Du processeur au systme dexploitation

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Du processeur au système dexploitation

• Yannick Chevalier
• DEUST 1a
• année 2002/2003

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Buts du cours

• On a vu comment on organise lordinateur autour
  du processeur
• On va maintenant partir du processeur pour voir
  les différents composants qui entrent en ligne de
  compte dans le choix dun PC.

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Les différents composants

• Le processeur
• l interface entre le processeur et la carte mère
  
• le bus
• la mémoire vive (RAM)
• ...

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Les processeurs

• De la famille des Pentium...

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La vitesse dans un ordinateur
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Les différentes vitesses

• Sur les ordinateurs modernes
• 1- fréquence de la carte mère
• 2- fréquence du processeur
• mais aussi
• 3- vitesse de la mémoire
• 4- vitesse du cache

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Notes

• La vitesse d un processeur est toujours un
  multiple de la vitesse de la carte mère. Ce
  multiple est fixé
• La vitesse du cache est généralement la même que
  celle du processeur
• La vitesse de la mémoire dépend de la vitesse de
  la carte mère (100/133MHz) et de sa vitesse de
  réaction ( 40ns)

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Plan

• Le pipeline
• le jeu d instructions
• la mémoire-cache

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Le pipeline

• Au départ, il n y a pas de pipeline sur un
  8086, il faut 12 cycles pour une opération
• en moyenne, sur les 386, il faut 4,5 cycles par
  instruction
• et sur les 486, il faut 2 cycles par instruction
• Pentium 1 à 2 instructions par cycle.

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Et maintenant

• Les Celerons, Pentium II et III, et tous les
  processeurs récents compatibles permettent
  actuellement dexécuter au moins 3 instructions
  par cycle.
• Les pentium IV permettent lexécution de 1 à 2
  instructions par cycle.

Conclusion la fréquence nest pas la donnée la
plus importante
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Le jeu dinstructions

• Il sagit des différentes opérations élémentaires
  de lordinateur
• Les processeurs dIntel utilisent le meme jeu
  dinstructions depuis la fin des années 70
• exemples de groupes d instructions
  supplémentaires MMX, SSE, SSE2

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Instructions MMX

• Instructions élémentaires spécialisée pour le
  traitement multimédia
• Le processeur est plus complexe, mais devient
  plus rapide pour certaines taches.

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Un autre genre de parallélisme

• Pipeline on effectue les instructions en
  parallèle
• traitement des images et du son
• on répète la même opération partout

On traite plusieurs données en même temps.
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Les opérations SSE

• On calcule en plusieurs endroits en même temps
• Cest très valable si il y a beaucoup de
  traitement d image (DVD, jeux) ou de son à
  faire (DVD, jeux)
• disponibles avec Pentium III
• Le Pentium IV utilise une extension SSE2.

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La mémoire cache

• Mémoire de niveau 1 petite, très proche du
  pipeline. Fonctionne à la vitesse du processeur.
  32ko.
• Mémoire de niveau 2 taille variable, vitesse
  variable.

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Processeurs et cache
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Sockets et slots
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Présentation

• Interface processeur/carte mère
• dépend de la marque, le type de processeur,

mais aussi de la série de fabrication du
processeur !
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Les connections actuelles

• Il y en a de quatre type
• 1- socket 478 (Pentium IV)
• 2- PGA 370 (Celeron)
• 3- slot 1 (Pentium II/III)
• 4- slot 2 (Pentium II/III Xeon)

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Différences

• Il peut ny avoir de différences que sur la forme
  des connecteurs
• Il peut aussi y avoir des différences sur le
  nombre de broches (connexion processeur/carte
  mère)
• il existe des adaptateurs mais en général,

Un processeur un adaptateur
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(No Transcript)
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PGA 370

• Pour certains processeurs celerons
• inconvénient des sockets le cache de second
  niveau coûte plus cher à installer.

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(No Transcript)
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Slot 1

• Le processeur et le cache sont sur une cartouche
  
• Disponible pour celeron, Pentium II etIII

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(No Transcript)
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Slot 2

• Pour les processeurs Pentium II/III Xeon
• meilleure connexion avec le reste de
  l ordinateur (plus de broches)

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(No Transcript)
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Le refroidissement

• L achat du système de refroidissement dépend du
  boitier du PC
• si une bonne circulation dair est assurée, on
  peut se contenter dun dissipateur passif
• sinon, ou si le processeur est cadencé à une
  vitesse élevée, il faut utiliser un ventilateur.

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Les cartes mères

• Interfaces entre le processeur
• et les périphériques

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Plan

• Les différents formats de carte mère
• la gestion des cartes mères
• les bus.

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Les formats

• Les formats  propriétaires 
• uniquement sur les PC bas de gamme
• à éviter car le matériel nest pas évolutif.

• Les formats standardisés
• permettent le changement de la carte mère
• permettent lutilisation de boîtiers génériques.

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Les formats standards

• Les formats les plus utilisés sont ATX, ATX
  micro, WTX et NLX
• Pour les ordinateurs personnels, le plus courant
  est le format ATX.

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Que définit le format ?

• Le format définit la taille des cartes mères
• il standardise aussi la place des composants
• il donne la position des entrées sorties.

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Ce qui nest pas défini

• Le fonctionnement interne de la carte
• les bus qui sont présents et gérés par la carte

Il reste une grande souplesse dans la définition
des cartes qui permet l évolution avec
l apparition de nouvelles techniques.
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Socket 370, 2 processeurs,...
...Slot 1, 1 processeur
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Gestion des cartes mères

• Il existe un processeur qui ne fait que la
  gestion des données sur la carte mère
• Intel a le quasi-monopole de la construction de
  ces processeurs
• On parle de chipset.

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Que fait le chipset ?

• Ça dépend de la puce
• gestion de la communication avec le processeur
• relie les bus existant (ISA, PCI, AGP...) sur la
  carte mère.

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Role du chipset
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Les chipsets

• Pour les Pentium Pro, II et III, c est la
  famille des 440xx
• Pour les Pentium II/III Xeon, c est la famille
  des 450xx.
• Pour les Pentium IV, cest la famille des 845

Les différents modèles servent à avoir une
gestion différente des bus.
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Le chipset 810

• Basé sur la famille des 440xx
• contrôleur USB intégré
• gestion de l énergie
• gestion performante des échanges avec le
  processeur
• gestion 3D incorporée
• gestion son et modem
• décodage des DVD

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Le chipset 845

• Pour les Pentium IV
• Prise en charge
• Bus AGP, PCI
• Son
• Périphériques ATA 100MHz
• USB
• Ethernet
• Les capacités varient suivant le type exact !

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Schéma d une carte mère
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Le bus PCI

• C est actuellement le plus important
• les conflits dinterruptions interviennent à ce
  niveau
• partage dinterruptions dans Windows NT/98, pas
  dans Windows 95
• exemple COM2, et certaines cartes mal conçues...

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Le bus AGP

• Sert à établir une liaison directe entre le
  processeur et la carte vidéo
• possibilité de transférer à 2x, 4x, la vitesse
  de la carte mère
• Les transferts se font sur 8 bits.

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Évolutivité de la carte mère

• Pour changer de processeur, il faut que le
  Slot/Socket reste compatible avec celui de la
  carte mère

Il existe des adaptateurs Slot 1/socket, mais pas
l inverse.

• Il faut aussi vérifier que la vitesse de la
  carte mère est compatible avec celle du
  processeur.

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La mémoire RAM
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Utilité

• Lorsque le système na pas assez de place en
  mémoire vive pour les programmes ouverts, il
  utilise le disque dur pour gagner de la place
• Il peut aussi demander à lutilisateur de fermer
  des applications.

Ajouter de la RAM (mémoire vive) permet de
pouvoir lancer plusieurs applications sans
ralentir lordinateur
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Les différents types de RAM

• Pour les Pentium II/III
• Dépend du chipset
• SDRAM (le plus souvent, 133MHz)
• Pour les Pentium IV
• DDR RAM
• Il faut une vitesse supérieure ou égale à celle
  du Front Side Bus (dépend du processeur !)
• Transfert de 8 octets par cycle.

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Le Bios
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Fonction du bios

• Le rôle du bios est de faire en sorte que la
  carte mère soit transparente pour le système
  d exploitation
• Cest le programme qui gère tout le démarrage du
  système.

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Où se trouve le Bios ?
Il n y a pas quun seul programme !

• Le contrôleur de disque IDE, de disquette, etc.
  est sur la carte mère. C est LE Bios
• ce Bios peut appeler un autre programme, un autre
  Bios, sur la carte vidéo, le contrôleur SCSI,
  etc.

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Changement du Bios

• Sur les ordinateurs modernes, on peut copier un
  fichier sur la partie de mémoire où se trouve le
  Bios
• il faut un logiciel spécial, et ne pas
  interrompre la copie (elle est assez lente).

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Possibilités du Bios

• Dépend de la version, du fabricant, de la carte
• On peut   booter  à travers la carte ethernet,
  ou sur le CD-ROM
• il y a aussi des fonctions déconomie d énergie
  
• on peut enfin configurer la carte mère.

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Récapitulatif
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Pour aller plus loin...

• Sur les présentations des cartes mères
• http//www.asus.com, http//www.abit.com.tw
• Sur les processeurs
• http//www.intel.com (très moyen)
• Référence pour le cours
• Le PC, architecture, maintenance et mise à
  niveau, ed. CampusPress