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ORDINATEURS

Principes de fonctionnement d'un processeur

Un ordinateur, selon le modèle de John von Neumann, contient un assemblage de processeurs, de mémoires et de périphériques d'entrée/sortie interconnectés. Le processeur, ou unité centrale, peut être à juste titre considéré comme le « cerveau » de l'ordinateur, car tout se passe sous son contrôle. Dans un processeur, les informations sont représentées en binaire (codées sur deux états), car il est beaucoup plus simple de concevoir, de réaliser et d'utiliser des composants de base fonctionnant sur deux états physiquement quantifiables.

Le processeur traite les programmes en chargeant les instructions depuis la mémoire, en les décodant et en les exécutant les unes après les autres. Les instructions d'un processeur peuvent être grossièrement classées en trois catégories : les instructions de calcul arithmétique et logique, les instructions d'accès mémoire (lecture ou écriture d'une information en mémoire) et les instructions de saut (conditionnel ou inconditionnel) qui permettent d'effectuer les tests et les boucles indispensables à tout algorithme.

Pour des raisons évidentes de performances, cet organe central est réalisé en électronique numérique, la technologie offrant aujourd'hui le maximum de vitesse et de souplesse d'utilisation. L'unité centrale contient des ressources matérielles de calcul, de mémorisation et de séquencement, toutes exprimées sous forme de composants numériques aux interfaces clairement définies.

Les constituants de base

L'exécution d'une instruction fait appel à deux catégories principales de constituants de base : les opérateurs de mémorisation qui fournissent les opérandes et conservent le résultat, et les opérateurs combinatoires qui permettent d'élaborer, à partir des opérandes, un résultat partiel ou définitif.

Registre

Un registre sur n bits permet de mémoriser un mot d'information sur n bits dans l'unité centrale. Ce constituant de base dispose de trois entrées et d'une sortie. Le registre reçoit en entrée le mot binaire à mémoriser, le signal de commande, le signal d'horloge et délivre en sortie la valeur mémorisée. Le signal de commande indique si le registre doit ou non mémoriser la nouvelle donnée présente sur son entrée ; le signal d'horloge définit sa fréquence de fonctionnement.

Mémoire

Une mémoire est un ensemble de cases identiques, chacune d'elles pouvant mémoriser un élément d'information. Chaque case mémoire (ou mot mémoire) est désignée par son numéro, l' adresse.

Une mémoire est caractérisée par deux grandeurs indépendantes l'une de l'autre : sa capacité, exprimée en nombre de mots, et sa longueur de mot, dont les valeurs courantes sont des puissances de 2 (8, 16, 32 bits,...).

Sur un mot mémoire désigné par la valeur de l'adresse, deux opérations peuvent être effectuées : une lecture (consultation du contenu d'une case, sans modification de l'information qu'elle contient) et une écriture (remplacement du contenu d'une case, l'ancien contenu étant perdu).

Une mémoire possède des entrées d'adresse, des entrées et sorties d'informations (souvent confondues), ainsi qu'une entrée de commande définissant l'opération à effectuer (lecture ou écriture).

Le temps d'accès d'une mémoire est l'intervalle de temps séparant la désignation d'un mot mémoire (positionnement de l'adresse) de la disponibilité de son contenu sur les sorties lors d'une opération de lecture.

Unité arithmétique et logique

Une unité arithmétique et logique permet de combiner deux opérandes de n bits pour obtenir un résultat sur n bits. Cette unité comporte deux groupes d'entrées de n bits correspondant aux opérandes et n sorties ou plus correspondant au[...]

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Écrit par

  • : maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, ingénieur de l'École polytechnique féminine, docteur-ingénieur
  • : professeur, Sorbonne université

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Classification

Pour citer cet article

Danièle DROMARD et François PÊCHEUX. ORDINATEURS [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Machine à calculer de Charles Babbage - crédits : AKG-images

Machine à calculer de Charles Babbage

AKG-images

E.N.I.A.C. - crédits : AKG-images

E.N.I.A.C.

AKG-images

John von Neumann - crédits : Bettmann/ Getty Images

John von Neumann

Bettmann/ Getty Images

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Autres références

  • COMMERCIALISATION DES PREMIERS ORDINATEURS

    • Écrit par Pierre MOUNIER-KUHN
    • 216 mots

    En Grande-Bretagne, une grande machine développée à l'université de Manchester, M.A.D.M. (Manchester Automatic Digital Machine), sert de prototype au Mark-1, ordinateur mis au point par la firme Ferranti et commercialisé dès 1951. En même temps, aux États-Unis, John P. Eckert et John W. Mauchly,...

  • PREMIERS ORDINATEURS - (repères chronologiques)

    • Écrit par Pierre MOUNIER-KUHN
    • 1 108 mots

    1904 Le Britannique John Ambrose Fleming invente la diode, premier tube à vide comportant deux électrodes, qui permet de capter et de redresser un signal radio.

    1906 L'Américain Lee De Forest invente la triode, tube à vide à trois électrodes, qui permet d'amplifier un faible courant électrique....

  • AIKEN HOWARD HATHAWAY (1900-1973)

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 506 mots

    L’Américain Howard Aiken fut un des pionniers de l'informatique, concepteur de l'IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) encore appelé Harvard Mark I.

    Après avoir suivi les cours d'une école technique tout en travaillant la nuit, Howard Hathaway Aiken, né le 9 mars 1900 à...

  • APPLE

    • Écrit par Pierre MOUNIER-KUHN
    • 2 547 mots
    • 2 médias

    Archétype des start-up de la Silicon Valley, la société américaine Apple, fondée en 1976, a gagné fortune et célébrité par ses innovations de rupture, de l’ordinateur Macintosh au téléphone portable iPhone et à la tablette numérique iPad. Associée au talent visionnaire de son président historique,...

  • APPRENTISSAGE PROFOND ou DEEP LEARNING

    • Écrit par Jean-Gabriel GANASCIA
    • 2 645 mots
    • 1 média

    Apprentissage profond, deeplearning en anglais, ou encore « rétropropagation de gradient »… ces termes, quasi synonymes, désignent des techniques d’apprentissage machine (machine learning), une sous-branche de l’intelligence artificielle qui vise à construire automatiquement des connaissances...

  • ARCHITECTURE CONTEMPORAINE - Construire aujourd'hui

    • Écrit par Antoine PICON
    • 6 531 mots
    • 3 médias
    Grande Arche de la Défense - crédits : Doug Armand/ The Image Bank/ Getty Images
    Bien que des pionniers comme Nicholas Negroponte aient prophétisé l'adoption del'ordinateur par les architectes dès la fin des années 1960, celui-ci ne s'est véritablement généralisé dans les agences d'architecture et les écoles qu'au cours des années 1990. Il fait aujourd'hui figure d'outil indispensable...
  • Afficher les 72 références

Voir aussi

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