Architectures et Composants Clés d'un Ordinateur

L'Architecture d'un Ordinateur

L'architecture d'un ordinateur définit l'ensemble de ses composants, leurs fonctions et la communication entre eux, leur permettant de fonctionner de manière coordonnée.

Architecture de von Neumann

Dans l'architecture de von Neumann, le programme et les données sont stockés dans la même mémoire. L'ordinateur lit les informations depuis cette mémoire et les interprète soit comme des instructions, soit comme des données. L'utilisation d'un bus unique pour les données et les instructions ralentit la vitesse de réponse, car la mémoire ne peut pas rechercher une nouvelle instruction tant que le transfert de données de l'instruction précédente n'est pas terminé.

Contraintes de l'architecture de von Neumann

• Limitation de la longueur des instructions : La taille est contrainte par le bus de données, ce qui oblige le microprocesseur à effectuer plusieurs accès en mémoire pour trouver des instructions complexes.
• Limite de vitesse : Le bus unique pour les données et les instructions empêche l'accès simultané aux deux, ce qui ne permet pas de superposer les temps d'accès et ralentit le fonctionnement.

Architecture Harvard

Ce modèle connecte l'unité centrale de traitement (CPU) à deux mémoires distinctes (une pour les instructions et une pour les données) via deux bus différents. Ces bus étant totalement indépendants, le processeur peut accéder simultanément et de manière indépendante à la mémoire d'instructions et à la mémoire de données. Celles-ci peuvent donc avoir des contenus et des longueurs différents à la même adresse.

Avantages de l'architecture Harvard

• Optimisation de la taille des instructions : La taille des instructions n'est pas liée à celle des données. Elle peut donc être optimisée pour que chaque instruction occupe un seul emplacement en mémoire, ce qui augmente la vitesse et réduit la durée du programme.
• Superposition des accès : Le temps d'accès aux instructions peut être superposé à celui des données, ce qui se traduit par une plus grande vitesse d'exécution pour chaque opération.

Architecture Multiprocesseur

L'objectif de cette architecture est d'accroître la capacité de traitement des ordinateurs en utilisant plusieurs processeurs pour exécuter des tâches et des processus. Un ordinateur doté de plus d'un processeur est dit à architecture multiprocesseur.

Modes de fonctionnement

• Mode autonome : Chaque microprocesseur exécute un programme différent. Une interconnexion existe entre les systèmes.
• Mode parallèle : Plusieurs microprocesseurs collaborent pour exécuter un seul programme, partageant les ressources du système.

Composants de Base d'un Ordinateur

• Carte mère : Le circuit imprimé principal qui héberge et connecte le CPU et les autres composants essentiels du système.
• CPU (Central Processing Unit) : Le microprocesseur principal qui contrôle le fonctionnement du système. Un ordinateur peut en avoir un ou plusieurs.
• RAM (Random Access Memory) : Mémoire vive qui stocke temporairement les instructions et les données utilisées par un programme. C'est une mémoire volatile.
• Disque dur / Stockage : Dispositif intégré à l'ordinateur permettant de sauvegarder des informations de manière permanente.
• Slots d'extension : Connecteurs sur la carte mère permettant d'ajouter des cartes pour étendre les fonctionnalités du système ou pour la communication entre processeurs.
• Ports d'Entrées/Sorties (E/S) : Connexions externes pour brancher divers périphériques.
• Alimentation : Dispositif qui transforme le courant du réseau électrique pour alimenter les différents composants du système.
• Système de refroidissement : Ensemble de composants (ventilateurs, radiateurs) destinés à maintenir une température de fonctionnement optimale.
• Lecteurs de stockage amovibles : Périphériques pour lire des supports comme les CD, DVD ou clés USB.
• Périphériques : Incluent le clavier, la souris, l'écran, ainsi que les périphériques de communication comme les modems, les cartes réseau et les imprimantes.