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Articles - Étudiants SUPINFO

Computer Architecture

1CPA 9 chapitres 2 Crédits Niveau Débutant

Introduction

Depuis le commencement du matériel informatique, les machines sont constituées principalement de circuits électriques. La mise bout à bout de circuits ne permet pas obligatoirement d'obtenir une machine, mais la mise en place logique de circuits permet rapidement d'avoir des machines performantes.

 

La connaissance de sa machine permet de faire des évolutions dessus, mais avant tout, permet de faire des programmes adaptés pour fonctionner efficacement avec. Rendre compatible un programme sur une architecture que nous connaissons permet de réduire et d'optimiser les temps d'exécution, ce qui devient la norme d'aujourd'hui.

 

L'évolution du logiciel ne peut pas se faire sans l'évolution de la machine. Les architectes de projets ou de machines sont l'avenir de l'informatique moderne, c'est pourquoi il est important de comprendre comment sont construites les machines, leurs programmes, et comment sont stockées et transportées les données.

 

Le cours propose de comprendre et de manipuler les différentes métriques nécessaires pour un ordinateur (binaire, hexadécimal,... ). Il permet de comprendre comment sont stockés des données discrètes (monde binaire) par rapports à des données continues (monde réel). Il permet d'utiliser la logique formelle pour construire des algorithmes à base de circuits, tout en comprenant le fonctionnement et l'utilité pour la machine. Il permet de construire une première Unité Arthimétique et Logique et voir l'utilisation d'une mémoire. L'utilisation de l'assembleur X86 permet de manipuler les concepts de programmation avec une mémoire segmentée.

Objectifs

  • Codage et représentation discrète des nombres entiers (en base 2, 8, 10, 16)
  • Codage et représentation discrète des nombres à virgule fixe ou à virgule flottante (en base 2)
  • Codage des caractères
  • Etude des normes de stockage pour les données discrètes
  • Etudier la programmation séquentielle (construction de circuits)
  • Etudier la programmation combinatoire (Etude et utilisation des portes logiques)
  • Comprendre le fonctionnement d'un ordinateur
  • Organisation, composition interne et fonctionnement d'un processeur (unité de calcul, registres niveau circuit)
  • Organisation, composition interne et fonctionnement d'une mémoire (bascules et assemblage niveau circuit)
  • Programmation de bas niveau (Assembleur 8086)

Contenu du cours

Ressources

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Introduction du Binaire au Décimal
(1/12)

Cette vidéo est la présentation et la description des nombres binaires. Il s'agit de l'étude des tables de correspondance entre décimal et binaire. Les normes et le vocabulaire sont décrits selon l'utilisation et l'usage. Cette présentation est importante pour effectuer les tests de conformité des résultats binaires.

Pourquoi le binaire
(2/12)

Cette vidéo est la présentation de l'utilité des binaires en informatique.
Cette approche permet de savoir comment les données sont conservées voire véhiculées dans un ordinateur. Du vocabulaire et des conditions liées aux nombres binaires sont proposés.

Du décimal au binaire
(Part 1/2) (3/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme de transformation d'un nombre décimal en un nombre binaire par la méthode de la division par la base, soit la méthode de la division par 2. La vérification et la véracité des transformations en base 2 (binaire) se font à l'aide de la table de correspondance.

Du décimal au binaire
(Part 2/2) (4/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme d'écriture de transformation d'un nombre décimal en un nombre binaire.
Le principe de l'algorithme est décrit pas à pas. Les exemples sont réalisés en déroulant les étapes de l'algorithme.



Addition de deux nombres en binaire
(5/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme d'addition des nombres binaires.
Le calcul se fait en utilisant la méthode des bases. D'abord, il y a une présentation de la méthode de soustraction puis l'utilisation de la méthode au travers d'un exemple.
La vérification et la véracité des calculs en base 2 (binaire) se font en passant à la base 10 (décimal).



La soustraction en binaire
(6/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme de soustraction des nombres binaires. Le calcul se fait en utilisant la méthode des bases. Le calcul est direct sans passer par une transformation des valeurs à soustraire en valeurs négatives puis addition. D'abord, il y a une présentation de la méthode de soustraction puis l'utilisation de la méthode au travers d'un exemple. La vérification et la véracité des calculs en base 2 (binaire) se font en passant à la base 10 (décimal).

La multiplication en binaire
(7/12)

Cette vidéo est la présentation d'algorithme de multiplication des nombres binaires. Dans un premier temps, le calcul se fait en utilisant la méthode des bases appliquée aux nombres binaires. Puis la multiplication se fait avec l'algorithme de l'addition/décalage appliqué aux nombres binaires. Chaque algorithme est présenté à l'aide d'un exemple. La vérification et la véracité des calculs en base 2 (binaire) se font en passant par la base 10 (décimal).

La division en binaires
(8/12)

Cette vidéo est la présentation d'algorithme de division des nombres binaires. Dans un premier temps, le calcul se fait en utilisant la méthode des bases appliquée aux nombres binaires. Puis, la division se fait avec l'algorithme quotient/reste. Chaque algorithme est présenté à l'aide d'un exemple. La vérification et la véracité des calculs en base 2 (binaire) se font en passant par la base 10 (décimal).


Négatif, valeur absolue signée
(9/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme de création des binaires négatifs. L'algorithme utilisé se nomme valeur absolue signée. La création d'un binaire négatif est faite en déroulant l'algorithme au travers d'exemples. La vérification et la véracité des transformations en base 2 (binaire) se font en passant par la base 10 (décimal).

Négatif, complément à 1
(10/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme de création des binaires négatifs.
L'algorithme utilisé se nomme complément à 1. La création d'un binaire négatif est faite en déroulant l'algorithme au travers d'un exemple.


Négatif, complément à 2
(11/12)

Cette vidéo est la présentation d'un algorithme de création des binaires négatifs.
L'algorithme utilisé se nomme complément à 2. La création d'un binaire négatif est faite en déroulant l'algorithme au travers d'exemples. La vérification et la véracité des créations en base 2 (binaire) se font en passant à la base 10 (décimal).




Le complément à 2
(12/12)

Cette vidéo est la présentation des additions, soustractions, en utilisant des nombres binaires complémentés à 2. Cette vidéo est l'occasion de parler des limites des codages et de la présentation de données complémentaires utilisées dans les ordinateurs, comme les débordements et les dépassements. Il faut savoir que ces données complémentaires sont stockées dans un ordinateur, le registre d'états. La vérification et la véracité des calculs en base 2 (binaire) se font en passant à la base 10 (décimal).

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