Fonctionnement d'un ordinateur
Dans ce cours, vous allez apprendre quels sont les composants d'un ordinateur et comment ceux-ci fonctionnent. Ce cours commencera par des choses simples, comme le binaire, pour arriver progressivement jusqu'au fonctionnement des derniers processeurs, en passant par plein de choses passionnantes comme l'assembleur, les mémoires caches, etc. Ce cours est accessible à n'importe qui, sans prérequis, mais se veut cependant assez complet et riche en informations.
- L'auteur du livre tient à remercier vivement Dominus Carnufex et Vayel, qui se sont chargés de la relecture, de la correction orthographique du cours, et de bien d'autres choses encore. Merci à eux pour le travail titanesque qui a été fourni sur le cours.
Le codage des informations
Les circuits électroniques
Les circuits combinatoires
- Les circuits combinatoires
- Les circuits de masquage
- Les circuits de sélection
- Les circuits de calcul logique et bit à bit
Les circuits séquentiels
- Les bascules : des mémoires de 1 bit
- Les circuits synchrones et asynchrones
- Les registres et mémoires adressables
- Les circuits compteurs et décompteurs
- Les timers et diviseurs de fréquence
Les circuits de calcul et de comparaison
- Les circuits de décalage et de rotation
- Les circuits pour l'addition et la soustraction
- Les unités arithmétiques et logiques entières (simples)
- Les circuits pour l'addition multiopérande
- Les circuits pour la multiplication et la division
- Les circuits de calcul flottant
- Les circuits de comparaison
Les autres circuits
- Les circuits de correction d'erreur
- Les circuits de génération d'aléatoire
- Les circuits de conversion analogique-numérique
L'architecture d'un ordinateur
- L'architecture de base d'un ordinateur
- La hiérarchie mémoire
- La performance d'un ordinateur
- La loi de Moore et les tendances technologiques
- Les techniques de réduction de la consommation électrique d'un processeur
Les bus et liaisons point à point
- Les bus et liaisons point à point (généralités)
- Les liaisons point à point
- Les bus électroniques
- Quelques exemples de bus et de liaisons point à point
Les mémoires RAM/ROM
La micro-architecture d'une mémoire adressable
Les mémoires primaires
- Les mémoires ROM : Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash
- Les mémoires SRAM synchrones
- Les mémoires RAM dynamiques (DRAM)
- Le contrôleur mémoire externe
Les mémoires exotiques
Le processeur
L'architecture externe
- Langage machine et assembleur
- La pile d'appel et les fonctions
- Les interruptions et exceptions
- Les registres du processeur
- L'encodage des instructions
- Les jeux d'instructions
- Le modèle mémoire : alignement et boutisme
- Un exemple de jeu d'instruction : l'extension x87
La micro-architecture
- Les composants d'un processeur
- Le chemin de données
- L'unité de chargement et le program counter
- L'unité de contrôle
Les jeux d'instruction spécialisés ou exotiques
La mémoire virtuelle et la protection mémoire
- L'espace d'adressage du processeur
- Le partage de l'espace d'adressage : avec et sans multiprogrammation
- L'abstraction mémoire et la mémoire virtuelle
Les entrées-sorties et périphériques
- Les méthodes de synchronisation entre processeur et périphériques
- L'adressage des périphériques
- La mémoire virtuelle des périphériques
- La carte mère, chipset et BIOS
- Les périphériques et les cartes d'extension
Les mémoires de stockage
- Les mémoires de masse : généralités
- Les disques durs
- Les solid-state drives
- Les disques optiques
- Les technologies RAID
La ou les mémoires caches
Le parallélisme d’instructions
Le front-end
L’exécution dans le désordre
- Les dépendances de données et l'exécution dans le désordre
- Le renommage de registres
- La désambigüisation de la mémoire
- Le replay system du Pentium 4
L'émission multiple
Les architectures parallèles
- Les architectures parallèles
- Les architectures multiprocesseurs et multicœurs
- Les architectures multithreadées et Hyperthreading
- Les architectures distribuées, NUMA et COMA
- Les architectures à parallélisme de données
- Les architectures parallèles exotiques
Annexes
- Les mémoires historiques
- Le matériel réseau
- Les architectures tolérantes aux pannes
- Les architectures neuromorphiques
- Les circuits réversibles
Voir aussi
Sur wikilivres
- Les cartes graphiques, un livre du même auteur qui aborde spécifiquement l'architecture des cartes vidéo.
- Monter un PC, pour une approche bien plus pratique et utile.
- Les systèmes d'exploitation, un cours qui explique l'interaction entre systèmes d'exploitation et matériel. Le sujet (les systèmes d'exploitation) est si lié au matériel informatique qu'il peut être vu comme un prolongement du présent cours, ou tout du moins comme un très bon complément.
- Électronique numérique : logique, un cours d'électronique numérique, disponible sur Wikilivre. Un excellent complément pour les premiers chapitres du cours.
Liens divers
- Stack Computers: the new wave : un livre sur les architectures à pile.
- Capability-Based Computer Systems : un livre sur les architectures à capacités.
- Museum of analog computing. Ce site en anglais parle d'un sujet qui n'a pas été abordé dans ce livre : les calculateurs analogiques.