Exercice sur la structure d'un ordinateur
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9 réponses
CHAPITRE I :: Ordinateurs et programmation
1.1 La structure d'un ordinateur et son service
Vous pourriez dire qu'un ordinateur est une machine qui peut traiter et stocker des informations (les ordinateurs étaient appelés Machines de traitement de données). Une illustration succincte de ce qui se passe à l'intérieur d'un ordinateur quand on lance un programme, est illustrée dans la figure 1.1.Nous avons vu que l'ordinateur peut être vu comme une unité dans laquelle vous pouvez mettre des données ou données input. L'ordinateur traite ces données et en produit d'autres ou données output. Ces données, qu'elles soient input ou output, peuvent être n'importe quoi : texte, image, son, ... Vous pouvez pensez qu'en principe, un ordinateur communique avec une personne par l'intermédiaire de l'écran, du clavier ou de la souris mais les ordinateurs sont également utilisés dans beaucoup d'autres domaines où, la communication avec des personnes, n'est pas le soucis majeur. Les ordinateurs peuvent, par exemple, contrôler des processus de fabrication industrielle, ou ils peuvent faire partie de systèmes techniques (avion, voiture,...). Ici, les données input sont souvent de la forme de signaux provenant d'appareils de contrôle qui donnent à l'ordinateur des informations sur la situation actuelle du système concerné comme par exemple la température ou la vitesse. Les données output de l'ordinateur peuvent alors être des signaux vers des relais ou des moteurs.
Un principe très important, qui apparaît très clairement sur le diagramme, est que le comportement de l'ordinateur est contrôlé par un programme stocké par cet ordinateur. En modifiant ce programme vous pouvez modifiez ce que produit l'ordinateur. Et c'est ça qui fait que l'ordinateur est une machine si particulière qui est évidemment fabriquée pour produire certaines choses prédéterminées.
Figure 1.1
La figure 1.2 montre un peu plus en détail les principaux éléments d'un ordinateur. Le cerveau d'un ordinateur est composé du processeur (Central Processing Unit ou CPU). Ici vous voyez l'unité de contrôle qui contrôle et coordonne toutes les activités de l'ordinateur. L'unité de contrôle décide quels opérations l'ordinateur exécutera et dans quel ordre elles seront exécutées. Il envoie des signaux de contrôle qui règlent toutes les autres parties de l'ordinateur.
Figure 1.2
Il y a aussi une unité de logique arithmétique (Arithmetic Logic Unit ou ALU) dans le processeur qui contient des circuits électroniques pour exécuter plusieurs opérations avec les données comme par exemple des additions, des multiplications,... Des processeurs plus récents peuvent contenir plusieurs ALU ce qui veut dire que plusieurs opérations peuvent être menées en parallèle. Les processeurs les plus modernes contiennent en plus, un processeur mathématique qui doit exécuter des opérations mathématiques qui prennent beaucoup de temps.
Une autre unité très importante dans l'ordinateur, est la mémoire primaire (Random Access Memory ou RAM). Quand un programme est lancé, on dit qu'il est exécuté. Pour qu'un programme soit exécuté, il doit d'abord être placé dans la mémoire primaire. Dans la mémoire primaire, il y a aussi un tas de données et de l'espace pour du stockage temporaire que le programme exécuté a besoin pour fonctionner.
Execution
Quand un programme est lancé dans un ordinateur, on dit qu'il est exécuté
De façon à ce que le processeur puisse atteindre les données de la mémoire primaire plus rapidement, beaucoup de processeur utilisent en plus, une mémoire cache supplémentaire pour un stockage intermédiaire de données entre le processeur et la mémoire primaire. La mémoire cache est souvent construite à l'intérieur du processeur.
La mémoire primaire peut être représentée comme étant composée de cellules mémoires. Chaque cellule a une certaine adresse (un numéro) qui indique sa position dans la mémoire. Le nombre de cellules dans la mémoire primaire varie, dépendant du type d'ordinateur et son modèle, mais c'est généralement de l'ordre de plusieurs millions. Chaque cellule est composée d'un certain nombre de bits (normalement 8). Chaque bit est un chiffre binaire, c'est-à-dire un zéro ou un un. Un groupe de 8 bits est appelé un byte. Vous exprimez généralement la taille d'une mémoire en Kilobytes (Kb), Megabytes (Mb) et Gigabytes (Gb) qui correspond à respectivement 1024, un million et un milliard de bytes.
Un programme qui est exécuté et qui pour cela se retrouve dans la mémoire primaire, se compose d'un nombre continu de cellule de mémoire. Une cellule de mémoire ou un groupe de cellules contiennent une instruction dans le programme. Différentes instructions peuvent être représentées en combinant les bites de différentes façons dans la cellule. Donc un programme est composé d'une série d'instructions. Une instruction demande à l'ordinateur de faire une certaine chose comme par exemple, copier le contenu d'une cellule de la mémoire primaire vers le CPU, ou d'additionner deux nombre dans l'ALU.
Quand un programme est exécuté, l'unité de contrôle lit les instructions dans la mémoire primaire une par une et vérifie que les instructions soient exécutées dans l'ordre dans lequel elles sont lues.
Vous pourriez dire qu'une instruction dans un programme est composée d'un certain nombre de un et de zéro. La façon dont cette combinaison est faite dépend de l'ordinateur. Le programme doit être stocké de cette façon dans la mémoire primaire afin qu'il puisse être exécuté dans l'ordinateur. on dit généralement que le programme existe sous la forme de code machine. C'est un code qui est très inadéquat pour l'utilisateur car il est en effet très difficile pour nous de le lire ou de l'écrire. Au début de la période des ordinateurs, on devait programmer directement en code machine. Heureusement, les temps ont changé et le programmeur n'est plus obligé de se soucier du code machine. Comme nous le verrons, les programmes sont écrits dans un langage de haut niveau (par exemple C++ ou ADA) qui est beaucoup plus simple que le code machine. De nos jours, il y a des programmes spéciaux de traduction qui traduisent du langage de haut niveau en code machine de façon a ce qu'on puisse exécuter le programme écrit.
Dans la figure 1.3, notre système d'ordinateur a été amélioré avec deux unités très familières. De façon à communiquer, un ordinateur doit avoir une ou plusieurs unités d'input et output. Ce diagramme montre les unités les plus courantes pour la communications avec les personnes : un écran, une souris et un clavier. D'autres unités sont les imprimantes et les haut-parleurs.
Figure 1.3
Nous avons vu que la mémoire primaire d'un ordinateur est utilisée, entre autres choses, pour stocker le programme utilisé mais un ordinateur doit aussi être capable de stocker des programmes qui ne sont pas forcément exécutés. A nouveau, il est nécessaire de stocker différentes informations qui seront utilisés comme input data pour différents programmes. Afin de stocker ces différentes données, qui seront sauvées de manière plus permanente, on utilisera les mémoires secondaires.
Les types les plus courants de mémoire secondaire sont les disques mémoires (disques durs) et les disquettes. Il existe également des mémoires secondaires qui sont seulement lisibles (sur lesquelles on ne peut pas écrire). L'exemple le plus courant est sans aucun doute le CD-RoM (Compact Disk Read only Memory). Ceux-ci contiennent des programmes entiers ou des données.
Les disques mémoires sont aussi utilisés dans certains systèmes pour créer de la mémoire virtuelle. Cette technique consiste à rendre la mémoire primaire plus grande qu'elle ne l'est réellement, ce qui rend la vie plus simple aux programmeurs qui ne doivent plus se soucier des limites physiques de la mémoire virtuelle. Vous y stocker uniquement les données qui sont nécessaires pour le moment à la mémoire primaire. Les autres données sont en fait stockées dans le disque mémoire et se retrouvent automatiquement dans la mémoire primaire quand besoin est..
Les données de la mémoire secondaire se présentent normalement sous la forme de fichiers. Un fichier est une collection de données qui sont dépendantes. Il peut, par exemple, contenir un programme ou des input data pour un programme particulier. Vous devez voir un fichier comme une enveloppe dans laquelle vous mettez des données dépendantes. Vous pouvez créer de nouveaux fichiers, effacer des fichiers ou modifier des fichiers. Un fichier est doté d'un nom particulier pour une référence aisée.
Il est souvent important pour un ordinateur moderne, d'avoir un équipement qui permet de communiquer avec d'autres ordinateurs. Si l'ordinateur possède une carte réseau, il peut se connecter à un réseau local, où plusieurs ordinateurs sont connectés, afin qu'ils puissent, par exemple, accéder et partager chacun leur disques mémoire et d'autres input data ou appareils de production. Si l'ordinateur a un modem, il peut communiquer avec des ordinateurs éloignés. Vous pouvez vous connectez à un réseau Internet ou envoyer des e-mail (messages électroniques). Il est parfois aussi possible de recevoir des fax.
Composantes importantes dans un ordinateur
- Le processeur (CPU) contrôle l'ordinateur et manipule les données
- La mémoire primaire est utilisée pour stocker le programme à exécuter et les données que ce programme nécessite
- Les appareils de lecture et de production d'informations sont utilisés pour lire et imprimer des données
- La mémoire secondaire est utilisée pour stocker des données de manière permanente
- La carte réseau permet la connexion à un réseau local
- Le modem permet à l'ordinateur de communiquer avec des ordinateurs distants
1.1 La structure d'un ordinateur et son service
Vous pourriez dire qu'un ordinateur est une machine qui peut traiter et stocker des informations (les ordinateurs étaient appelés Machines de traitement de données). Une illustration succincte de ce qui se passe à l'intérieur d'un ordinateur quand on lance un programme, est illustrée dans la figure 1.1.Nous avons vu que l'ordinateur peut être vu comme une unité dans laquelle vous pouvez mettre des données ou données input. L'ordinateur traite ces données et en produit d'autres ou données output. Ces données, qu'elles soient input ou output, peuvent être n'importe quoi : texte, image, son, ... Vous pouvez pensez qu'en principe, un ordinateur communique avec une personne par l'intermédiaire de l'écran, du clavier ou de la souris mais les ordinateurs sont également utilisés dans beaucoup d'autres domaines où, la communication avec des personnes, n'est pas le soucis majeur. Les ordinateurs peuvent, par exemple, contrôler des processus de fabrication industrielle, ou ils peuvent faire partie de systèmes techniques (avion, voiture,...). Ici, les données input sont souvent de la forme de signaux provenant d'appareils de contrôle qui donnent à l'ordinateur des informations sur la situation actuelle du système concerné comme par exemple la température ou la vitesse. Les données output de l'ordinateur peuvent alors être des signaux vers des relais ou des moteurs.
Un principe très important, qui apparaît très clairement sur le diagramme, est que le comportement de l'ordinateur est contrôlé par un programme stocké par cet ordinateur. En modifiant ce programme vous pouvez modifiez ce que produit l'ordinateur. Et c'est ça qui fait que l'ordinateur est une machine si particulière qui est évidemment fabriquée pour produire certaines choses prédéterminées.
Figure 1.1
La figure 1.2 montre un peu plus en détail les principaux éléments d'un ordinateur. Le cerveau d'un ordinateur est composé du processeur (Central Processing Unit ou CPU). Ici vous voyez l'unité de contrôle qui contrôle et coordonne toutes les activités de l'ordinateur. L'unité de contrôle décide quels opérations l'ordinateur exécutera et dans quel ordre elles seront exécutées. Il envoie des signaux de contrôle qui règlent toutes les autres parties de l'ordinateur.
Figure 1.2
Il y a aussi une unité de logique arithmétique (Arithmetic Logic Unit ou ALU) dans le processeur qui contient des circuits électroniques pour exécuter plusieurs opérations avec les données comme par exemple des additions, des multiplications,... Des processeurs plus récents peuvent contenir plusieurs ALU ce qui veut dire que plusieurs opérations peuvent être menées en parallèle. Les processeurs les plus modernes contiennent en plus, un processeur mathématique qui doit exécuter des opérations mathématiques qui prennent beaucoup de temps.
Une autre unité très importante dans l'ordinateur, est la mémoire primaire (Random Access Memory ou RAM). Quand un programme est lancé, on dit qu'il est exécuté. Pour qu'un programme soit exécuté, il doit d'abord être placé dans la mémoire primaire. Dans la mémoire primaire, il y a aussi un tas de données et de l'espace pour du stockage temporaire que le programme exécuté a besoin pour fonctionner.
Execution
Quand un programme est lancé dans un ordinateur, on dit qu'il est exécuté
De façon à ce que le processeur puisse atteindre les données de la mémoire primaire plus rapidement, beaucoup de processeur utilisent en plus, une mémoire cache supplémentaire pour un stockage intermédiaire de données entre le processeur et la mémoire primaire. La mémoire cache est souvent construite à l'intérieur du processeur.
La mémoire primaire peut être représentée comme étant composée de cellules mémoires. Chaque cellule a une certaine adresse (un numéro) qui indique sa position dans la mémoire. Le nombre de cellules dans la mémoire primaire varie, dépendant du type d'ordinateur et son modèle, mais c'est généralement de l'ordre de plusieurs millions. Chaque cellule est composée d'un certain nombre de bits (normalement 8). Chaque bit est un chiffre binaire, c'est-à-dire un zéro ou un un. Un groupe de 8 bits est appelé un byte. Vous exprimez généralement la taille d'une mémoire en Kilobytes (Kb), Megabytes (Mb) et Gigabytes (Gb) qui correspond à respectivement 1024, un million et un milliard de bytes.
Un programme qui est exécuté et qui pour cela se retrouve dans la mémoire primaire, se compose d'un nombre continu de cellule de mémoire. Une cellule de mémoire ou un groupe de cellules contiennent une instruction dans le programme. Différentes instructions peuvent être représentées en combinant les bites de différentes façons dans la cellule. Donc un programme est composé d'une série d'instructions. Une instruction demande à l'ordinateur de faire une certaine chose comme par exemple, copier le contenu d'une cellule de la mémoire primaire vers le CPU, ou d'additionner deux nombre dans l'ALU.
Quand un programme est exécuté, l'unité de contrôle lit les instructions dans la mémoire primaire une par une et vérifie que les instructions soient exécutées dans l'ordre dans lequel elles sont lues.
Vous pourriez dire qu'une instruction dans un programme est composée d'un certain nombre de un et de zéro. La façon dont cette combinaison est faite dépend de l'ordinateur. Le programme doit être stocké de cette façon dans la mémoire primaire afin qu'il puisse être exécuté dans l'ordinateur. on dit généralement que le programme existe sous la forme de code machine. C'est un code qui est très inadéquat pour l'utilisateur car il est en effet très difficile pour nous de le lire ou de l'écrire. Au début de la période des ordinateurs, on devait programmer directement en code machine. Heureusement, les temps ont changé et le programmeur n'est plus obligé de se soucier du code machine. Comme nous le verrons, les programmes sont écrits dans un langage de haut niveau (par exemple C++ ou ADA) qui est beaucoup plus simple que le code machine. De nos jours, il y a des programmes spéciaux de traduction qui traduisent du langage de haut niveau en code machine de façon a ce qu'on puisse exécuter le programme écrit.
Dans la figure 1.3, notre système d'ordinateur a été amélioré avec deux unités très familières. De façon à communiquer, un ordinateur doit avoir une ou plusieurs unités d'input et output. Ce diagramme montre les unités les plus courantes pour la communications avec les personnes : un écran, une souris et un clavier. D'autres unités sont les imprimantes et les haut-parleurs.
Figure 1.3
Nous avons vu que la mémoire primaire d'un ordinateur est utilisée, entre autres choses, pour stocker le programme utilisé mais un ordinateur doit aussi être capable de stocker des programmes qui ne sont pas forcément exécutés. A nouveau, il est nécessaire de stocker différentes informations qui seront utilisés comme input data pour différents programmes. Afin de stocker ces différentes données, qui seront sauvées de manière plus permanente, on utilisera les mémoires secondaires.
Les types les plus courants de mémoire secondaire sont les disques mémoires (disques durs) et les disquettes. Il existe également des mémoires secondaires qui sont seulement lisibles (sur lesquelles on ne peut pas écrire). L'exemple le plus courant est sans aucun doute le CD-RoM (Compact Disk Read only Memory). Ceux-ci contiennent des programmes entiers ou des données.
Les disques mémoires sont aussi utilisés dans certains systèmes pour créer de la mémoire virtuelle. Cette technique consiste à rendre la mémoire primaire plus grande qu'elle ne l'est réellement, ce qui rend la vie plus simple aux programmeurs qui ne doivent plus se soucier des limites physiques de la mémoire virtuelle. Vous y stocker uniquement les données qui sont nécessaires pour le moment à la mémoire primaire. Les autres données sont en fait stockées dans le disque mémoire et se retrouvent automatiquement dans la mémoire primaire quand besoin est..
Les données de la mémoire secondaire se présentent normalement sous la forme de fichiers. Un fichier est une collection de données qui sont dépendantes. Il peut, par exemple, contenir un programme ou des input data pour un programme particulier. Vous devez voir un fichier comme une enveloppe dans laquelle vous mettez des données dépendantes. Vous pouvez créer de nouveaux fichiers, effacer des fichiers ou modifier des fichiers. Un fichier est doté d'un nom particulier pour une référence aisée.
Il est souvent important pour un ordinateur moderne, d'avoir un équipement qui permet de communiquer avec d'autres ordinateurs. Si l'ordinateur possède une carte réseau, il peut se connecter à un réseau local, où plusieurs ordinateurs sont connectés, afin qu'ils puissent, par exemple, accéder et partager chacun leur disques mémoire et d'autres input data ou appareils de production. Si l'ordinateur a un modem, il peut communiquer avec des ordinateurs éloignés. Vous pouvez vous connectez à un réseau Internet ou envoyer des e-mail (messages électroniques). Il est parfois aussi possible de recevoir des fax.
Composantes importantes dans un ordinateur
- Le processeur (CPU) contrôle l'ordinateur et manipule les données
- La mémoire primaire est utilisée pour stocker le programme à exécuter et les données que ce programme nécessite
- Les appareils de lecture et de production d'informations sont utilisés pour lire et imprimer des données
- La mémoire secondaire est utilisée pour stocker des données de manière permanente
- La carte réseau permet la connexion à un réseau local
- Le modem permet à l'ordinateur de communiquer avec des ordinateurs distants
