Les fondements de l’informatique
1. Architecture de Von Neumann
Un ordinateur est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des informations qu’on appelle des
données et capable de faire "tourner" des programmes, c’estàdire une suite ou séquence d’instructions
programmées à l’avance et qu’il va dérouler du début à la fin dans le but d’obtenir des résultats. Pour comprendre
comment un ordinateur peut dérouler un programme, il faut étudier un peu plus en détail son fonctionnement.
C’est Von Neumann qui a défini en 1944 l’architecture des ordinateurs modernes encore largement utilisée aujourd’hui
(avec des variantes cependant). L’architecture de Von Neumann (issue des travaux de Turing dont il sera question plus
loin) décompose l’ordinateur en quatre parties distinctes :
Les instructions du programme sont présentes dans la mémoire. L’unité de contrôle va prendre la première instruction
du programme et l’exécuter. Si l’instruction est par exemple d’additionner deux nombres, elle va demander à l’UAL de
prendre ces deux nombres en mémoire et de les additionner et éventuellement de placer le résultat dans une nouvelle
case. Puis l’UC passe à l’instruction suivante. Si elle consiste à afficher ce résultat, alors l’UC va lire le contenu de la
mémoire à l’adresse où est placé le résultat, puis va envoyer le résultat via le composant d’E/S adéquat. Et ainsi de
suite. Au final le déroulement d’un programme au sein de l’ordinateur est le suivant :
q l’UC extrait une instruction de la mémoire,
q analyse l’instruction,
q recherche en mémoire les données concernées par l’instruction,
q déclenche l’opération adéquate sur l’ALU ou l’E/S,
q range le résultat dans la mémoire.
1. L’Unité Arithmétique et Logique UAL (ALU en anglais) est l’organe de l’ordinateur qui
exécute les calculs : additions, soustractions, multiplications, divisions, modulos, gestion des
signes (positif, négatif), opérations logiques (booléenne), comparaisons, parfois rotations et
décalages de valeurs (toujours dans le cadre d’une logique booléenne). Il existe des UAL
spécialisées dans les nombres à virgule flottante, d’autres dans des traitements complexes
comme les logarithmes, les inversions, les racines, les vecteurs, les calculs trigonométriques,
etc. Certaines documentations lui rajoutent quelques registres (petites cases mémoires
intégrées à l’UAL) et lui donnent le nom de processeur (CPU).
2. L‘Unité de ContrôleUC (CU en anglais), à ne pas confondre avec Unité Centrale, contrôle le
séquençage des opérations, autrement dit le déroulement du programme. Elle prend ses
instructions dans la mémoire et donne ses ordres à l’UAL. Les résultats retournés peuvent
influer sur le séquençage. L’UC passe alors à l’instruction suivante ou à une autre instruction
telle que le programme lui ordonne d’effectuer.
3. La mémoire peut être décrite comme une suite de petites cases numérotées, chaque case
pouvant contenir une petite information (petite dans le sens où la taille de chaque case est
fixe). Cette information peut être une instruction ou un morceau d’instruction du programme
(une instruction peut occuper plusieurs cases) ou une donnée (nombre, caractère, ou
morceau de ceuxci). C’est l’UC qui a comme rôle central de contrôler l’accès à la mémoire
pour le programme et les données. Chaque numéro de case est appelé une adresse. Pour
accéder à la mémoire, il suffit de connaître son adresse. Les instructions du programme pour
l’UC et les données pour l’UAL sont placées dans des zones différentes de la même mémoire
physique.
4. Les Entrées/Sorties E/S (I/O en anglais) permettent de communiquer avec le monde
extérieur et donc vous : ce peut être un clavier pour entrer les données, et un écran pour
afficher les résultats. Il permet à l’ordinateur d’être interactif.
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© ENI Editions - All rigths reserved - Jonifar lina
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1. Architecture de Von Neumann
Un ordinateur est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des informations qu’on appelle des
données et capable de faire "tourner" des programmes, c’estàdire une suite ou séquence d’instructions
programmées à l’avance et qu’il va dérouler du début à la fin dans le but d’obtenir des résultats. Pour comprendre
comment un ordinateur peut dérouler un programme, il faut étudier un peu plus en détail son fonctionnement.
C’est Von Neumann qui a défini en 1944 l’architecture des ordinateurs modernes encore largement utilisée aujourd’hui
(avec des variantes cependant). L’architecture de Von Neumann (issue des travaux de Turing dont il sera question plus
loin) décompose l’ordinateur en quatre parties distinctes :
Les instructions du programme sont présentes dans la mémoire. L’unité de contrôle va prendre la première instruction
du programme et l’exécuter. Si l’instruction est par exemple d’additionner deux nombres, elle va demander à l’UAL de
prendre ces deux nombres en mémoire et de les additionner et éventuellement de placer le résultat dans une nouvelle
case. Puis l’UC passe à l’instruction suivante. Si elle consiste à afficher ce résultat, alors l’UC va lire le contenu de la
mémoire à l’adresse où est placé le résultat, puis va envoyer le résultat via le composant d’E/S adéquat. Et ainsi de
suite. Au final le déroulement d’un programme au sein de l’ordinateur est le suivant :
q l’UC extrait une instruction de la mémoire,
q analyse l’instruction,
q recherche en mémoire les données concernées par l’instruction,
q déclenche l’opération adéquate sur l’ALU ou l’E/S,
q range le résultat dans la mémoire.
1. L’Unité Arithmétique et Logique UAL (ALU en anglais) est l’organe de l’ordinateur qui
exécute les calculs : additions, soustractions, multiplications, divisions, modulos, gestion des
signes (positif, négatif), opérations logiques (booléenne), comparaisons, parfois rotations et
décalages de valeurs (toujours dans le cadre d’une logique booléenne). Il existe des UAL
spécialisées dans les nombres à virgule flottante, d’autres dans des traitements complexes
comme les logarithmes, les inversions, les racines, les vecteurs, les calculs trigonométriques,
etc. Certaines documentations lui rajoutent quelques registres (petites cases mémoires
intégrées à l’UAL) et lui donnent le nom de processeur (CPU).
2. L‘Unité de ContrôleUC (CU en anglais), à ne pas confondre avec Unité Centrale, contrôle le
séquençage des opérations, autrement dit le déroulement du programme. Elle prend ses
instructions dans la mémoire et donne ses ordres à l’UAL. Les résultats retournés peuvent
influer sur le séquençage. L’UC passe alors à l’instruction suivante ou à une autre instruction
telle que le programme lui ordonne d’effectuer.
3. La mémoire peut être décrite comme une suite de petites cases numérotées, chaque case
pouvant contenir une petite information (petite dans le sens où la taille de chaque case est
fixe). Cette information peut être une instruction ou un morceau d’instruction du programme
(une instruction peut occuper plusieurs cases) ou une donnée (nombre, caractère, ou
morceau de ceuxci). C’est l’UC qui a comme rôle central de contrôler l’accès à la mémoire
pour le programme et les données. Chaque numéro de case est appelé une adresse. Pour
accéder à la mémoire, il suffit de connaître son adresse. Les instructions du programme pour
l’UC et les données pour l’UAL sont placées dans des zones différentes de la même mémoire
physique.
4. Les Entrées/Sorties E/S (I/O en anglais) permettent de communiquer avec le monde
extérieur et donc vous : ce peut être un clavier pour entrer les données, et un écran pour
afficher les résultats. Il permet à l’ordinateur d’être interactif.
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