Sous-sections de Modèle d'architecture

Simulation ordinateur

Mach 01

Objectif: Comprendre le rôle des composants principaux d’un ordinateur

Rôles:

  • Processeur (5 rôles):

    1. lire la prochaine instruction du programme,
    2. en déduire la couleur à utiliser en s’aidant de la roue,
    3. voir si la couleur est présente dans une mémoire registre sinon donner l’instruction au bus pour qu’il rapporte la nouvelle couleur,
    4. prendre la bonne couleur à l’emplacement,
    5. colorier la case de la bonne couleur.
Remarque

Le rôle 3 ne peut pas donner une nouvelle instruction au bus, tant que le rôle 5 n’a pas reposé son crayon.

  • Bus (1 rôle): transporter les couleurs entre le processeur et la mémoire vive

  • Mémoire vive (0 rôle): stocke les couleurs

Principe:

  • Un programme est une suite d’instructions qui permet de reconstituer une image programme programme
    • Le premier nombre sur une ligne est la couleur du premier pixel de cette ligne.
    • Pour chacun des autres pixels de la ligne on donne le décalage entre l’ancienne couleur et la nouvelle.
  • Dès que le processeur a besoin d’une couleur qu’il n’a pas dans sa mémoire registre, il doit la demander à son bus. S’il a déjà trois couleurs devant lui, il doit en rendre une.
  • La machine simulée possède:
    • 2 processeurs,
    • 1 bus,
    • 1 mémoire vive.
Source

Une activité proposée et construite par Marie Duflot Kremer.

Von Neumann

Mach 02

Résumé du cours

  • Un ordinateur est composé de plusieurs éléments essentiels: le processeur (CPU), la mémoire, les entrées et les sorties.

  • Le CPU comprend l’unité de contrôle qui décode les instructions et l’unité arithmétique et logique qui effectue les calculs.

  • La mémoire stocke les données et les instructions (programmes) utilisées par le processeur. Il existe différents types de mémoire avec des temps d’accès variés (registres, mémoire cache, RAM, disque dur, etc.).

  • Les entrées permettent d’alimenter la machine en données et instructions, tandis que les sorties permettent de récupérer les résultats.

Von Neumann Von Neumann

  • Le modèle de von Neumann propose de considérer un programme comme une donnée stockée en mémoire, ce qui permet d’automatiser l’exécution des tâches.

  • Les différents composants communiquent via des bus informatiques qui transmettent les données, les adresses et les signaux de contrôle.

  • Bien que le modèle de base soit toujours utilisé, il a évolué avec l’ajout de processeurs spécialisés, de mémoires persistantes (ROM), etc.

Émission Eurêka - von Neumann

Mach 03

Activité complémentaire

Remarque

Cette activité est à réaliser en dehors du temps de cours. Certains travaux seront ramassés et notés.

Écoute

Cliquer sur le lien sous l’image pour écouter l’extrait de l’émission Eurêka (France Culture) du 18 août 2022. eureka eureka Lien vers le podcast

Pierre Mounier-Kuhn est historien, chercheur au CNRS spécialisé dans l’histoire de l’informatique. Il détaille un point-clef de l’histoire de l’invention de l’ordinateur.

Questionnement

Remarque

Les notions travaillées ci-dessous seront réutilisées lors de la prochaine séquence.

  1. Qui a crée l’ENIAC?
  2. Que signifie ENIAC?
  3. Quelle est la problématique de l’ENIAC, identifiée par les concepteurs?
  4. Qu’est-ce que le projet Manhattan et quelle est l’implication de John von Neumann?
  5. Quelle approche propose von Neumann pour pallier les difficultés des calculateurs?
  6. Quel est le projet successeur de l’ENIAC?

QCM - Machine

QCM 01

Pour s’entraîner

  1. CPU signifie
  • Caracteristic Parameters Uniform
  • Central Process Unit
  • Control Processing Unit
  • Counter Period Unity
  • Caracteristic Parameters Uniform
  • Central Process Unit
  • Control Processing Unit
  • Counter Period Unity
  1. Classer ces types de mémoire de la plus rapide (rang 1) à la plus lente (rang 4)
  • registre
  • RAM
  • disque dur
  • mémoire cache
  • registre: directement manipulable par le processeur
  • mémoire cache: garde les résultats qui seront réutilisés
  • RAM: Random Acces Memory, contient les programmes en cours d’exécution (processus)
  • disque dur: stocke les données et les codes des programmes
  1. Compléter le texte:

Le rôle du processeur est d’effectuer un grand nombre de …. On mesure la puissance d’un processeur par sa …. Elle se mesure en …: c’est le nombre d’opérations en une ….

Le rôle du processeur est d’effectuer un grand nombre de calculs. On mesure la puissance d’un processeur par sa fréquence. Elle se mesure en hertz: c’est le nombre d’opérations en une seconde.

  1. Quelles sont les évolutions qu’apportent le modèle de von Neumann?
  • Apparition des écrans
  • La mémoire est plus grande
  • Les machines sont beaucoup plus rapides pour calculer
  • Séparation de l’unité de commande et l’unité arithmétique
  • Un programme est stocké dans la mémoire comme une données
  • Apparition des écrans
  • La mémoire est plus grande
  • Les machines sont beaucoup plus rapides pour calculer
  • Séparation de l’unité de commande et l’unité arithmétique
  • Un programme est stocké dans la mémoire comme une données
  1. Compléter le texte en choisissant la réponse parmi celles proposées:

Charles Babbage a construit une machine analytique au XIX° | XVIII° | XX° siècle, en s’appuyant sur les principes des métiers à tisser. C’est un ancêtre électrique | mécanique | quantique de l’ordinateur actuel. Ada Lovelace | Grace Hopper | Marie Curie produit un bug | algorithme détaillé qui pourrait fonctionner sur la machine. Elle est considérée comme la première bug | programmeuse | mathématicienne.

Charles Babbage a construit une machine analytique au XIX° siècle, en s’appuyant sur les principes des métiers à tisser. C’est un ancêtre mécanique de l’ordinateur actuel. Ada Lovelace produit un algorithme détaillé qui pourrait fonctionner sur la machine. Elle est considérée comme la première programmeuse.