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Syllabus ARCH2
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Crédits : 4

ARCH2
Architecture des ordinateurs 2
Computers architecture 2

Coef : 4
VH Cours : 30.00
VH TD : 30.00
Pré-requis :
UEF1.2 : ARCHITECTURE DES ORDINATEURS 1

Ingénierie des Compétences

Familles de Compétences
  • CF7 : Concevoir, mettre en œuvre et administrer des infrastructures complexes et réparties
Type de compétence: TEC : Technique, MET : Méthodologique, MOD : Modélisation, OPE : Opérationnel,
Niveau de compétence:
Base Intermédiaire Avancé


Famille de Compétence Compétence Elément de Compétence Type
CF7 C7.3: Analyser l'architecture d'un ordinateur et concevoir des cirduits de base C73.4: Analyser les composants d'un ordinateur et leurs fonctions OPE
C73.7: Analyser l'exécution d'un programme en langage machine sur une architecture de Von Neumann TEC
C73.8: Analyser le fonctionnement de l'unité de contrôle TEC
C73.6: Analyser les mécanismes de base permettant à un ordinateur de communiquer (entrées/sortes, interruptions) TEC
C73.5: Concevoir des circuits à base de composants mémoires, dans le but de résoudre des problèmes particuliers de stockage, et de récupération de l’information TEC

Description du programme de la matière

Objectifs:

A l’issue de ce cours, l’étudiant doit être capable de concevoir un calculateur élémentaire.
Il doit en particulier :
connaître le rôle de chaque composant dans le chemin de données d’un calculateur.
maîtriser le cheminement de l’information dans les circuits de base et connaître le fonctionnement de l’unité de contrôle (séquenceur).
comprendre les mécanismes de base permettant à un calculateur de communiquer (entrées/sorties et systèmes d’interruption).

Contenu:

I- LES MEMOIRES (15 heures)
Introduction
Technologie des mémoires à semi-conducteurs
Les mémoires mortes
Les ROM (Read Only Memory)
Les PROM (Programmable ROM)
Les EPROM (Erasable PROM) et EEPROM (Electrically Erasable PROM)
Applications des mémoires mortes
Les mémoires vives à accès aléatoire
Les RAM statiques
Les RAM dynamiques
Les mémoires à accès séquentiel
Les mémoires FIFO (First In First Out)
Les mémoires LIFO (Last In First Out)
Les mémoires associatives
Description d'une mémoire associative
Opérations sur une mémoire associative
Applications des mémoires associatives
Exemples d'utilisation d'une mémoire associative
Les mémoires cache ou mémoires tampon
Principe des mémoires cache
Principe de calcul des adresses physiques
Remplacement d'une information
Ecriture en mémoire cache
Taille de la mémoire cache

II- ORGANES LIES A UNE OPERATION D’ENTREE/ SORTIE (3 heures)
Introduction
Le périphérique
Principaux types de périphériques
Quelques exemples de périphériques
Le contrôleur de périphérique
Architecture d'un contrôleur
Interface de dialogue avec l'unité centrale
Interface de dialogue avec le périphérique
Ordres exécutés par un contrôleur

III- LES MODES D’ENTREE / SORTIES (3 heures)
Introduction
Modes d'entrées / sorties
Le mode programmé
Mode par test d'état
Mode par interruption
L'accès direct mémoire (DMA)
Canal d'Entrées/Sorties
Programme canal
Architecture du canal
Canal sélecteur et canal multiplexeur

IV- LES SYSTEMES D’INTERRUPTION (3 heures)
Introduction
Différentes causes d'interruption
Les interruptions internes ou déroutements
Les interruptions d'entrées/sorties
Les interruptions matériels
Détection et prise en compte d'une interruption dans un système simple
Détection d'une interruption
Sauvegarde du contexte
Recherche de la cause de l'interruption
Acquittement de l'interruption
Traitement de l'interruption
Restauration du contexte du programme interrompu
Les systèmes hiérarchisés d'interruptions
Inhibition, masquage et validation
Détection et prise en compte d'une interruption dans un système hiérarchisé
Codage des niveaux
Interruptions vectorisées

V- LE SEQUENCEUR (3 heures)
Introduction
Le séquenceur câblé
Le séquenceur micro-programmé

RECOMMANDATIONS :
En l’absence de véritables systèmes de développement, et de cartes, il est indispensable de disposer de logiciels de simulation pour effectuer les travaux pratiques proposés.
Le contrôle continu devrait se faire en séances de travaux dirigés. Prendre des exercices non corrigés et demander aux étudiants de les résoudre en un temps limité. Il sera possible ainsi d’encourager les étudiants à mieux préparer leurs séries d’exercices et de revoir leurs cours avant la séance de TD. La note finale serait, une moyenne des épreuves écrites, des travaux pratiques, et des notes de travaux dirigés.

Travail Personnel:

TP sur chapitre ROM.
TP sur chapitre Mémoires associatives.
Exposé sur chapitre Organes d'E/S.
TP sur chapitre Interruption.
Il serait également intéressant de démonter des ordinateurs et de montrer les différents composants aux étudiants en les aidant à démonter puis remonter monter un disque, une barrette mémoire, une alimentation, une carte mère…

Bibliographie:

M. De Blasi, "Computer architecture", Addison Wesley 1991.
M. Burrell, "Fundamentals of Computer Architecture", Editor: Palgrave Macmillan, 2003.
B.S. Chalk, Robert Hind and Antony Carter, "Computer Organization and Architecture", Editor: Palgrave Macmillan, 2nd edition, 2003.
I. Englander, "The Architecture of Computer Hardware and System Software: An Information Technology Approach", Third edition, Bentley College, Wiley Publishers, 2003.
M. Ercegovac, T. Lang and J. Moreno, "Introduction to Digital Systems", Wiley Publishers, 1999.
J.L. Henessy and D.A. Patterson, "Architecture des Ordinateurs", International Thompson Publishing, 2006.
Vincent P. Heuring and Harry F. Jordan, "Computer Systems Design and Architecture", International Edition, Editor: Prentice-Hall, 2nd edition, 2003.
M. Koudil et S.L. Khelifati, "Structure des ordinateurs, autour du processeur", O.P.U., 3ème édition, 2004.
M. Morris Mano and Charles Kime, "Logic and Computer Design Fundamentals", Editor: Prentice Hall, 3rd edition, 2003.
J.F. Maquiné, "Comprendre la mémoire cache", 2000. http://www.hardware.fr
S. Martel, "Architecture des ordinateurs", École Polytechnique de Montréal, 2002
M. Morris Mano and C.s Kime, "Logic and Computer Design Fundamentals", Editor: Prentice Hall, 3rd edition, 2003.
E. Sanchez, "Types et performances des processeurs", Ecole Polytechnique de Lausanne, 2003.
W. Stallings, "Computer organization and Architecture, Designing for performance", Sixth edition, Prentice Hall, 2003.
A. Tanenbaum, "Architecture de l’ordinateur", InterEditions 1991
S. Tisserant, "Architecture des ordinateurs", 2003.http://marpix1.in2p3.fr/calo/my-web/archi/archi.html

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