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Notions liées au thème de la séance :

• Modèles conceptuels par couches d'abstractions du matériel, du système, des communications.
• Architecture matérielle du processeur et de l'ordinateur (microprocesseurs, caches, RAM, ROM, bus, tampons, registres, etc.).
• Organes d'un PC.
• Choix d'une configuration PC.

Ne sont pas traitées ici les notions concernant :

• Mécanismes de l'architecture matérielle pour accélérer les traitements (multiprocesseur, pipe line, parallélisme, etc.)
• Architecture du système d'exploitation (interruptions, mémoire virtuelle, processus, multi tâches préemptif, etc.).
• Architecture réseau (protocoles, débits, services, etc.)
• Le matériel en tant que support des modèles de traitements et de données des langages de programmation.
• Manipulations système : sortir d'un plantage, installer un logiciel ou le désinstaller, installer un périphérique, se connecter à Internet, se brancher en réseau, etc...

Plan : Historique, les générations. - Modélisation par machines virtuelles - Machines virtuelles, modèle en couches - Du hard au soft - Autres modèles en couche : cycle du logiciel, réseaux - Architecture des ordinateurs - Processus d'exécution d'une instruction machine. - Architecture du processeur. - Architecture de l'ordinateur.
Compléments Organes d'un PC - [Seuls les membres peuvent voir les liens] - [Seuls les membres peuvent voir les liens] - Bibliographie
Historique, les générations


L'histoire de l'informatique se structure en générations successives, correspondant à des innovations majeures dans l'évolution du matériel et du logiciel. Avant l'ordinateur électronique, il est de coutume de citer l'invention de l'écriture, vers -6000, le boulier chinois, et la machine de Pascal, en 1641. Coutume respectée...
Voici un essai de description chronologique des l'évolution des ordinateurs, en générations qui se chevauchent :
1ère génération
1946
ENIAC
Matériel :
lampes électroniques, MTBF -temps moyen entre deux pannes- de l'ordre du quart d'heure
Logiciel :
programmation en langage machine
Usage :
Calcul de tables pour la balistique, la bombe A, etc.

2ème génération "par lots"
1955
IBM 650
Matériel :
transistor et circuit imprimé
Logiciel :
système d'exploitation batch, programmation en assembleur, puis en FORTRAN
Usage :
Calculs numériques répétitifs

3ème génération"temps partagé"
1964
IBM 360, CDC 6000, puis mini-ordinateurs (PDP 11)
Matériel :
circuits intégrés, parallélisme dans l'exécution pour améliorer la vitesse
Logiciel :
compilateurs de langages de programmation : FORTRAN 56, Cobol 60, Algol 60, puis Basic 64, APL 69, Lisp, Pascal 69, C 70. Systèmes en temps partagé, mini-ordinateurs (OS Unix 1970)
Usage :
ordinateur central d'entreprise (mainframe), spécialisé gestion ou calcul

4ème génération "bureau personnel"
1976
microordinateurs Apple II (78), puis IBM PC (84)
Matériel :
microprocesseur VLSI (inventé en 1974 par Intel) : 1 MHz, 1Ko à 8 Ko de RAM
Logiciel :
applicatifs : tableur, texteur. OS mainframes mémoire virtuelle
Usage :
Microordinateur individuel de bureau. Services informatiques d'entreprise centralisés en info centre

5ème génération "réseau local"
1984
Macintosh, stations Sun
Matériel :
microprocesseurs : 8 MHz, 512 Ko à 1 Mo de RAM
Logiciel :
(MSDOS) MarcOS avec icônes et souris : métaphore du bureau
Usage :
microordinateur individuel familial et de bureau, apparition progressive de la mise en réseau local, politique de downsizing en entreprise

6ème génération "Internet"
1992
PC Wintel
Matériel :
microprocesseurs : 33 MHz, 640 Ko à 4Mo de RAM (1992), 10M de transistors, 1GHz, 128Mo
super ordinateurs : 150 Giga flops (Fujitsu VPP 700, 1999)
Logiciel :
butineur pour le web (1994), e-mail, multimédia, jeux 3D
Usage :
Généralisation de l'ordinateur, tandis que la puissance de calcul donne accès au traitement d'images et de sons.
Web (1991, devient grand public en 1994)

next génération "invasif"
?
?
Matériel :
portable miniature, 3 GHz en 2003, sans fil,
et/ ou invisible : "intelligence ambiante" intégrée aux objets de la vie courante (exemple de la puce RFID) ?
super ordinateurs : Cray X1 52,4 Teraflops (début 2003) - 1 Pflops en 2010 ?
Logiciel :
entrée - sortie vocale ?
Assistance à l'utilisateur par des agents intelligents ?
Web sémantique ?
Usage :
Ne se plante plus ?
Concept d'objet - terminal d'Internet ?
Complètement intégré à la vie quotidienne : technologie devenue invisible, présente quand nous en avons besoin, activée par des actions simples et intuitives...
Tout le monde apprend à pousser le mulot à l'école ?
L'avenir : les constructeurs nous vendront, comme dans les autres secteurs commerciaux, des produits de qualité, opérationnels, simples d'utilisation, dont la mise au point est achevée, et ne nous feront plus payer en supplément (sous forme de "nouvelle version") les corrections de leurs erreurs ? [Seuls les membres peuvent voir les liens]
Date : du ressort de la science fiction.
La loi de Moore résume l'évolution accélérée : le nombre de transistors, donc la puissance, double tous les 18 mois à prix constant.

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Couches d'abstraction


Un ordinateur, ensemble très complexe de matériel et de logiciel, se conçoit comme une hiérarchie d'abstractions appelées machines virtuelles. Cette hiérarchie est aussi nommée modèle en couches. Chaque machine virtuelle possède son langage particulier, composé d'instructions. Ces instructions sont implémentées par la machine virtuelle de niveau inférieur, la couche inférieure, qui traduit ou interprète les instructions des couche supérieures en utilisant ses propres instructions ou services. De même chaque machine virtuelle fournit des services aux machines des couches supérieures.
Il est courant de présenter un modèle en sept couches :
Du hard au soft


Une autre description plus détaillée des machines virtuelles permet de replacer les termes informatiques courants à leur niveau dans la pile de machines virtuelles et d'expliquer leur interdépendance :
Software
du logiciel ...

... au matériel
hardware

Bien sur, dans les réalisations de machines du commerce, microordinateurs ou grands systèmes, toutes les couches d'abstraction ne sont pas forcément présentes, et la frontière entre les couches n'est pas partout très nette.