCSI Local bus PCI bridge CPU PCI bus Memory bus IDE disk ISA bridge ISA bus Modem Sound card Mouse Keyboard Printer Main memory Graphics adaptator Monitor Available PCI slot Available ISA slot 6

Le Pentium Requête de chargement de bloc Bus système Adresse de branchement pris interf. bus Adresse de branchement pris Cache instr. BTB Vérif. excep. Oper. V Appar. Pré File B V Contrôlesegmentation Appar. Charg. File A U Vérif. TLB excep. Oper. U Instr. Unité de pagination 20 Bits Forts Adr physique Adresse cible 12 bits poids faibles adresse physique Chemin de données 32 bits Cache données UAL V 12 bits poids faibles adresse physique Chemin de données 32 bits 12 bits faibles adresse physique 64 bits chemin données TLB données Reg. entier Reg. UAL U déc. calcul flottant 20 bits poids fort adresse virtuelle 7

Les connecteurs 8

Les brochages du pentium AHOLD EADS# INV HIT# HITM# PCD PWT KEN# WB/WT# FLUSH# EWBE# SMIACT# IU IV IBT BT 3/BT 0 FRCMC# IERR# BP 3: 0/PM 1: 0 PRDY R/S# TCK TMS TDO TDI TRST CLK Adresse Def. cycle bus Microprocesseur Pentium Données A 31: A 3 BE 7#: BE 0# ADS# AP APCHK# NA# A 20 M# W/R#, M/IO#, D/C#, Cache#, LOCK#, SCYC D 63: D 0 DP 7: DP 0 PEN# PCHK# BRDY# BUSCHK# HOLD HLDA BOFF# BREQ FERR# IGNNE# INTR NMI INIT RESET 9

Machine A 500 MHZ Machine B 350 MHZ 10

Compilateur A 50000 instructions Compilateur B 2000 instructions 11

Le Chipset Souvent passé sous silence par les vendeurs, il a pourtant une grande importance. En effet, si le processeur est le moteur de l’ordinateur, c’est le chipset (jeu de composants) qui dirige les manœuvres. Il assure le bon fonctionnement des éléments de la carte mère Exemples : VX HX TX LX avec le Pentium II Prix des cartes mère Composant LX avec connecteur AGP (1000 F) Composant BX (1900 F) 12

La mémoire principale • L'unité de stockage est l’octet. Chaque octet à une adresse. Un octet occupe 8 bits. Un mot occupe 4 octets consécutifs commençant à 1 octet et divisible par 4. Préfixe kilo Mega Giga Tera Lettre K M G T Valeur 210 220 230 240 13 12

Organisation d’une mémoire Adresse externe a=4 b Adresse 0 4 8. b 1 5 9 b 2 6. b 3 7. Mémoire entrelacée Organisation en octet b Octet 1 Octet 2 Octet 3 Octet 4 Un octet Mot 14 13

Mémoire vive A chaque mise en marche de votre PC, la mémoire vive (ou RAM) accueille le système d’exploitation et les programmes en cours de fonctionnement. Plus sa taille est grande, plus le PC est à l’aise pour travailler. Assurer vous que vous pouvez en rajouter sur des supports. Exemples : au minimum 32 Mo de type EDO (Extended Data Output) format Simm (Single Inline Memory Module) SDRam (Synchronous Dynamic Random Access memory) format Dimm(Dual Inline memory Module) (300 F) 128 Mo SDRam (1400 F) 15

Mémoire cache Directement liée au processeur, la mémoire cache externe (dite de second niveau) est son principal allié. Elle sert à stocker les informations les plus souvent utilisées par le processeur. . . Sans elle, les performances générale du PC sont fortement handicapées Exemples : 256 Ko (36% de gain) 512 Ko (44% de gain) o = octet = 8 bits Ko = 210=1024 Mo = 220 =1024 Ko 32 Mo (1600 F) 16

Les caches • Pour accélérer les accès, on utilise un cache, qui est une petite mémoire rapide qui contient des copies de quelquesuns des mots de la mémoire principale. UC Cache d Bloc i Mémoire Principale Bloc i 17 14

Les caches Bits de poids fort Valeur 0 1 T-1 Index Etiquette 18 14

Caches : taille des blocs Coût de l’échec Taux d’échec Tps transfert Tps d’accès Taille du bloc Augmenter la taille du cache indéfiniment Taille du bloc 19

Bus et connecteurs Les connecteurs servent à recevoir les cartes d’extension (graphique, modem. . . ). Il y en a deux types, correspondant aux bus, ces voies qui permettent de communiquer avec les autres composants de l’ordinateur. Exemples : PCI rapide (132 MHz) ISA (16 MHz) a vocation à disparaître 3 connecteurs PCI et 3 ISA dont un commun. Avec le chipset Lx Connecteur AGP (améliore les performances de la carte graphique) 20

La carte audio Le standard, en la matière, c’est le Sound Blaster, une carte reconnue par tous les jeux et CD-rom. Souvent, c’est aussi sur la carte audio que l’on branche le Joystick. Exemples : Carte son 16 bits avec table d’ondes et processeur DSP pour les effets spéciaux Carte de décompression Dolby Surround (AC-3) Carte PCI, son en 3 D, Dolby et A 3 D (à partir de 900 F) 21

Carte graphique Appelée aussi carte vidéo, la carte graphique est dédiée à l’affichage. La quantité de mémoire vive dont elle dispose détermine le nombre de couleurs et de points affichés à l’écran. Exemples : Une configuration de haute gamme mérite une carte 3 D. 4 Mo Minet extensible à 8 Mo pour afficher 1280*1024 points et en 16 millions de couleurs Décompression Mpeg-1 et Mpeg-2 appréciée. Carte 2 D/3 D format AGP avec 4 Mo (à partir de 500 F) 22

Les sorties série (2) permettent de connecter tous les périphériques (camera, tablette graphique). La sortie parallèle qui sert principalement pour les imprimantes. La présence, de connecteurs USB (Universal Serial Bus) assurera la possibilité de brancher les périphériques de demain, qui commencent à apparaître. Exemples : Modèles Ide (ou E-Ide) ont des performances liées au temps d’accès (8 ms à 12 ms) Disque connecté en Ultra DMA réduit ce temps 2 Go (900 F) 6 Go version SCSI (2500 F) 23

Moniteurs 17” (un pouce = 2. 5 cm) Min résolution 800*600 pixels Le pas de masque (pitch) correspond à la finesse d’affichage d’un pixel (le plus petit élément d’une image). inf à 0, 28 mm. Normes antirayonnement. Prix : 2500 à 4500 24

CD-Rom Choisir des modèles atteignant des vitesses de 24 x au minimum (1 X=150 Ko/s) Arrive le DVD-Rom qui lit les DVD-Rom (4, 7 Go) 25

Résumé 1 • Les principaux composants d’un ordinateur sont la mémoire principale et la mémoire secondaire, une UAL, des registres, du contrôle, les périphériques d'entrée/sortie et un bus pour la communication. • La mémoire principale est composée d’octets de 8 bits et quatre octets sont souvent traités comme un mot utilisé pour stocker les entiers, les réels ou les pointeurs. La mémoire principale est à accès aléatoire puisque nous pouvons lire et écrire n’importe quel octet très rapidement et en à peu près le même temps que n’importe quel autre. 26

Résumé 2 • Les périphériques de mémoire secondaire, principalement les disques et les bandes, stockent l’information de façon magnétique. Ce sont des périphériques à accès séquentiels, en ce sens que nous pouvons lire ou écrire une grande quantité de données en des emplacements contigus plus rapidement que nous pouvons lire une quantité égale de données dispersées sur le périphérique. Les systèmes de fichiers permettent d'améliorer l'efficacité des accès. 27