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
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.
Niveaux de langages
| Niveau 6 | Programmes | Niveau de l'utilisateur. | interprétation ou compilation |
| Niveau 5 | Langage orienté problème | Certaines instructions sont traduites en langage de niveau 4, et d'autres directement en langage de niveau 3. | |
| Niveau 4 | Langage assembleur | Exemple : 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 3 | Operating System | Interprétation partielle : certaines instructions sont directement comprises par le niveau 1, d'autres nécessitent une interprétation par le niveau 2. | interprétation pas de compilation |
| Niveau 2 | Machine conventionnelle | Langage machine, interpreté en microprogrammes | |
| Niveau 1 | Microprogrammation | Pas 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 0 | Logique digitale | Portes logiques |
A chaque niveau correspond une machine virtuelle de même niveau.
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Document created the 07/02/2004, last modified the 07/04/2023
Source of the printed document:https://www.gaudry.be/en/structure-ordinateur.html
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- ↑a,b,c Programmable Read-Only Memory : corresponds to « mémoire en lecture seule, programmable » en français
- ↑a,b PROM : “Programmable Read-Only Memory” (en français, « mémoire en lecture seule, programmable ») Plus d'informations sur la page dédiée aux mémoires PROM.
- ↑ Micro Memory : corresponds to « micro mémoire » en français
- ↑ MAC : Macintosh
