Structure des ordinateurs

Le but de ces pages est de comprendre les principes élémentaires de fonctionnement d'un ordinateur.

« Ouais mais moi j'ai pas besoin de savoir comment y marche, du moment qu'y fait c'que j'lui d'mande... »

Ce type de réaction est en partie justifiée, mais comparons la situation à la conduite automobile : il n'est absolument pas nécessaire de savoir ce qui se passe sous le capot de la voiture pour pouvoir conduire, mais une connaissance rudimentaire de la mécanique nous permet de tirer un maximum des capacités du véhicule sans l'endommager.

Le cas d'un programmeur est aussi flagrant : les programmes qu'il réalisera dépendront toujours des principes de base du fonctionnement d'un ordinateur.

Principes de base

Un ordinateur travaille selon une logique booléenne (0 ou 1, vrai ou faux) manifestée par une série de signaux électriques.
Puisqu'il ne possède actuellement pas de capacités de réflexions, comment peut-il interpréter ces signaux ?
Il faudra donc lui fournir des instructions, qui piloteront les différents signaux.

Les instructions d'un programme, trop complexes pour pouvoir intervenir directement sur les signaux électriques du processeur, feront appel à une série de micro instructions qui répondent à certains critères :

  • simplicité (pour pouvoir agir directement sur les portes logiques qui composent le cœur de l'ordinateur).
  • rapidité d'exécution.
  • persistance (PROM [“Programmable Read-Only Memory”1]).

Ces micro instructions seront introduites dans une PROM (la “Micro Memory”3) à la conception du processeur, et détermineront en partie l'architecture de l'ordinateur (les processeurs MAC intègrent les premiers un jeu d'instructions graphiques).
Ces micro instructions sont pilotées par les instructions langage machine (mémorisées dans la “Main Memory”5).
Il faudra aussi alimenter le processeur en données à traiter, qui seront d'abord mémorisées dans la “Main Memory”5, puis envoyées dans un des registres.

Ces trois éléments (processeur, mémoire, et données) sont expliqués par le schéma de l'architecture Von Neuman.

Architecture Von Neuman

Architecture Von Neuman

Le CPU [“Central Processing Unit”6] réalise les opérations de base.

La mémoire permet de conserver les instructions à exécuter, et les données de travail.

Les unités d'entrée et de sortie permettent l'apport de données à traiter, ou d'instructions à exécuter.

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Niveaux de langages

Niveau 6ProgrammesNiveau de l'utilisateur.interprétation
ou
compilation
Niveau 5Langage orienté problèmeCertaines instructions sont traduites en langage de niveau 4, et d'autres directement en langage de niveau 3.
Niveau 4Langage assembleurExemple : l'instruction ADD R0 R8 (addition du contenu du registre 0 et du registre 8) en assembleur correspond à la valeur EA08 en langage machine (niveau 2).
Niveau 3Operating SystemInterprétation partielle : certaines instructions sont directement comprises par le niveau 1, d'autres nécessitent une interprétation par le niveau 2.interprétation
pas de
compilation
Niveau 2Machine conventionnelleLangage machine, interpreté en microprogrammes
Niveau 1MicroprogrammationPas de traduction
Les microprogrammes sont directement exécutés par le matériel (ce niveau ne se retrouve pas systématiquement sur tous les processeurs -> voir les systèmes Apple).
ni interprétation
ni compilation
Niveau 0Logique digitalePortes logiques

A chaque niveau correspond une machine virtuelle de même niveau.

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Document heeft de 07/02/2004 gemaakt, de laatste keer de 31/10/2018 gewijzigd
Bron van het afgedrukte document:https://www.gaudry.be/nl/structure-ordinateur.html

De infobrol is een persoonlijke site waarvan de inhoud uitsluitend mijn verantwoordelijkheid is. De tekst is beschikbaar onder CreativeCommons-licentie (BY-NC-SA). Meer info op de gebruiksvoorwaarden en de auteur.

Notes

  1. a,b,c Programmable Read-Only Memory : komt overeen met « mémoire en lecture seule, programmable » en français

  2. a,b PROM : “Programmable Read-Only Memory” (en français, « mémoire en lecture seule, programmable ») Plus d'informations sur la page dédiée aux mémoires PROM.

  3.  Micro Memory : komt overeen met « micro mémoire » en français

  4.  MAC : Macintosh

  5. a,b Main Memory : komt overeen met « mémoire principale » en français

  6. a,b Central Processing Unit : komt overeen met « unité centrale de traitement » en français

  7.  CPU : “Central Processing Unit” (en français, « unité centrale de traitement »)

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