Introduction à l'ordinateur

Quadrimestre 1 - Toutes sections

48 heures

Coordinateur : NVS

Enseignants : NVS, CLG

Description générale du cours

Le cours commence par le codage (binaire) de l'information qu'elle soit numérique ou non numérique. Après une étude approfondie de l'algèbre de Boole et des circuits logiques combinatoires et séquentiels, ce cours aborde le fonctionnement de l'unité arithmétique et logique ainsi que le fonctionnement de la mémoire. On examine enfin le déroulement détaillé d'une instruction-machine dans l'unité centrale, le fonctionnement du séquenceur central câblé ou microprogrammé, et les échanges d'information avec l'extérieur de l'unité centrale ("machine simplifiée").

Matières de base utilisées

Néant.

Objectifs

Le but du cours est de comprendre comment fonctionne un ordinateur. Comment dialoguer avec lui dès lors qu'il ne comprend qu'un langage à deux signes (le langage binaire : 0 et 1) ? L'objectif est donc d'apprendre à des étudiants qui ont toujours été immergés dans la culture décimale, le nouveau langage des circuits logiques en les plongeant dans la logique booléenne. Cette descente vers le langage le plus simplifié de la machine (elle aussi simplifiée) est un préalable indispensable pour une remontée vers un langage un peu plus sophistiqué (langage d'assemblage) et ensuite vers des langages de plus en plus sophistiqués.

Acquis d'apprentissage

Acquis (mesurables) d'apprentissage.

UNITÉ ARITHMÉTIQUE et LOGIQUE

  • Représenter un nombre (avec ou sans virgule) sur la Machine selon le code standard.
  • Dessiner un circuit logique qui exécute une opération bien définie.

MÉMOIRE

  • Dessiner un arbre de Huffman dans les moindres détails afin de mener un calcul de compression de mémoire à son terme.
  • Évaluer la capacité d'une mémoire en kilo (1000) bits et en kibi (1024) bits.

UNITÉ de COMMANDE

  • Décrire le fonctionnement de la Machine Simplifiée sur 3 exemples bien précis de commandes.

Ce qui est réellement acquis de ces apprentissages idéaux étant bien entendu mesurable à l'examen.

Plan du cours

Le plan suit essentiellement le livre de Zanella-Ligier mentionné dans la bibliographie (chapitres I, II, III, V, VII, VIII, IX, X).

  • introduction historique et codage BINAIRE de l'information (chapitre I, II, III)
  • circuits logiques BOOLEENS combinatoires et UAL (unité arithmétique et logique) (chapitre V)
  • circuits logiques séquentiels, automates et MEMOIRE(S) (chapitre V et VII)
  • fonctionnement de la machine simplifiée. (chapitre VIII)
  • physique de base et haute technologie (cisc contre risc et autres pipelines...) (chapitre IX et X)

Bibliographie

  • Il n'y a pas de syllabus
  • Les deux premières références qui suivent se trouvent à la bibliothèque de l'ESI :
  • Paolo Zanella, Yves Ligier et Émmanuel Lazard, Architecture et technologie des ordinateurs, Dunod, Paris (dernière édition, 2013)
  • Abdelaziz M'zoughi et Jacques Jorda, Mini manuel d'architecture de l'ordinateur, Dunod, Paris (2012)
  • Robert Strandh et Irène Durand, Architecture de l'ordinateur (cours condensé avec exercices corrigés), Dunod, Paris (2005)
  • Émmanuel Lazard, Architecture de l'ordinateur, Pearson Education France, Paris (2006)
  • La dernière référence est épuisée mais est disponible en libre téléchargement ici : http://basepub.dauphine.fr/bitstream/handle/123456789/6272/Architecture_ordinateur.pdf.