Aspects matériels de l’informatique

• Historique• Le système de traitement de l’information• Synoptique• La mémoire centrale• L’unité arithmétique et logique• L’unité de contrôle et de commande• L’unité d’échange• Les périphériques Thierry.Sobanski@hei.fr

Historique

• Machine à calculer de Blaise Pascal (1623-1662)• Métier à tisser de Joseph-Marie Jacquard

(1752-1834) • Machine analytique de Charles Babbage (1792-1871)

• Concepts de Johannes Von Neumann (1903-1957)

• Machine de Alan Mathison Turing (1912-1954)• Premières machines (électromécanique,

électronique)

ENIAC (Electronic Numerator Integrator and Computer), conçu en 1945 par deux ingénieurs américains J. P. Eckert et J. W. Mauchly. En service pendant 9 ans, il contenait 18000 lampes à vide et pesait trente tonnes.

Le système de traitement de l’information

Synoptique

Unité d’échange

Mémoire centrale

Unité centrale

Périphériques

La mémoire centrale

• Le système binaireLe système binaire•• La mémorisation d’une information élémentaireLa mémorisation d’une information élémentaire•• Organisations des mémoires (séquentielle, Organisations des mémoires (séquentielle,

adressable, associative)adressable, associative)•• La mémoire centrale est une mémoire adressableLa mémoire centrale est une mémoire adressable•• Mémoire morte / Mémoire viveMémoire morte / Mémoire vive• Mémoire banalisée

La mémoire centrale

0011001001101101

Adresse

Donnée

Synoptique

Unité d’échange

Programmes Données

Unité centrale

Périphériques

Mémoire centrale

L’unité arithmétique et logique

• Logique combinatoire et séquentielle• Opérateurs cablés• Registres, Accumulateur

L’unité arithmétique et logique

Registre de sortie

Registre d’entrée Registre d’entrée

Commande

Synoptique

Unité d’échange

Programmes M.C Données

U.C

Périphériques

U.A.L

L’unité de contrôle et de commande

• Compteur ordinal• Registre instruction• Décodeur• Séquenceur• Registre d’état

L’unité de contrôle et de commande

Registre Instruction

Décodeur

Séquenceur

Compteur ordinal

Instruction Adresse

Commandes

Registre d’état

Synoptique InstructionsDonnéesAdressesCommandes

Unité d’échange

Programmes M.C Données

U.C

Périphériques

U.A.LU.C.C

L’unité de contrôle et de commande

• Le cycle de Von Neumann

FETCH

DECODE

EXECUTE

CO +1

L’unité d’échange

• Adaptation de langage• Protocole de communication• Transfert des informations

Synoptique InstructionsDonnéesAdressesCommandes

U.E

Programmes M.C Données

U.C

Périphériques

U.A.LU.C.C

Les périphériques

• Périphériques d’entrée• Périphériques de sortie• Périphériques de stockage

Machine à calculer de Pascal (1642)

Joseph-Marie Jacquard met au point un code binaire qui, transcrit sur des rouleaux de

cartes, permet de commander un métier à tisser. Chaque trou permet le passage d'une

aiguille, et le rouleau de cartes (un tétraèdre, en fait) tourne au rythme de la navette.

A cause de son invention, une des plus belles de la mécanique industrielle, Jacquard s'attira

des ennuis avec ses ouvriers.

Professeur de mathématiques à Cambridge (Angleterre), il s'intéressa à la logique

mathématique. Il mit au point un calculateur automatique (analytical engine) qualifié aujourd'hui

de machine virtuelle car d'une telle complexité qu'elle ne put voir le jour du vivant de Babbage eu égard aux techniques industrielles de son époque. Il s'inscrit comme précurseur des machines à calculer

automatiques (dont le programme était codé au moyen d'une bande perforée) et de ce que l'on

appellera la cybernétique : branche de la théorie de l'information qui a pour objet l'étude des processus

de commande et d'auto-régulation de systèmes biologiques ou mécaniques.

D'origine hongroise, professeur à l'université de Berlin, il s'installe aux Etats Unis afin d'échapper au

régime nazi (1933) et fut professeur à Princeton. Il est considéré comme le père des ordinateurs

modernes (architecture von Neumann) mais aussi comme celui de la première bombe atomique, laquelle n'a pu voir le jour qu'après de longs et

complexes calculs des premiers computers(ordinateurs) américains.

Logicien, spécialiste de cryptologie, professeur à Cambridge. Dès 1937, Turing "inventa" des

machines abstraites, machines de Turing censées interpréter des instructions logiques préfigurant la théorie des algorithmes récursifs et la construction des ordinateurs. Turing mit ses compétences aux services de l'armée britannique lors de la seconde guerre mondiale (1943), en concevant avec Max

Newman le Colossus 1, ordinateur capable de déchiffrer les codes de la célèbre machine allemande

Enigma, d'origine hollandaise et utilisée pour la transmission des messages secrets. Turing

contribuera aussi à la mise en place du premier puissant ordinateur : le Mark 1, qui vit le jour à

Harvard (U.S.A.).

• 1904 : Invention du premier tube à vide, la diodepar John Fleming.

• 1907 : Invention de la triode par Lee De Forest. • 1919 : Invention du basculeur d'Eccles et Jordan

à partir de deux triodes. Plus connu maintenant sous le nom de flip-flop ou circuit bi-stable.

• Décembre 1947 : Invention du transistor par William Bradford Shockley, Walter H. Brattain et John Bardeen dans les laboratoires de Bell Telephone.

• 1958 : Démonstration du premier circuit intégrécrée par Texas Instruments.

Périphériques d’entrée

Périphériques de sortie

Les périphériques de stockage