Fiche de révision Une machine programmable

Électronique numérique

• L’électronique est une branche de la physique qui s’intéresse à l’utilisation de l’électricité comme support d’information .
• l’électronique numérique s’intéresse aux grandeurs discrètes ;
• l’électronique analogique s’intéresse aux grandeurs continues.
• L’information est codée dans les propriétés du signal électrique.
• Une porte logique est un dispositif électronique implémentant une fonction booléenne ($\text{ET}$, $\text{OU}$, $\text{NON}$).
• Inventé en 1948, le transistor remplace rapidement les composants mécaniques des calculateurs dans la composition des portes logiques.
• En 1958, l’invention du circuit intégré, en réduisant la taille des composants électroniques, fait exploser l’usage de l’informatique.
• Un circuit combinatoire est l’assemblage de différentes portes logiques permettant de réaliser des fonctions booléennes complexes sur plusieurs entrées. Il correspond à la fonction booléenne : $(\text{A}\lor\text{B})\land\text{C}$
• Un circuit imprimé est un circuit conducteur gravé sur une plaque rigide, qui réunit plusieurs composants et circuits intégrés.
• Les circuits imprimés permettent d’implémenter les circuits combinatoires.

Architecture séquentielle : architecture de Von Neumann

L’ordinateur moderne

• Ce sont les machines électroniques correspondant au modèle de von Neumann, ou aux modèles dérivés de celui-ci, que l’on appellera ordinateur.
• Ce modèle correspond au schéma suivant :

• La particularité de ce modèle est de traiter les données et les instructions de la même manière : comme des informations passées à l’ordinateur en entrée, stockées dans la mémoire de l’ordinateur et utilisés pour produire les résultats qui seront envoyés en sortie.

Le processeur

• Le processeur ou unité centrale de traitement est le cœur de l’ordinateur, la partie qui réalise les calculs en fonction des instructions données. Il est lui-même composé de deux sous-parties.
• Les processeurs sont aujourd’hui bien plus complexes et intègrent des éléments comme :
• les registres ;
• des unités de calcul en virgule flottante.

Propriété

Les processeurs se distinguent entre eux, notamment :

• par la fréquence de leur cycle d’horloge,
• par l’ensemble d’instructions de base qu’ils sont capables d’effectuer,
• et par la taille de leurs registres ($8$/$16$/$32$/$64$ bits), qui influe sur la taille des données.

• Au tournant des années 2000 apparaissent les processeurs multi-cœurs.

Parler avec un ordinateur

Langage machine

• Le langage machine est le code d’instructions et de données que comprend un processeur : c’est un langage binaire.
• Les informaticiens ont pris l’habitude :
• d’exprimer les données binaires en hexadécimal ;
• de se doter d’un code plus explicite pour les instructions.

Assemblage

• Le langage d’assemblage est le langage qui représente le langage machine sous une forme lisible par un humain.
• Un programme assembleur est un programme qui permet à un ordinateur de transformer automatiquement des instructions écrites en langage assembleur en suite d’instructions en langage machine.
• L’assembleur devient le premier langage de programmation.

Niveaux de langage

• On dit du langage assembleur que c’est un langage de bas niveau : il est très proche du fonctionnement du processeur.
• Après le langage assembleur, apparaissent de nombreux autres langages fonctionnant sur le même principe, mais à des niveaux supérieurs, c’est-à-dire plus proches d’un langage humain :
• Langage de programmation
• Compilation
• Plus la syntaxe du langage est éloignée de la syntaxe du langage assembleur de la machine, plus on parle de langage de haut niveau.