Découverte modèle Von Neumann
Cours
1. Architecture Von Neumann
L’architecture de von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes :
- l’unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en anglais) ou unité de traitement : son rôle est d’effectuer les opérations de base ;
- l’unité de contrôle ou de commande (control unit), chargée du « séquençage » des opérations ;
- la mémoire qui contient à la fois les données et le programme qui indiquera à l’unité de contrôle quels sont les calculs à faire sur ces données ;
- les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur.
Il est schématiquement constitué de 3 parties :
- l’unité arithmétique et logique (ALU) est chargée de l’exécution de tous les calculs que peut réaliser le microprocesseur :
- les registres permettent de mémoriser de l’information (donnée ou instruction) au sein même du CPU, en très petite quantité ;
- l’unité de contrôle permet d’exécuter les instructions (les programmes) elle joue le rôle de « chef d’orchestre » : récupération des instructions et des données pour les envoyer à l’ALU. en clair, dirige le fonctionnement du processeur. Elle indique à la mémoire de l’ordinateur, à l’unité arithmétique et logique et aux périphériques d’entrée et de sortie comment répondre aux instructions qui ont été envoyées au processeur.
Lorsque l’opération est terminée, l’unité de commande passe à l’instruction suivante du programme. La fréquence d’exécution du processeur est contrôlée par un signal d’horloge: la cadence des processeurs actuels est de l’ordre du GHz à l’heure actuelle.
Afin de se familiariser avec le langage « assembleur », nous utiliserons un simulateur développé par Peter L Higginson.
Ce simulateur est basé sur une architecture de Von Neumann. Nous allons trouver dans ce simulateur :
- une RAM
- un CPU
Une version en ligne de ce simulateur est disponible ici : http://www.peterhigginson.co.uk/AQA/
Attention, utiliser ce simulateur avec le navigateur chromium et non avec firefox.
Voici ce que vous devriez obtenir en vous rendant à l’adresse indiquée:
Les Mémoires
- La mémoire désignée dans l’architecture de Von Neumann est ce que l’on appelle aujourd’hui la mémoire vive (RAM). Celle-ci est rapide, mais a besoin d’être alimentée en permanence pour garder les données, ainsi à chaque extinction de l’ordinateur, elle est perdue, on la qualifie de mémoire volatile.
- La mémoire de masse: Pour stocker les données et les programmes, on ajoute un périphérique appelé mémoire de masse: le disque dur de vos ordinateurs, ou une mémoire flash dans le cas des tablettes et smartphones. Cette mémoire est capable de stocker une grande quantité de données, mais à l’inconvénient d’être beaucoup moins rapides que la mémoire vive(RAM Random Access Memory), c’est pour cela que lors du lancement d’un programme les données nécessaire à son exécution sont généralement transférées vers la RAM pour une exécution plus rapide.
- La mémoire morte est une mémoire qui ne peut être que lue(ROM Read Only Memory), elle contient en général le firmware de l’ordinateur (BIOS ou UEFI) qui est le programme qui se charge à chaque allumage de l’ordinateur.
- Les registres du processeur: Le processeur possède également un très petit nombre de cases mémoires très rapides appelées des registres dont la capacité dépasse rarement quelques dizaines d’octet pour des raisons de coût et de place.
