Sch é ma fonctionnel d ’ un ordinateur

1. Schéma fonctionnel d’un ordinateur

2. b/Le facteur d'encombrement: On désigne généralement la géométrie, les dimensions, l'agencement et les caractéristiques électriques de la carte mère. Afin de fournir des cartes mères pouvant s'adapter dans différents boîtiers de marques différentes, des standards ont été mis au point :

5. 2-Le chipset Le chipset (traduisez jeu de composants ou jeu de circuits) est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire...). Dans la mesure où le chipset est intégré à la carte mère, il est important de choisir une carte mère intégrant un chipset récent afin de maximiser les possibilités d'évolutivité de l'ordinateur. On partage le chispet en 2 partie : North and South bridge

6. Le chipset nord : est le composant principal. Il sert d’interface entre le processeur et la carte mère. Il relie la mémoire vive, la mémoire cache et AGP. Ce chipset tourne à la même fréquence que le processeur. Le chipset sud : est cadencé à une fréquence plus basse. Il est chargé d’interfacer les slots d’extension ISA, EISA et PCI. Il se charge aussi des connecteurs I/O tels que les prises séries, USB, Parallèles, ainsi que IDE et Floppy.

7. 3-Les bus un bus est un ensemble de ligne électrique qui permettent la transmission de signaux entre les différents composant s de l’ordinateur. le bus relie la carte mère , qui contient le processeur et ses circuits, à la mémoire et aux cartes d’extension engagées dans les connecteurs.il y a 3 types de bus :

8. le bus de donnée : c’est un groupe de ligne bidirectionnelle sur lequel se font les échanges de donnée s entre le processeur et son environnement (RAM, interface…..) . le bus est caractérisé par le nombre et la disposition de ses lignes, le nombre de ligne de bus de donnée dépend de type de micro-processeur et varié entre 8 à 64 lignes

9. Le bus d’adresse : est constitué d’un ensemble de ligne unidirectionnelle donnant au processeur les moyennes de sélectionner une position de la mémoire ou un registre en place… Les bus de contrôle : il transmet un certain nombre de signaux de synchronisation qui assurent au

10. micro processeur et aux différents périphériques en ligne un fonctionnement harmonieux. C’est le maître d’œuvre assurant la coordination d’une suite de signaux transmise au processeur. NB :un bus est caractériser par sa fréquence de fonctionnement • sa bande passante(débit) dépend de sa largeur de sa fréquence.

11. Exercice: Calculez la bande passante (le débit) d’un bus en Mo/s sachant que sa fréquence est de 133Mhz et sa largeur de 16 bits

12. 4-l’horloge et la pile du CMOS L'horloge temps réel (notée RTC, pour Real Time Clock) est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d'un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de cadencer le système.

13. On appelle fréquence de l'horloge (exprimée en MHz) le nombre de vibrations du cristal par seconde. Plus la fréquence est élevée, plus le système peut traiter d'informations.

14. CMOS:Lorsque l'ordinateur est mis hors tension, l'alimentation cesse de fournir du courant à la carte mère. Or, lorsque l'ordinateur est rebranché, le système est toujours à l'heure. Un circuit électronique, appelé CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor), conserve en effet certaines informations sur le système, telles que l'heure.

15. la date système et quelques paramètres essentiels du système. Le CMOS est continuellement alimenté par une pile, un accumulateur ou une batterie située sur la carte mère. Ainsi, les informations sur le matériel installé dans l'ordinateur (comme par exemple le nombre de pistes, de secteurs de chaque disque dur) sont conservées dans le CMOS

16. 5- Le BIOS Le BIOS (Basic Input/Output System) est le programme basique servant d'interface entre le système d'exploitation et la carte mère. Le BIOS est stocké dans une ROM (mémoire morte, c'est-à-dire une mémoire en lecture seule), ainsi il utilise les données contenues dans le CMOS pour connaître la configuration matérielle du système.

17. Il est possible de configurer le BIOS grâce à une interface (nommée BIOS setup, OU SETUP) accessible au démarrage de l'ordinateur par simple pression d'une touche (généralement la touche Suppr. En réalité le setup du BIOS sert uniquement d'interface pour la configuration, les données sont stockées dans le CMOS.

18. 6/ le processeur Le processeur ( CPU : Central Processing Unit ) soit unité centrale de traitement est le cerveau de l’ordinateur. Il permet de manipuler des informations numériques (binaires) et d’exécuter les instructions stockées dans la mémoire.

19. Le premier microprocesseur Intel 4004 a été inventé en 1971. Sa fréquence est de 108 KHZ. Dans le monde des PC, les principaux fabricants sont : Intel, Cyrix, IBM, AMD, Centaur, Texas instrument….. et sur les autres systèmes on trouve Motorola, HP, ARM , MIPS.…

20. Le processeur est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne, grâce à un cristal de quartz qui, soumis à un courant électrique, envoie des impulsions, appelées «top ». La fréquence d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde, s'exprime en Hertz (Hz).

21. Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200 000 000 de battements par seconde. La fréquence d'horloge est généralement un multiple de la fréquence du système (FSB, Front-Side Bus), c'est-à-dire un multiple de la fréquence de la carte mère

22. a/ le support du processeur La carte mère possède un emplacement (parfois plusieurs dans le cas de cartes mères multi-processeurs) pour accueillir le processeur, appelé support de processeur. On distingue deux catégories de supports : -Slot : s’agit d’un processeur rectangulaire.

23. -Socket ; s’agit d’un processeur carré, possédant un grand nombre de petit point sur lesquels les broches du processeur s’insèrent. La mise en place d’un processeur doit se faire avec une grande précaution, veiller à bien superposé le détrompeur du processeur sur celui du support.

24. -le support LIF ( Low insertion Force ) était couramment utilisé avant les Pentiums. -Le support ZIF ( Zéro Insertion Force ) est constitué d’un levier qui facilite l’insertion et l’extraction du processeur. Le processeur est surmonté d’un dissipateur

25. thermique (radiateur), qui est u métal ayant une bonne conduction thermique, chargeait d’augmenter la surface d’échange thermique du processeur. Un ventilateur accompagne généralement le dissipateur thermique afin d’améliorer la circulation d’air.

26. B/ LA FAMILLE ET GENERATION Intel à fixé une norme nommée 80x86, le x représente la famille. On parle ainsi de 386,486… un nombre élevé signifie un processeur de conception récente et donc plus puissant.

27. Par la suite pentium à apparue avec ces génération P1, P2, P3, P4 et pentium Pro (professionnel) qui représente les générations 5 et 6 . Ces indicateurs sont inscrites sur la surface du processeur.

28. C/ FONCTIONNEMENT DU PROCESSEUR A chaque top d'horloge le processeur exécute une action, correspondant à une instruction ou une partie d'instruction.

29. L'indicateur appelé CPI (Cycles Par Instruction) permet de représenter le nombre moyen de cycles d’horloge nécessaire à l’exécution d’une instruction sur un microprocesseur.

30. La puissance du processeur peut ainsi être caractérisée par le nombre d'instructions qu'il est capable de traiter par seconde. L'unité utilisée est le MIPS (Millions d'Instructions Par Seconde) correspondant à la fréquence du processeur que divise le CPI.

31. D-Instruction Une instruction est l'opération élémentaire que le processeur peut accomplir. Les instructions sont stockées dans la mémoire principale, en vue d'être traitée par le processeur. Une instruction est composée de deux champs :

32. Le code opération: représentant l'action que le processeur doit accomplir ; Le code opérande: définissant les paramètres de l'action. Le code opérande dépend de l'opération. Il peut s'agir d'une donnée ou bien d'une adresse mémoire.

33. e-Les composants du processeur

34. FPU : Floating Point Unit (coprocesseur) jusqu’au 486DX toutes les instructions étaient prise en charge par le processeur. On trouvait alors un coprocesseur, son rôle est de prendre en charge toutes les instructions dites à virgule flottante. Il décharge ainsi le processeur de ce type d’instruction augmentant la vitesse générale

35. du PC. Lorsqu’il est externe, il doit tourner à la même fréquence que le processeur. Son nom fini toujours par un 7. EXEMPLE : (386 de 40 Mhz utilisera un coprocesseur 387 de 40 Mhz). A partir de 486 DX, le FPU est intégré dans le CPU.

36. Mémoire cache : généralement appelé mémoire tampon ou antémémoire, est une mémoire rapide permettant de réduire les délais d’attente des informations stockées en mémoire vive. Les ordinateurs récent possèdent plusieurs niveau de mémoire cache qui sont :

37. D/La mémoire cache : L’écart de performance entre le microprocesseur et la mémoire ne cesse de s’accroitre. En effet les composants mémoire bénéficient des mêmes progrès technologiques que les microprocesseur mais le décodage des adresses et la lecture/écriture d’une données sont des étapes difficiles à accélérer. Ainsi, le temps de cycle processeur décroit plus vite que le temps d’accès mémoire. La mémoire n’est plus en mesure de délivrer les informations aussi rapidement que le processeur est

38. capable de les traiter. Il existe donc une latence d’accès entre ces deux organes. Depuis le début des années 80, une des solutions utilisés pour masquer cette latence est de disposer une mémoire très rapide entre le microprocesseur et la mémoire. On compense ainsi le faible vitesse relative de la mémoire en permettant au microprocesseur d’acquérir les données à sa vitesse propre.

39. On la réalise à partir de la cellule SRAM de taille réduit. Sa capacité mémoire est donc très inférieure à celle de la mémoire principale et sa fonction est de stocker des informations les plus souvent utilisés par le microprocesseur. Au départ cette mémoire était intégré en dehors du microprocesseur mais elle fait maintenant partie intégrante du microprocesseur et se décline même sur plusieurs niveaux.

40. - La cache de 1er niveau (L1) : est directement intégré dans le processeur. Il se devise en deux parties : La première est le cache d’instruction, qui contient les instructions issue de la mémoire vive .

41. La seconde est le cache de donnée, qui contient les données issues de la mémoire vive, et les données récemment utilisé lors des opérations du processeur. Les caches de 1er niveau sont très rapide d’accès, leur délai d’accès tond à s’approcher de celui du registre interne du processeur.

42. - La cache de 2ème niveau (L2) : situé soit à l’extérieur ou à l’intérieur du processeur. Elle est intermédiaire entre la cache L1 et la cache L3 ou la RAM. Elle est plus rapide d’accès que cette dernière mais moins rapide que la cache L1. - La cache de 3ème niveau (L3) : est situé au niveau de la carte mère.

43. ALU : Arithmétical Logical Unit ( UAL : Unité arithmétique et logique ) assure les fonctions basic du calcul et les opérations logique (ET, OU, AND, OR…) où les opérations arithmétiques (+, -, *, / ).

44. Unité de contrôle : lit les données arrivants, les décodes, puis les envoient à l’unité d’exécution. Elle est constituée des éléments suivants : séquenceur, compteur ordinal, et de registre d’instruction.

45. Unité d’exécution : appelée aussi unité de traitement, c’est le cœur du microprocesseur. Il regroupe les circuits qui assurent les traitements nécessaires à l’exécution des instructions. Son rôle est d’effectuer les taches que lui a donner l’unité de contrôle.

46. Elle est composée des éléments suivants : • Unité arithmétique et logique. • Unité de virgule flottante (FPU) • Le registre d’état • Le registre accumulateur.

47. Unité de gestion des entrées-sorties : appelée aussi unité de gestion bus qui gère les flux d’informations entrant et sortant, en interface avec la mémoire vive du système.

48. f/ Technologie et architecture • CISC( complexe instruction set computer): consiste à câbler dans le processeur des instructions complexes, difficiles à créer à partir des instructions de base. ce type d’architecture possède un coût élevé dû aux fonctions évoluées imprimés sur le silicium.

49. RISC(reduced instruction set computer): Est capable de traiter simultanément et en parallèle plusieurs instructions d’un programme qu’il doit être traduit en instructions simple • PARALLELISME:consiste à exécuter simultanément sur des processeurs différents, des instructions relatives à un même programme

50. PIPELINE: est une technologie visant à permettre une plus grande vitesse d’exécution des instructions en parallélisant ces étapes. Ainsi une instruction se devise en 5 étapes et s’exécute par partie en parallèle avec les instructions précédentes et suivantes.