Comprendre l’architecture des ordinateurs moderne

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les principes fondamentaux de l'architecture des ordinateurs et leur fonctionnement à bas niveau.
• Maîtriser l'organisation interne d'un PC, incluant le processeur, le langage machine et les mécanismes d'exécution.
• Analyser le rôle du BIOS et des fonctions de base du système d'exploitation dans le démarrage et la gestion des ressources.
• Étudier les mécanismes de communication entre l'ordinateur et les périphériques (entrées/sorties).
• Explorer le fonctionnement des principaux périphériques (écran, clavier, disques durs, CD-ROMs) et leur intégration dans le système.
• Comparer les différentes architectures de processeurs (CISC vs RISC) et leurs applications dans les systèmes modernes.
• Acquérir une vision globale des architectures actuelles, y compris les stations de travail et les systèmes embarqués.

Public cible

Ce cours s'adresse principalement aux étudiants en informatique, en génie logiciel ou en électronique, ainsi qu'aux professionnels souhaitant approfondir leur compréhension du matériel informatique. Il est également adapté aux autodidactes passionnés par le fonctionnement interne des ordinateurs. Une connaissance de base en programmation ou en électronique est un atout, mais n'est pas obligatoire, car le cours se concentre sur les concepts fondamentaux plutôt que sur la programmation avancée.

Contenu détaillé

Le cours d'architecture des ordinateurs plonge dans les mécanismes essentiels qui régissent le fonctionnement des machines modernes. Contrairement à un cours de programmation, l'accent est mis sur la compréhension des couches matérielles et logicielles de bas niveau. Nous commencerons par une analyse approfondie de l'architecture du PC, en examinant le processeur, son jeu d'instructions et son langage machine. Vous découvrirez comment les instructions sont exécutées et comment les données sont traitées au niveau le plus élémentaire.

Ensuite, nous explorerons le rôle critique du BIOS et du système d'exploitation dans l'initialisation du matériel et la gestion des ressources système. Vous apprendrez comment ces composants interagissent pour assurer le bon fonctionnement de l'ordinateur dès son allumage. Une partie importante du cours sera consacrée aux entrées/sorties (E/S), en mettant en lumière les protocoles de communication entre le processeur et les périphériques externes.

Le cours abordera également le fonctionnement des périphériques courants tels que les écrans, claviers, disques durs et lecteurs optiques. Vous comprendrez leur intégration dans le système et les défis techniques liés à leur utilisation optimale. Enfin, nous passerons en revue les différentes architectures de processeurs, notamment les distinctions entre les architectures CISC (Complex Instruction Set Computer) et RISC (Reduced Instruction Set Computer), ainsi que leur impact sur les performances et l'efficacité énergétique.

Pour conclure, un panorama des architectures actuelles sera présenté, incluant les stations de travail, les serveurs et les systèmes embarqués. Ce cours de 110 pages offre une base solide pour quiconque souhaite maîtriser les fondements matériels de l'informatique.

Méthodologie

Le cours combine théorie et études de cas pratiques pour faciliter l'assimilation des concepts. Des schémas techniques et des exemples concrets illustrent les principes abordés. Des exercices d'analyse et des questions de réflexion sont proposés pour renforcer la compréhension. Ce format permet aux apprenants de relier les concepts théoriques aux applications réelles dans le domaine de l'architecture des ordinateurs.