Informatique au lycée Faustin Fleret

On entend souvent dire qu'un ordinateur utilise uniquement des "1" et des "0"". Mais ....

L’architecture de von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes :

• l’unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en anglais) ou unité de traitement : son rôle est d’effectuer les opérations de base ;
• l’unité de contrôle ou de commande (control unit), chargée du « séquençage » des opérations ;
• la mémoire qui contient à la fois les données et le programme qui indiquera à l’unité de contrôle quels sont les calculs à faire sur ces données ;
• les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur.

Principaux composants

Le microprocesseur

Intel CPU Core i7 6700K

Le microprocesseur (ou unité centrale de traitement, UCT, en anglais Central Processing Unit, CPU) est un composant essentiel qui exécute les instructions machine des programmes informatiques.

Remarque : il est le plus souvent amovible, placé sur un support appelé socket, et équipé d'un radiateur et d'un ventilateur (c'est le composant de la carte mère le plus gourmand en énergie).

Il est schématiquement constitué de 3 parties :

• l'unité arithmétique et logique (ALU) est chargée de l'exécution de tous les calculs que peut réaliser le microprocesseur :
  • opération arithmétiques (sur les nombres entiers ou flottants)
  • opérations logiques (sur les bits) ;
• les registres permettent de mémoriser de l'information (donnée ou instruction) au sein même du CPU, en très petite quantité ;
• l'unité de contrôle permet d'exécuter les instructions (les programmes)
  elle joue le rôle de « chef d'orchestre » : récupération des instructions et des données pour les envoyer à l'ALU.

La mémoire

source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Mémoire_(informatique)

La mémoire permet de stocker des données et des programmes.

La mémoire se divise entre :

• mémoire volatile contenant les programmes et données en cours de fonctionnement) : cette mémoire perd son contenu lorsqu'elle n'est plus alimentée.
• mémoire permanente contenant les programmes et données de base de la machine : cette mémoire le disparait pas à la mise hors tension.

Dans la plupart des mémoires, les informations sont classées par adresses : chaque octet est accessible par une adresse unique.

Pour des raisons économiques, les mémoires sont en général divisées en plusieurs familles :

Une mémoire de masse ou mémoire de stockage

HDD

SSD

sert à stocker à long terme des grandes quantités d'informations. Les technologies les plus courantes de mémoires de masse sont électromécaniques (disques durs – HDD) ou à semi-conducteurs (SSD, clefs USB, …), elles visent à obtenir une capacité de stockage élevée à faible coût et ont généralement une vitesse inférieure aux autres mémoires.

ordres de grandeur :

• capacité : jusqu'à 10 To (HDD)
  
• vitesse : jusqu'à 500 Mo/s (SSD)

La mémoire vive ou RAM

SDRAM

C'est l'espace principal de stockage du microprocesseur, mais il s'agit d'une mémoire volatileMémoire volatile Mémoire où les informations sont perdues lors de la mise hors tension de l'appareil. Par opposition, une mémoire permanente (ou rémanente ou non volatile) est une mémoire où les informations sont conservées même après la mise hors tension de l'appareil. Les mémoires permanentes sont utilisées pour les téléphones portables, les autoradios, les GPS, ou les appareils photo numériques..

Appelée RAM (Random Access Memory) car le temps d’accès aux données est faible et ne dépend pas de l’emplacement.

ordres de grandeur :

• capacité : jusqu'à 32 Go
• vitesse : jusqu'à 2 Go/s

Une mémoire cache

La RAM est rapide, mais le microprocesseur l'est encore plus ! Afin de ne pas limiter ses performances en l'obligeant à attendre (on parle de goulot d'étranglement), on utilise de petites unités de mémoires, beaucoup plus rapides, mais nettement plus chères !

Différents niveaux de mémoire

Ses mémoires cache servent à conserver un court instant des informations fréquemment consultées. Elles ont une très grande vitesse, et un coût élevé pour une faible capacité de stockage.

ordres de grandeur :

• capacité : quelques ko (L1) à quelques Mo (L2)
  
• vitesse : jusqu'à 5 Go/s

Le registre de processeur

Il est intégré au processeur. Ce type de mémoire est très rapide mais aussi très cher et est donc réservé à une très faible quantité de données.

ordres de grandeur :

• capacité : quelques dizaines d'octets
• vitesse : jusqu'à 30 Go/s

Les bus

Pour que les données circulent entre les différentes parties d’un ordinateur (mémoire, CPU et les entrées/sorties), il existe des systèmes de communication appelés bus. Il en existe de 3 grands types :

• Le bus d’adresse permet de faire circuler des adresses
  par exemple l’adresse d’une donnée à aller chercher en mémoire ;
• Le bus de données permet de faire circuler des données ;
• Le bus de contrôle permet de spécifier le type d’action
  exemples : écriture d’une donnée en mémoire, lecture d’une donnée en mémoire.

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