Title: la profession dingnieur
1Ordinateurs
un regard sous le capot
INF1040 introduction au génie informatique Départ
ement de génie informatique et génie logiciel
2les ordinateurs
source http//www.evene.fr/
- Mon ordinateur, j'essaie de faire tout ce qu'il
me dit mais lui ne fait rien de ce que je veux.
(Anne Roumanoff)? - L'ordinateur obéit à vos ordres, pas à vos
intentions. (anonyme)? - Les ordinateurs sont comme les Dieux de l'Ancien
testament beaucoup de règles et aucune pitié.
(Joseph Campbell)? - N'est-ce pas étrange que les ordinateurs fassent
aujourd'hui des choses jugées inutiles il y a
vingt ans ? (Gene Perret)? - L'ordinateur a l'intelligence de celui qui s'en
sert. (anonyme)? - Un programme c'est un sort que l'on jette à un
ordinateur et qui se transforme en messages
d'erreur. (anonyme)? - Tous les programmeurs sont des auteurs et tous
les ordinateurs sont de mauvais acteurs.
(anonyme)? - J'ai toujours rêvé d'un ordinateur qui soit aussi
facile à utiliser qu'un téléphone. Mon rêve s'est
réalisé je ne sais plus comment utiliser mon
téléphone. (Bjarne Stroustrup)?
3survol de la présentation
- science informatique et ordinateurs
- modèle dun ordinateur à usage général
- unité centrale
- mémoire
- unités dentrée/sortie
- du transistor au système
- circuits intégrés
- aspects pratiques
- systèmes dexploitation
- systèmes embarqués
4la science informatique
- fondements mathématiques et théoriques
- logique
- mathématiques discrètes
- sécurité
- systèmes intelligents
- réseaux informatiques
- systèmes dexploitation
- gestion de linformation
- langages de programmation
- matériel qui compose les ordinateurs
- interaction entre ordinateurs et humains
- etc.
5 la science informatique
- une définition (Schneider Gersting, 2000)
- la science informatique est létude des
algorithmes, incluant - leurs propriétés formelles et mathématiques
- leurs réalisations concrètes
- leurs descriptions dans un langage donné et,
- leurs applications.
- selon cette définition
- les ordinateurs sont aux informaticiensce que
les télescopes sont aux astronomes (Dijkstra)?
6types dordinateurs
7modèle dun ordinateurà usage général
unité centrale
mémoireprincipale
carte mère
unité de contrôle
unité arithmétique et logique
registres
cache
bus
contrôleur
contrôleur
contrôleur
cartegraphique
carte réseau
lecteurCD/DVD
disquedur
port USB
moniteur
internet
8source A.S. Tanenbaum, Structured Computer
Organization, 4e édition, Prentice-Hall
conclusion
9Source wikipedia.org
10unité centrale modèle de lordinateur
petit-bonhomme
0
0
entrée
sortie
11unité centrale modèle de lordinateur
petit-bonhomme
12ordinateur petit bonhommeexemple de programme
- 500 lire la valeur du panier dentrée et la
placer dans la calculatrice - 299 écrire la valeur contenue dans la
calculatrice dans la boîte 99 - 500 lire la valeur du panier dentrée et la
placer dans la calculatrice - 399 ajouter le contenu de la boîte 99 au
contenu de la calculatrice - 600 écrire le nombre contenu dans la
calculatrice dans le panier de sortie - 700 aller en pause-café.
13lunité centraleou microprocesseur
unité de contrôle
registredinstruction
registre A
registre B
compteur deprogramme
registre C
registre détat
registre D
unité arithmétique et logique
14quelques photos
- http//diephotos.blogspot.com/ (nov. 2007)?
15quelques manufacturiers de microprocesseurs
- Intel Core, Pentium, Celeron, Xeon, Itanium
- AMD Athlon, Opteron, Turion
- Motorola
- Aeroflex
- Atmel
- Microchip
- etc.
16hiérarchie de la mémoire
temps daccès croissant
espace disponible croissant
17types de mémoire principale
- ROM
- mémoire morte (ne peut pas être modifiée)?
- utilisée pour le BIOS (basic input output
system) programme de base pour lancer
lordinateur - RAM
- mémoire vive (peut être modifiée)?
- SDRAM
- DDR
- DR-SDRAM
18organisation de la mémoire
- bit la plus petite unité (valeur de 0 ou 1)?
- groupes de bits
- quartet (nibble) 4 bits
- octet (byte) 8 bits
- mot (word) 16 bits
- long mot (long word) 32 bits
19beaucoup de mémoire
- par convention
- 1 kilo-octet (Ko) 210 octets 1 024 octets
- 1 mégaoctet (Mo) 220 octets 1 048 576 octets
- 1 gigaoctet (Go) 230 octets 1 073 741 824
octets - porte à confusion!
- on devrait plutôt utiliser
- 1 kibioctet (1 Kio), 1 mibioctet (1 Mio), 1
gibioctet (1 Gio) pour les puissances de deux - 1 kilo-octet, 1 mégaoctet, 1 gigaoctet pour les
puissances de 10 (103, 106, 109)? - voir http//physics.nist.gov/cuu/Units/binary.html
20représenter de linformation avec des 1 et des 0
- valeurs logiques facile
- nombres entiers
- 8 bits donnent 256 choix
- nombres positifs seulement 0 à 255
- nombres signés -128 à 127
- 16 bits donnent 65536 choix
- etc.
- nombres réels (e.g. 6.021023)?
- avec 32 bits (type float)?
- 1 bit pour le signe du nombre
- 1 bit pour le signe de lexposant
- 7 bits pour la grandeur de lexposant
- 23 bits pour la mantisse
- avec 64 bits (type double)?
21 représenter de linformation avec des 1 et des
0
- texte (caractères)?
- on associe une valeur numérique à chaque
caractère - ex. code ASCII à 7 ou 8 bits (128 ou 256 choix)?
- ex. code Unicode à 16 bits (65536 choix)?
- texte (phrases)?
- on place plusieurs caractères lun à la suite de
lautre!
22exemple code ASCII
23 représenter de linformation avec des 1 et des
0
- images
- tableau à 2 dimensions de pixels
- encodage de chaque pixel selon son intensité
- trois couleurs (rouge, vert, bleu) trois nombres
, 15, 31, 67, 67, 113, 125, 118,
24 représenter de linformation avec des 1 et des
0
25 représenter de linformation avec des 1 et des
0
- instructions
- selon les codes du microprocesseur utilisé!
26 représenter de linformation avec des 1 et des 0
- étant donnée une cellule de mémoire, comment
savoir si elle contient - une valeur logique
- un nombre entier, signé ou non
- un nombre à point flottant
- un caractère
- lencodage dun pixel
- 1/44100 seconde de musique
- une instruction pour le microprocesseur
- le contexte le détermine!
27disque dur
source wikipedia.com
28CD ROM, CR-R, CD-RW
source wikipedia.com
source A.S. Tanenbaum, Structured Computer
Organization, 4e édition, Prentice-Hall
29unités dentrée/sortie
- clavier
- souris
- écran
- haut-parleurs
- joystick
- imprimante
- traceur
- casque de réalité virtuelle
- implants neuronaux
- etc.
30du transistor au systèmeabstractions
successives
semi-conducteurs
source J.M. Rabaey et al., Digital Integrated
Circuits, Prentice-Hall.
31du transistor au systèmeabstractions
successives
transistors
source J.M. Rabaey et al., Digital Integrated
Circuits, Prentice-Hall.
32du transistor au systèmeabstractions
successives
porte logique
33du transistor au systèmeabstractions
successives
composante logique (additionneur, registre, etc.)?
source wikipedia.com
34du transistor au systèmeabstractions
successives
unité de contrôle
registredinstruction
registre A
registre B
compteur deprogramme
registre C
registre détat
registre D
unité arithmétique et logique
source wikipedia.com
35du transistor au systèmeabstractions
successives
unité centrale
mémoireprincipale
carte mère
unité de contrôle
unité arithmétique et logique
registres
cache
bus
contrôleur
contrôleur
contrôleur
cartegraphique
carte réseau
lecteurCD/DVD
disquedur
port USB
moniteur
internet
36fabrication de circuits intégrés
source J.M. Rabaey et al., Digital Integrated
Circuits, Prentice-Hall.
37fabrication de circuits intégrés
source ibm.com
38fabrication de circuits intégrés
source J.M. Rabaey et al., Digital Integrated
Circuits, Prentice-Hall.
39source wikipedia.com
40aspects pratiques
- alimentation en énergie
- dissipation de la chaleur
- design du produit
source cypressindustries.com
source thermaflow.com
source dansdata.com
41source F. Pollack, Micro-32, 1999
42systèmes dexploitation
- exemples
- Windows (dans toutes ses variétés)?
- Linux
- Unix
- Mac OS
- OS/2
- MS-DOS
- pourquoi un système dexploitation?
- sans système dexploitation, on ne peut charger
et exécuter quun seul programme à la fois - si on na pas de système dexploitation, chaque
programme doit avoir toutes les routines
nécessaires pour accéder aux composantes
matérielles de lordinateur
43systèmes dexploitation
- trois composantes
- le noyau interagit avec les composantes
matérielles - accès aux disques durs, CD, etc.
- gestion de la mémoire
- ordonnancement des tâches
- accès réseau
- librairies de fonctions qui peuvent être appelées
par dautres programmes - créer des fenêtres à lécran
- détecter un mouvement de souris
- envoyer un fichier à une imprimante
- etc.
- programmes de base pour gérer des fichiers et
configurer le système - Internet Explorer une partie du système
dexploitation Windows ou non? - le nombre de services inclus dans le noyau ne
cesse de grandir
44(No Transcript)
45systèmes dexploitation
- quelques considérations
- convivialité
- robustesse, stabilité et fiabilité
- gestion des tâches en temps réel
46système embarqué
- le premier système de guidage pour les
missions Apollo - système informatique conçu pour une application
précise - matériel et logiciel encapsulés dans le
dispositif contrôlé - contrairement à un ordinateur à usage général,
nest pas régulièrement reprogrammé - nest pas conçu en général pour exécuter une
large gamme de programmes - ne contient pas autant dinterfaces avec le monde
extérieur quun ordinateur à usage général
47systèmes embarqués - exemples
- avionique
- domotique
- imprimante
- photocopieuse
- console de jeux
- routeur de réseau
- téléphone cellulaire
- guichet automatique
- contrôleur de disque dur
- contrôleur de freins antiblocage
48systèmes embarqués quelques contraintes
- coût
- espace
- poids
- robustesse
- temps réel?
- système dexploitation?
- interface avec lutilisateur
- boutons, lumières, écran
49conclusion