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.
Les bases d'électronique numérique
Le codage des informations
Les circuits électroniques (généralités)
- Les portes logiques
- Les transistors et portes logiques
- Les circuits combinatoires
- Les circuits séquentiels
- Les circuits synchrones
Les circuits électroniques courants
- Les circuits de sélection
- Les circuits de calcul logique et bit à bit
- Les circuits de décalage et de rotation
- Les circuits de comparaison
- Les circuits de calcul entier
- Les circuits de calcul flottant
- Les circuits de correction d'erreur
- Les circuits de génération d'aléatoire
- Les circuits de conversion analogique-numérique
L'architecture minimale d'un ordinateur
- L'architecture de base d'un ordinateur
- La performance d'un ordinateur
- La consommation d'énergie d'un ordinateur
La mémoire principale
La micro-architecture d'une mémoire
- Les cellules mémoires
- Le plan mémoire
- L'interface avec le bus mémoire
- Le contrôleur mémoire interne
- Les mémoires évoluées
Les mémoires adressables (ROM et RAM)
- Les mémoires ROM : Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash
- Les mémoires DRAM asynchrones : FPM et EDO-RAM
- Les mémoires DRAM synchrones : SDRAM et DDR
- Les barrettes de mémoire
- Le contrôleur mémoire externe
Les mémoires non-adressables
Les mémoires de masse
Les mémoires de masse magnétiques
Les mémoires de masse électroniques, optiques et mécaniques
Le processeur
L'architecture externe
- Langage machine et assembleur
- L'encodage des instructions
- Les jeux d'instructions
- Le modèle mémoire : alignement et boutisme
- Les registres du processeur
- Un exemple de jeu d'instruction : l'extension x87
La micro-architecture
Les entrées-sorties
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 périphériques et composants communs des PCs
La hiérarchie mémoire
La mémoire virtuelle
La mémoire cache
Le parallélisme d’instructions
Dépendances et pipeline
- Interruptions et pipeline
- Les dépendances de contrôle
- Les dépendances de données
- Les dépendances structurelles
Exécution dans le désordre
- L'exécution dans le désordre
- Fenêtres d’instruction et stations de réservation
- Le renommage de registres
- La désambigüisation de la mémoire
Émission multiple
Les jeux d’instructions spécialisés pour la performance / une application
Les architectures spécialisées pour le parallélisme
- Les architectures découplées
- Les architectures actionnées par déplacement
- Les architectures dataflow
Les architectures dédiées
- Les processeurs de traitement du signal
- Les architectures pour langages fonctionnels
- Les architectures à capacités
- Les architectures tolérantes aux pannes
- Les architectures stochastiques
- Les architectures neuromorphiques
- Les architectures pour le machine learning
Les architectures parallèles
Le parallélisme de tâches
- Les architectures multiprocesseurs et multicœurs
- Les architectures multithreadées et Hyperthreading
- Les architectures distribuées, NUMA et COMA
Le parallélisme de données
Annexes
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.
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