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Un regard sur un ordinateur classique
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Un regard sur un ordinateur classique
• Introduction• Le model général• Le processeur• Le chipset• La mémoire• Les périphériques• La loi de Moore• Illusions et pièges• Conclusions
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Objectif
• Nous définirons la structure d ’un ordinateur classique au travers de matériels existants.
• Des paragraphes intitulés « illusions et pièges » nous mettrons en garde sur un certains nombres de difficultés et de pièges à éviter.
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Le PC minimum 10/97
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Un autre type
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Le Pentium
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CPUCPUMémoireprincipale
Mémoireprincipale
StockageSecondaire
StockageSecondaire
PériphériqueE/S
PériphériqueE/S
Un regard sur un ordinateur classique
Bus
Unité de
contrôle
Registres
UnitéArithmétique et Logique
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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.
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Intel Famille
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Le Processeur
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Le Processeur
La caractéristique principale du processeur, le moteur du PC, est sa vitesse d’horloge,mesurée en mégahertz (MHz).
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Les performances
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Le Pentium
Cacheinstr.
Cache données
TLB données calcul flottant
interf.bus
PréCharg.
File B
File A
BTB
Reg. entier
Contrôle
Vérif.Oper. V
Vérif.Oper. U
segmentation
excep.
excep.
Bus système
12 bits poids faibles adresse physique
Chemin de données 32 bits
12 bits poids faibles adresse physique
20 bits poids fort adresse virtuelle
20 bits poids fort adresse virtuelle
20 bits poids fort adresse virtuelle
Adresse de branchement pris
Adresse de branchement pris
Adresse cible
20Bits
FortsAdr
physique
Unité de pagination
TLBInstr.
Chemin de données 32 bits
UAL U
UAL V
Reg.déc.
Appar.V
Appar.U
64 bits chemin données
12 bits faibles adresse physique
Requête de chargement de bloc
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Les connecteurs
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Les brochages du pentium
MicroprocesseurPentium
MicroprocesseurPentium
Données
Def. cycle bus
Adresse AHOLD EADS#
INV HIT#
HITM# PCD PWT
KEN# WB/WT# FLUSH#
EWBE# SMI#
SMIACT# IU IV
IBT BT3/BT0
FRCMC# IERR#
BP3: 0/PM1: 0
PRDY R/S# TCK TMS TDO TDI
TRST CLK
A31:A3BE7#:BE0#
ADS#APAPCHK#NA#A20M#W/R#, M/IO#,D/C#, Cache#,LOCK#,SCYC
D63:D0
DP7:DP0
PEN#PCHK#BRDY#BUSCHK#HOLDHLDABOFF#BREQFERR#IGNNE#INTRNMIINITRESET
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Questions à résoudre
Machine A500 MHZ
Machine B350 MHZ
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Questions à résoudre
Compilateur A50000 instructions
Compilateur B2000 instructions
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Le Chipset
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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
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Mémoire vive
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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’aisepour travailler.Assurer vous que vous pouvez en rajouter sur des supports.
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Préfixe Lettre Valeurkilo K 210
Mega M 220
Giga G 230
Tera T 240
Préfixe Lettre Valeurkilo K 210
Mega M 220
Giga G 230
Tera T 240
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.
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Organisation d’une mémoire
Adresse
Un octet
Adresse externe a=4b
b b b b
Octet1 Octet2 Octet3 Octet4
Mot
0 1 2 34 5 6 78 9 . ..
Mém
oire entrelacée
Organisation en octet
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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 bitsKo = 210=1024 Mo = 220 =1024 Ko
32 Mo (1600 F)
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Les caches
• Pour accélérer les accès, on utilise un cache, qui est une petite mémoire rapide qui contient des copies de quelques-uns des mots de la mémoire principale.
UCUC CacheCache Mémoire PrincipaleMémoire Principaled
Bloc i Bloc i
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Mémoire cache
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Mémoire cache
Directement liée au processeur, la mémoire cache externe (dite de second niveau) est son principal allié. Elle sert à stoquer les informations les plus souvent utilisées par le processeur...Sans elle, les performances générale du PC sont fortement handicapées
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Mémoire cache
Exemples :256 Ko (36% de gain)512 Ko (44% de gain)o = octet = 8 bitsKo = 210=1024 Mo = 220 =1024 Ko
32 Mo (1600 F)
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Caches : taille des blocs
Coût de l’échec
Tps transfert
Tps d’accès
Taille du bloc Taille du bloc
Taille du bloc
Taux d’échec
T ps d’accès
Augmenter la taille du cache indéfiniment
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Evolution
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Bus et connecteurs
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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.
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Bus et connecteurs
Exemples :PCI rapide (132MHz)ISA (16MHz) a vocation à disparaître3 connecteurs PCI et 3Isadont un commun.Avec le chipset Lx Connecteur AGP (améliore les performances de la carte graphique)
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L’architecture d’un système Pentium
Level 2Cache
CPU PCIbridge
Mainmemory
SCSIISA
bridgeGraphicsadaptator
Monitor
IDEdisk
Modem Mouse PrinterKeyboardSoundcard
ISA bus
AvailableISA slot
AvailablePCI slot
PCI bus
Cache bus Local bus Memory bus
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La carte audio
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La carte audio
Le standard, en la matière, c’est leSound Blaster, une carte reconnue par tous les jeux et CD-rom.Souvent, c’est aussi surla carte audio que l’on branche le Joystick.
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La carte audio
Exemples :Carte son 16 bits avec table d’ondes et processeur DSP pour les effets spéciauxCarte de décompression Dolby Surround (AC-3)
Carte PCI, son en 3D,Dolby et A3D (à partir de 900F)
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Carte graphique
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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.
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Carte graphique
Exemples :Une configuration de haute gamme mérite une carte 3D. 4Mo Minet extensible à 8 Mo pour afficher 1280*1024 points et en 16 millions de couleursDécompression Mpeg-1 et Mpeg-2 appréciée.Carte 2D/3D format AGP avec 4Mo (à partir de 500 F)
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Les sorties
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Les sorties
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.
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Disque Dur
Modèles Ide (ou E-Ide) ont des performances liées au temps d’accès (8ms à 12ms)Disque connecté en Ultra DMA réduit ce temps
2Go (900 F)6Go version SCSI (2500 F)
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Moniteurs
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Moniteurs
17” (un pouce = 2.5cm)Min résolution 800*600 pixelsLe pas de masque (pitch) correspond à la finesse d’affichage d’un pixel (le plus petit élément d’une image). inf à 0,28mm.Normes antirayonnement.
Prix : 2500 à 4500
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CD-Rom
Choisir des modèles atteignant des vitesses de 24x au minimum (1X=150Ko/s)
Arrive le DVD-Rom qui lit les DVD-Rom (4,7 Go)
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Illusions et pièges
• Espérer que l'amélioration d’un seul aspect d’une machine pourra accroître les performances d’un montant proportionnel à la taille de l'amélioration
La Loi d’Amdahl :
Tps d'exécution après amélioration =
Tps d'exécution touché par l'améliorationFacteur amélioration
+ Tps d'exécution non touche.
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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.
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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.