Architectures des systèmes informatiques

392 Pages·2006·12.37 MB·French

Architectures des
systèmes informatiques
Support de cours LSI 2
D.Chillet
[email protected]
http://r2d2.enssat.fr
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Architecture des systèmes informatiques - Année universitaire 2004-2005
Architecture des systèmes informatiques
Plan
(cid:1) Introduction
(cid:2)
objectifs du cours
(cid:2)
historique des systèmes informatiques
(cid:2)
machines algorithmiques : classification
(cid:1) Machines algorithmiques
(cid:2)
machines dédiées ou programmable
(cid:2)
modélisation par automate à états finis
(cid:2)
modèle, matérialisation, implantation d’algorithmes
(cid:2)
hiérarchisation des machines
(cid:2)
notion de langage associé à un niveau de la hiérarchie
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Architecture des systèmes informatiques
Plan
(suite)
(cid:1) Modèle Von Neumann
(cid:2)
la machine et le cycle Von Neumann
(cid:2)
exécution d'instructions
(cid:1) Le concept RISC
(cid:2)
historique, observations
(cid:2)
concepts
(cid:2)
évolution des processeurs RISC
(cid:2)
processeurs CISC -- RISC
(cid:1) Hiérarchie mémoire
(cid:2)
mémoire cache
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Architecture des systèmes informatiques
(cid:1) Fonctionnement Pipeline
(cid:2)
principe
(cid:2)
objectifs
(cid:2)
problèmes
(cid:1) Mécanismes permettant d'augmenter les performances
(cid:2)
allongement des pipelines
(cid:2)
renommage des registres
(cid:2)
exécution dans le désordre
(cid:2)
etc etc
(cid:1) Panorama de processeurs
(cid:2)
Pentium 4
(cid:2)
Itanium
(cid:2)
Power PC
(cid:2)
etc
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INTRODUCTION
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Introduction
(cid:1) Historique : les bases
(cid:2)
le calcul a pour ancêtre : (les machines à calculer)
♦la manipulation de cailloux : calculus
♦les cordelettes à nœuds
♦le boulier occidentales (environ 500 av J.C) :
– pratique, "rapide", mais ne reporte pas la retenue
♦règle à calculer
(cid:2)
la cryptographie et le codage ont pour ancêtres :
♦remplacement des lettres par leurs numéros
– utilisé par la cours d'Angleterre : (1561-1626)
– les lettres sont codés de la façon suivante :
• A = aaaaa B = aaaab C = aaaba D = aaabb
• E = aabaa F = aabab G = aabba H = aabbb
– exemple : Honni soit qui mal y pense : codage de chaque lettre :
• Honni = aabbb abbab abbaa abbaa abaaa
– on prend un texte quelconque, dans lequel on écrit en gras les lettres qui
correspondent aux lettres b et en normal les lettres qui correspondent aux a :
• Il deviendra un serpent noir
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Introduction
♦Morse invente le télégraphe et le codage associé :
– les lettres sont transmises par des séries de points et de traits
– représentation binaire de symboles :
• la notation est simple
• les règles opératoires sont simples
• les lettres les plus fréquentes ont un codage le plus petit possible
Fréquence d'apparition des lettres
de l'alphabet dans les textes anglais
A .- N -. 0 -----
B -... O --- 1 .----
C -.-. P .--. 2 ..---
D -.. Q --.- 3 …--
E . R .-. 4 ….-
F ..-. S ... 5 …..
G --. T - 6 -….
H …. U ..- 7 --...
I .. V …- 8 ---..
J .--- W .-- 9 ----.
K -.- X -..- . .-.-.-
L .-.. Y -.-- , --..--
M -- Z --.. ? ..--..
Erreur ……..
Debut -.-.-
Fin .-.-.
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Introduction
(cid:2)
notion de programme :
♦enregistrement préalable d'une suite d'opérations :
– orgue barbarie, pianos mécaniques, boites à musique
– portage vers les activités industrielles :
• commande de métier à tisser, utilisation de bandes perforées (fin 18 ième siècle) le motif à tisser est
"codé" sur la bande qui tourne en continue. On change le motif en changeant la bande
• Jacquard est le premier à utiliser la notion de programme
(cid:2)
mot "ordinateur" :
♦proposition de Jacques Perret à IBM France en 1956
(cid:2)
mot informatique :
♦créé par Philippe Dreyfus en 1964 à partir des mots :
– information
– automatique
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Introduction
(cid:2)
notion de logiciel :
♦naissance à partir de l'apparition des ordinateurs programmables
(cid:2)
Ordinateurs construits :
♦mécanique :
– Konrad Zuse : machine Z1 (1936), machine entièrement mécanique, utilisation
d'un système binaire pour la représentation des nombres, nombres codées en
virgule flottante, la machine recevait le programme sur un film 35 mm avec des
trous fait à la main
♦électromécanique :
– Konrad Zuse : machine Z2, Z3 et Z4 : le Z3 (électromécanique) est considéré
comme le premier ordinateur avec programme fournit par bande perforée,
traitement des nombres en virgule flottante avec 14 bits pour la mantisse et 7
bits pour l'exposant. Machine réalisant 3 ou 4 additions par secondes. La
machine ne pouvait pas réaliser de branchements conditionnels
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Introduction
– Stibitz (1904 - 1995) : réalisa un additionneur binaire électromécanique à l'aide
de relais de téléphone,
– Les Bell Labs utilisèrent cette idée pour construire une calculatrice de nombres
complexes (opérations : addition, soustraction, multiplication, division). Le code
binaire était redondant si bien que les machines (peu fiable) étaient capable de
détecter des erreurs de calculs
– MARK 1 : machine de Babbage électromécanique, cycle de 6 secondes,
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