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Historique
Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Cours Outils Informatique
A. EL HIBAOUI —- [email protected]
FS de T´
etouan – Universit´
e Abdelmalek Essaˆ
adi
D´
epartement Informatique
[email protected]
http://elhibaoui.eb2a.com/mtrdh
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Cours Outils Informatique
Historique
Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Histoire et fonctionnement des ordinateurs
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Historique
Le pass´
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Le pr´
esent
Le future
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
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Historique
Fonctionnement d’un Ordinateur classique
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Le future
Pr´ehistoire
• –500 Apparition des premiers outils pour
calculer bouliers, abaque
• 1632 invention de la r`egle `a calcul
• 1642 Pascal invente la
Pascaline
Boulier(usage manuel)
• 1833 Machine de Babbage
• 1854 Boole publie un ouvrage sur la logique
• 1904 invention du tube `a vide
• 1937 Alan Turing publie des articles sur les
fontions calculables
• 1943 Cr´eation du ASCC Mark I (Harvard IBM) Automatic Sequence-Controlled
Calculator
Pascalienne
(Usage m´
ecanique)
• 1945 naissance du bug ! Bogue !
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Le future
Les premiers ordinateurs
• 1946 Cr´eation de l’ENIAC Electronic
Numerical Integrator and Computer
architecture Von Neuman
• 1947 invention du transistor
• 1956 premier ordinateur `a transistors le :
TRADIC (Bell)
• 1958 premier circuit int´egr´e cr´e´e par Texas
Instrument
• 1960 premier jeu sur ordinateur : SpaceWar !
• 1964 langage de programmation BASIC
• 1968 invention de la souris ( Stanford)
• 1969 Syst`emes d’exploitation MULTICS puis
UNIX (Bell)
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Le future
L’informatique dans un garage
• 1971 ARPANET (ancˆetre de l’internet)
• 1971 Intel commercialise le premier microprocesseur
le 4004 (4 bits, 108 KHz, 2300 transistors en 10
microns) ...
• 1972 Intel sort le 8008 (8 bits, 200 KHz, 3500
transistors)
• 1972 Bill Gates et Paul Allen fondent Traff-of-Data
• 1973 Gary Kildall ´ecrit le syst`eme d’exploitation
CP/M
• 1973 Invention du C pour le d´eveloppement d’UNIX
• 1974 le fran¸cais Fran¸cois Moreno invente la carte `a
puce
• 1974 Motorolla commercialise son 1er processeur le
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6800
(8 bits)
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Le future
L’informatique dans un garage
• 1975 Traf- of-Data devient Micro-Soft
• 1976 Steve Jobs et Steve Wozniak commercialisent
l’Apple Computer (`a base de MOS Tech. 6502)
• 1976 Zilog sort le Z80 8bits, 2.5MHz
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Micro-informatique
• 1978 Intel lance son 8086 (16bits, 4.7 MHz, 29000
transistors `a 3 microns)
• 1979 Taito sort le jeu Space Invaders ...
• 1979 Motorolla commercialise le 68000 16/32 bits,
68000 transistors
• 1980 Sinclair sort le ZX80 `a base de Z80 ...
• 1980 IBM sous-traite le syst`eme d’exploitation de
sa future machine (`a base de 8086) `a Microsoft ...
QDOS → 86-DOS → MS-DOS
• 1982 Intel commercialise le 80286 16 bits, 6 MHz,
134000 transistors
• 1982 Microsoft ´edite une version MS-DOS pour
compatibles ! Sony et Phillips inventent le CD-ROM
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Le future
Micro-informatique
• 1984 Apple sort le Macintosh avec une interface
graphique conviviale ...
• 2001 Le 2001, le pentium IV 64 bits - 1,4 GHz, 42
millions de transistors (0,18 microns)
• ...
• 2003 : L’Opteron, premier processeur serveur
d’AMD transforme l’architecture x86 en y
rempla¸cant les registre 32 bits par du 64 bits. Il sera
imit´e par le Xeon d’Intel un an plus tard
• 2005 : Lancement des processeurs dual-core. Les
fr´equences atteignent 3,2 Ghz pour un processeur `a
deux cœurs. L’Itanium 2 a fait monter le nombre de
transistors sur une puce `a 1,7 milliard.
• ...
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Micro-informatique
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Le future
Le pr´esent (Intel)
• Processeur Intelr CoreT M i7 Extreme Edition de 2e
g´en´eration
• Processeur Intelr CoreT M i7 de 3e g´en´eration
• Processeur Intelr CoreT M i5 de 3e g´en´eration
• Processeur Intelr CoreT M i3 de 3e g´en´eration
• Intelr CoreT M vProT M de 3e g´en´eration
• Famille de processeurs Intelr Xeonr E7
• Famille de processeurs Intelr Xeonr E5
• Famille de processeurs Intelr Xeonr E3
• Itaniumr
• Intelr AtomT M
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Le future
Puissance des ordinateurs
Diminution de la taille des composants ´electroniques ⇒
augmentation de la puissance des ordinateurs
Loi de Moore : puissance des ordinateurs ×2 tous les 18 mois
Cette loi se heurte aux limites des composants
nano-technologiques
Lois de la physique quantique.
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Puissance des ordinateurs
Loi de Moore
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Le future
Le future : Informatique Quantique
Bernard Lambert
P`ere de l’informatique quantique
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Le future
Ordinateurs quantiques
L’´el´ement de base est le q−bit (quantum-bit) qui peut exister
dans 2 ´etats distincts (principe du 0 ou 1)
Le q-bit peut aussi pr´esenter une superposition coh´erente de
ces 2 ´etats.
Il peut ˆetre `a la fois dans l’´etat 0 et 1
Il y a donc 4 ´etats possibles pour un q-bit
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Le future
Q-bit
L’ensemble des caract´eristiques d’une particule constituent
son ´etat
Quand un syst`eme a plusieurs ´etats possibles, la somme de
ces ´etats correspond `a un ´etat (superposition de plusieurs
´etats `a la fois)
N’existe pas dans notre univers classique
Une mesure peut donner un ´etat tir´e au hasard
Un q-bit peut ˆetre vu comme un nombre complexe (a + ib),
ou comme une trajectoire dans un plan (y = ax + b)
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Comparaison
Un syst`eme classique de 3 bits peut se trouver dans une seule
des 8 configurations possibles
(000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)
Syst`eme quantique de 3 q-bits : les 8 possibilit´es sont
m´emoris´ees simultan´ement
Avec N q-bits on travaille avec 2N nombres `a la fois
L’ordinateur classique va faire 2N fois la mˆeme op´eration, ou
2N op´erations en parall`ele, un ordinateur quantique peut le
faire en 1 ´etape
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
Fonctionnement d’un Ordinateur
Comment fonctionne un ordinateur ?
Applications
Logiciels Software :
Word, powerPoint, msn, mozilla
...
Syst`eme d’exploitation
Operating Systems
Linux, Windows , Unix, Solaris,
Linux, BeOS, MacOS, ...
Mat´eriel
Hardware PC, PowerPC Apple,
Station UltraSparc, ...
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
Unit´e centrale (UC)
C’est la partie principale de l’ordinateur. Elle comporte la carte
m`ere se trouvant dans le boˆıtier. Sur cette carte maˆıtresse sont
log´es le microprocesseur (cœur du syst`eme), et la m´emoire
(cerveau de l’ordinateur). Dans l’UC sont souvent rajout´ees des
cartes d’extension : m´emoire compl´ementaire, cartes graphiques,
coprocesseur math´ematique, disque dur, ...
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Description des composants d’un ordinateur
Unit´e centrale (UC)
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
Carte m`ere
C’est la base mat´erielle de l’ordinateur. Tous les composants
dans l’unit´e centrale sont connect´es `a celle-ci. Elle a 3
fonctions principales :
La bonne synchronisation des divers ´elements de l’unit´e
centrale.
Le transport de donn´ees d’un ´element `a un autre.
Elle alimente en courant de nombreux composants de l’unit´e
centrale et certains p´eriph´eriques.
C’est un ensemble de composants ´electroniques qui int`egre :
le support du microprocesseur,
les supports des barrettes m´emoire (RAM),
le support de la m´emoire cache L2
le bus,
les connecteurs d’extensions (o`
u seront int´egr´ees les cartes
d’extensions).
le ”chipset” ou ”jeu de composants” qui est le chef d’orchestre
des ´echanges entre les ´el´ements pr´esents sur le carte m`ere et le
bus de donn´ees.
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Description des composants d’un ordinateur
Carte m`ere
Depuis les cartes m`eres pour Pentium, les entr´ees sorties sont
int´egr´es `a la carte m`ere : ports s´eries et parall`ele, port USB, port
infrarouge (IR), contrˆoleur disquette.
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
Microprocesseur
Le microprocesseur est un circuit de traitement de
l’information qui constitue le coeur de la carte m`ere. C’est en
fait le microprocesseur qui d´etermine les performances du PC.
Il ex´ecute les instructions des programmes et communique
avec les autres composants de l’ordinateur.
Ses performances d´ependent de sa fr´equence d’horloge de la
taille (en bits) des nombres qu’il peut manipuler en une
instruction et de la largeur (en bits) de son bus de donn´ees.
Fr´
equence d’horloge : Exprim´ee en GHz, elle correspond `a la
vitesse d’ex´ecution du microprocesseur.
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Description des composants d’un ordinateur
M´emoire vive (RAM)
L’abr´eviation RAM (Random Access Memory) d´efinit le type
des puces m´emoire utilis´ees dans les ordinateurs. Mont´ees sur
barrettes SIMM, SDRAM, RD-RAM ou DRD-RAM.
Les informations stock´ees dans cette m´emoire sont accessibles
directement au microprocesseur.
La RAM est de 16, 32, 64, ... bits suivant la largeur du bus de
donn´ees. Ce type de m´emoire est effa¸cable d´es que
l’ordinateur est mis hors tension.
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Description des composants d’un ordinateur
Disque dur
Un disque dur (”hard disk”) est une m´emoire de masse (ou
m´emoire de stockage) GO ou TO destin´ee `a la lecture et
l’´ecriture de donn´ees informatiques.
Le disque dur est g´en´eralement situ´e dans l’unit´e centrale et
est constitu´e d’un disque ou plusieurs disques rigides tournant
`a grande vitesse et enferm´es dans un boˆıtier ´etanche
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
M´emoire flash
La m´emoire flash est une m´emoire `a semi-conducteurs, non
volatile (Elle a une fonction identique `a la m´emoire vive, mais
elle conserve les donn´ees quand l’ordinateur est hors tension)
et r´e-inscriptible.
Elle est couramment utilis´ee dans de nombreux appareils et ce
en raison de sa vitesse ´elev´ee, de sa durabilit´e et de sa faible
consommation, les appareils photos, lecteurs mp3 et PDA ...
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Fonctionnement d’un Ordinateur classique
Description des composants d’un ordinateur
Les cavaliers
Les cavaliers (ou Jumpers) permettent de choisir entre
plusieurs configurations : Fr´equence interne, fr´equence du
processeur, disque dur Master ou Slave
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Description des composants d’un ordinateur
BIOS et Registres
BIOS :
Le BIOS (Basic Input Output System syst`eme d’entr´ee-sortie
de base). Programme contenu dans la m´emoire morte du PC
permettant de contrˆ
oler les ´el´ements mat´eriels.
Registres : Les registres sont en quelque sorte des zones de
m´emoire interne du processeur pouvant contenir les donn´ees
en cours de traitement. La capacit´e de ces registres est limit´ee.
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BIOS et Registres
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