Transcription
Bonjour. Au cours de cette vidéo, nous allons découvrir ensemble l'histoire des ordinateurs et comment ils ont été développés au fil des époques.
La première question qui peut se poser avant de se lancer dans l'histoire des ordinateurs est la suivante : pourquoi nos aînés ont inventé l'ordinateur ? À l'origine, l'objectif de cette invention a été de toujours améliorer la précision du calcul et d'économiser le temps d'exécution de ce calcul. Actuellement, l'ordinateur nous permet aussi une grande facilitation des tâches du quotidien.
Figurez-vous que le premier ordinateur représentait une simple machine à calculer. Il était sous forme de boulier en bois, que l'on appelle aussi abaque, et a été créé en l'an 3000 avant Jésus-Christ. Il est évidemment très basique. C'est pour cela que les scientifiques l'ont amélioré au fil des années.
Par exemple, la première génération des ordinateurs a vu le jour entre 1940 et 1950. Un des ordinateurs les plus connus dans cette génération était le ENIAC (pour Electronic Numerical Integrator and Computer), qui pesait 27 tonnes et qui fonctionnait avec des tubes cathodiques et donc qui n'était pas binaire.
Ensuite, entre 1953 et 1955, l'arrivée du transistor a permis de remplacer les tubes cathodiques et a profondément révolutionné l'électronique. Les ordinateurs de cette deuxième génération sont devenus moins volumineux et moins gourmands en électricité, tout en dissipant moins de chaleur.
Dans les années 1960, les circuits électroniques ont accéléré la miniaturisation des ordinateurs et, par conséquent, la troisième génération des ordinateurs, appelée mini-ordinateur, a vu le jour. L'IBM System/360 en représente un exemple. À travers cette accélération et l'engouement suscité par la miniaturisation, les scientifiques de l'université de Berkeley ont inventé la première interface graphique avec souris en 1968.
Les micro-ordinateurs tels que nous les connaissons sont apparus avec la fabrication du microprocesseur sur un circuit intégré, composant dont nous allons en parler par la suite dans une prochaine séquence. En 1972, le premier micro-ordinateur Micral N avec un processeur Intel 8008 était né. Et en 1973, le centre de recherche Xerox PARC s'est basé sur toutes ces avancées scientifiques et techniques pour fabriquer le premier micro-ordinateur avec clavier, moniteur et souris, appelé Xerox Alto.
Donc, merci beaucoup pour votre attention et je vous donne rendez-vous dans la prochaine vidéo. Au revoir.
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Bonjour et bienvenue dans cette vidéo dans laquelle nous allons découvrir et comprendre l'architecture des ordinateurs. Nous pouvons nous lancer par la carte mère. Pourquoi me diriez-vous ? Tout simplement parce que c'est le composant central d'un ordinateur. En effet, elle permet de connecter tous les autres composants entre eux. Il faut noter que les cartes mères ne sont pas universelles, c'est-à-dire qu'elles ne fonctionnent qu'avec les microprocesseurs qui leur sont compatibles.
J'ai dit microprocesseur, mais qu'est-ce qu'un microprocesseur ? Vous pouvez le considérer comme le cerveau de l'ordinateur. Il permet d'exécuter les instructions dans un ordinateur. Sa vitesse est déterminée par sa fréquence en Hertz.
Un autre composant important de votre ordinateur est la mémoire vive ou la RAM (pour Random Access Memory). Ce composant permet de stocker les fichiers ou instructions courantes de votre session. Ainsi, un ordinateur ayant une capacité de RAM importante, par exemple supérieure à 4 Go, sera plus fluide et bloquera moins. Notons que la mémoire RAM permet de sauvegarder les informations uniquement si la machine est en marche. Lorsqu'elle sera éteinte, toutes les informations de la RAM seront supprimées.
À part la mémoire vive ou la RAM, l'ordinateur possède une mémoire morte qu'on appelle également ROM (pour Read Only Memory). Elle permet de stocker les informations ou instructions sans qu'elles soient détruites lors de la mise hors tension de l'ordinateur. Par exemple, les instructions nécessaires au démarrage de l'ordinateur sont stockés dans cette mémoire ROM.
Un autre composant essentiel de l'ordinateur est le disque dur. Ce dernier permet de stocker les informations d'une manière permanente. Il existe trois grandes familles de disques durs : des disques durs avec un branchement IDE, des disques durs avec un branchement SATA, et des disques durs avec un branchement SSD. Ces derniers permettent de sauvegarder les informations plus rapidement, mais ils sont plus fragiles, je parle évidemment des disques durs SSD.
Tous les composants ayant pour objectif de stocker une quantité d'information, telle que la RAM, ROM ou le disque dur, disposent d'une capacité de stockage. Celle-ci peut être exprimée en bit et en byte. En français, on dit octet. Alors, un bit correspond à une valeur binaire (0 ou 1). Un octet est équivalent à 8 bits. Vous aurez ainsi compris que toutes les informations de l'ordinateur sont codées en bit et donc en octet.
Merci pour votre attention et à bientôt.
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Bonjour. Cette vidéo est associée à la séquence numéro 3. Je présenterai la troisième section dédiée aux périphériques d'entrée et de sortie. Le schéma suivant présente le schéma fonctionnel d'un ordinateur. Nous pouvons remarquer que les différents périphériques sont liés à l'unité centrale de l'ordinateur.
Au cours de cette vidéo, vous allez découvrir les périphériques informatiques et leurs caractéristiques. Ainsi, la première question qu'on peut se poser est : qu'est-ce qu'un périphérique informatique ? Un périphérique informatique est un dispositif connecté à un système de traitement d'information centrale, comme un ordinateur, un smartphone, une console de jeu, et qui ajoute à ce dernier des fonctionnalités. En d'autres termes, un périphérique représente tout composant permettant de faire communiquer l'ordinateur avec le monde extérieur.
Il existe trois principaux types de périphériques : les périphériques d'entrée, les périphériques de sortie, et les périphériques d'entrée-sortie.
Commençons par les périphériques d'entrée. Un périphérique d'entrée est un périphérique informatique permettant de communiquer de l'information à un ordinateur. Parmi les périphériques d'entrée, nous pouvons citer en premier lieu le clavier. Ce dernier permet de saisir des informations dans l'ordinateur. Deuxième périphérique d'entrée est l'écran tactile. Grâce aux touches de l'écran tactile, nous pouvons saisir des informations à transmettre à l'ordinateur. Troisième périphérique d'entrée : la souris. Elle permet de pointer sur l'interface utilisateur, c'est-à-dire sur ce qui est affiché à l'écran, des éléments graphiques. Quatrième périphérique d'entrée : le scanner. Il a pour objectif la numérisation des documents ou des photos. Cinquième périphérique d'entrée que l'on peut citer est le microphone. Ce dernier permet d'enregistrer notre voix pour plusieurs applications possibles, comme le chant, les discussions de vive voix en ligne, et cetera. Le sixième périphérique d'entrée est la webcam. Elle permet de capturer les images et de les communiquer à l'ordinateur en temps réel. Elle est utilisée pour effectuer des visioconférences ou des discussions en ligne. Septième périphérique d'entrée : la manette de jeu. Ce dispositif permet de transmettre à l'ordinateur les actions effectuées par l'utilisateur lorsqu'il joue à un jeu vidéo. Huitième périphérique d'entrée, c'est le lecteur CD/DVD. Il permet de lire les informations à partir d'un support de stockage nommé CD-ROM ou DVD-ROM.
Le deuxième type de périphérique s'inscrit dans les périphériques de sortie. Un périphérique de sortie est un périphérique informatique permettant de transmettre les informations de l'ordinateur vers les utilisateurs. C'est-à-dire qu'il récupère l'information à partir de l'unité centrale de l'ordinateur et nous la transmet à nous. Nous pouvons citer par exemple l'écran ou le moniteur, qui permet de nous afficher de l'information provenant de l'ordinateur. Les haut-parleurs également, qui sont des dispositifs essentiels pour écouter les sons provenant de l'ordinateur. L'imprimante est également considérée comme un périphérique de sortie, car elle permet de reproduire des textes ou des images sur du papier. En d'autres termes, elle a la particularité de transformer la sortie en une sortie imprimée. Un autre périphérique de sortie que vous trouvez dans vos hi et le vidéoprojecteur. Ce dernier remplace généralement l'écran en projetant les informations provenant de l'ordinateur sur un mur ou un support blanc.
Le troisième type de périphérique informatique est associé aux périphériques d'entrée-sortie. Ce sont des périphériques particuliers, car ils se caractérisent par leur double fonctionnalité : introduction de l'information dans l'ordinateur, mais aussi faire ressortir l'information de l'ordinateur. Un des exemples les plus importants est le routeur. Il permet d'acheminer les informations du réseau Internet vers l'ordinateur et vice-versa. Le lecteur et graveur CD/DVD est aussi un dispositif d'entrée-sortie, car il permet de lire le contenu d'un CD ou DVD, mais aussi d'écrire dessus. Finalement, la clé USB, considérée aussi comme un support de stockage, représente bien un dispositif d'entrée-sortie du fait de sa capacité à transmettre des informations vers l'ordinateur, mais également à en récupérer.
Pour récapituler, nous avons découvert les types des périphériques informatiques ainsi que les dispositifs associés. Je vous remercie pour votre attention et vous donne rendez-vous pour la prochaine section de cette séquence.
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Bonjour. Bienvenue dans cette vidéo qui constitue la suite de la séquence 3, intitulée "Architecture matérielle et logicielle des ordinateurs". Dans cette vidéo, je vais présenter le deuxième grain ou la deuxième section intitulée "Architecture du microprocesseur".
Si vous visionnez cette vidéo, c'est que vous êtes probablement sur votre ordinateur ou votre smartphone. Comme vous le savez, ces dispositifs ont bouleversé notre existence, mais savez-vous quel est le composant électronique central qui se cache derrière ces machines et qui permet leur fonctionnement ? Dans cette vidéo, nous découvrirons l'architecture du microprocesseur ainsi que son fonctionnement.
Nous avons vu dans une séquence précédente qu'en 1945 fut créé le premier ordinateur entièrement électronique du nom d'ENIAC, fonctionnant avec des tubes à vide. Le problème était que ces tubes n'étaient pas fiables. En 1955, les choses vont changer avec l'invention du transistor. Le TRADIC (pour Transistor Digital Computer) qui sera le premier ordinateur à transistor. En effet, ces derniers sont des composants électroniques à semi-conducteurs qui sont beaucoup plus petits, plus fiables et qui consomment moins d'énergie.
Mais la grande révolution se produira au début des années 70 avec l'apparition des microprocesseurs, qui représentent un circuit intégré, fruit de la miniaturisation des composants électroniques sur une plaque de silicium de quelques centimètres carrés. Ce composant électronique a bouleversé la production des ordinateurs en réduisant le coût énergétique, en diminuant le coût de fabrication et surtout en augmentant la vitesse du calcul.
À l'origine, le circuit intégré a été créé en 1958 par Jack Kilby. Cet ingénieur en électronique avait pu câbler à la main plusieurs transistors, permettant de réaliser des mémoires et des unités logiques et arithmétiques. En 1969, Marcian Hoff et Frederick Faggin ont inventé le premier microprocesseur que Intel commercialise 2 ans plus tard sous le nom d'Intel 4004. Il contenait 2300 transistors et pouvait réaliser 60 000 opérations par seconde à une fréquence de 740 kHz. Sa performance était comparable à l'ordinateur ENIAC qui occupait 67 m² pour un poids de 30 tonnes.
Aujourd'hui, tous nos appareils électroniques disposent de tels circuits intégrés. Depuis les années 70, le nombre de transistors n'a cessé d'augmenter dans les microprocesseurs. La loi de Moore nous indique que le nombre de transistors doublerait tous les 2 ans. Par exemple, en 1970, le microprocesseur Intel 4004 comprenait 2300 transistors, alors que le plus récent microprocesseur d'Intel, le i9-11900K, comprend 17 milliards de transistors. En effet, nous avons tellement miniaturisé les transistors que leur finesse de gravure est passée en dessous des 10 nanomètres et qu'elle s'approche de nos jours de la taille des atomes.
Ceci dit, comment alors fonctionne un microprocesseur ? Il faut savoir que le microprocesseur ne comprend que le langage machine, qui est le langage binaire. En réalité, il s'agit de signaux électriques captés. Le microprocesseur : le 1 veut dire qu'il y a passage du courant et zéro non. Mais il n'est pas pratique de communiquer avec le microprocesseur en utilisant le langage binaire. Pour remédier à ce problème, les scientifiques ont traduit le langage binaire en créant la table ASCII. Par exemple, la lettre A se traduit par une suite de 0 et de 1. La même chose pour la lettre B. La phrase "Hello World" et oui, ça fait beaucoup de zéros. Grâce à cette table, la communication était devenue plus simple.
Quant à l'architecture du processeur, nous ne pouvons l'aborder que si l'on aborde en premier lieu l'architecture du transistor, car en effet, un microprocesseur est un agencement de transistors. Le transistor se compose de trois broches : le drain, la source et la grille. Il se comporte comme un interrupteur électrique commandé par la grille. Il existe deux types : le NMOS, qui laisse le courant en sortie si la grille est alimentée, et le PMOS, qui effectue l'inverse du NMOS. La combinaison de ces transistors permet de former des portes logiques, et c'est grâce à ces portes logiques qu'on peut effectuer des calculs. Par exemple, la porte ET, qui prend en sortie la valeur 1 si seulement les deux entrées valent 1. Si l'une des deux entrées vaut zéro, alors la sortie vaudra zéro. Quant à la porte OU, qui est légèrement différente de la porte ET, elle prend la valeur 1 si l'une des entrées vaut 1. Il existe bien sûr d'autres portes. La combinaison de ces portes forme l'architecture du microprocesseur.
Nous sommes arrivés à la fin de la première partie de cette section. Je vous donne rendez-vous pour la deuxième partie, dans laquelle on découvrira comment le microprocesseur exécute ses instructions. Merci et à bientôt.
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Bonjour. Bienvenue dans cette deuxième partie de la séquence associée à l'architecture des microprocesseurs. Donc, nous nous sommes arrêtés avant la présentation des étapes nécessaires pour l'exécution des instructions par un microprocesseur. Et donc, pour exécuter une instruction, le microprocesseur premièrement charge les données de l'instruction depuis la mémoire dans son registre d'instruction. Le registre d'instruction contient l'adresse de l'instruction à exécuter ainsi que les opérandes nécessaires à son exécution. Deuxièmement, le microprocesseur décode l'instruction en utilisant les circuits de décodage qui interprètent les bits de l'instruction et déterminent l'opération à effectuer. Troisièmement, le microprocesseur exécute l'instruction en effectuant l'opération spécifiée sur les données. Les résultats de l'opération peuvent être stockés dans des registres ou renvoyés à la mémoire. Finalement, le microprocesseur peut ensuite passer à l'instruction suivante dans la séquence d'instruction à exécuter.
Détaillons maintenant le rôle des composants principaux du microprocesseur. Les registres sont des zones de mémoire rapide où sont stockées temporairement les instructions afin qu'elles soient exécutées. Nous avons également la mémoire cache, qui est une mémoire rapide qui réduit les délais d'attente des informations stockées en mémoire vive. Et l'unité d'instruction, qui lit les données qui arrivent et les achemine vers l'unité de contrôle. Cette unité de contrôle comprend le séquenceur, qui synchronise l'exécution des instructions au rythme de l'horloge du compteur ordinal et du registre d'instruction, qui contient toutes les instructions. Ensuite, l'unité de calcul accomplit les tâches reçues par l'unité d'instruction. L'unité de calcul comprend l'ALU (pour Unité Arithmétique et Logique), qui assure les calculs basiques de l'arithmétique ainsi que les opérations logiques. Le FPU (pour Floating Point Unit) effectue les opérations complexes à virgule que l'UAL ne peut opérer. C'est pour cela qu'il nécessite généralement une unité matérielle spécialisée. Le registre d'état sauvegarde l'état du système. Le registre accumulateur stocke les résultats des opérations arithmétiques logiques. Et l'unité de gestion des entrées-sorties gère les flux d'information d'entrée-sortie en interface avec la mémoire FIFO.
Dans le dernier bu du cabinet d'étude ISC Insight, on apprend que cinq fournisseurs mondiaux de microprocesseurs se partagent 86 % du marché. En 2021, en tête, nous trouvons bien sûr l'entreprise Intel, qui accapare 50,9 % de part de marché avec 52 milliards de dollars. D'ici quelques années, les transistors seront tellement petits qu'on commencera à se heurter à une limite physique et aux effets de la mécanique quantique, qui viendront perturber le fonctionnement des transistors. Ainsi, il viendra le jour où la loi de Moore, que nous avons vue, ne sera plus d'actualité. Cependant, les chercheurs, et heureusement qu'ils sont là, travaillent pour remédier à ce problème.
Depuis quelques années, des chercheurs développent des ordinateurs quantiques. Un ordinateur quantique utilise des bits quantiques appelés qbits, qui peuvent prendre une valeur de 0 ou de 1, ou une superposition de 1 et de 0. Avec ces bits, on a accès à des portes quantiques, qui sont différentes des portes classiques que l'on vient de voir. Plus on a de qbits, plus le processeur quantique sera puissant. Récemment, Google a présenté Sycamore, son ordinateur quantique doté de 54 qbits. Les performances sont inouïes. Sycamore a réalisé un calcul en 200 secondes, alors qu'un supercalculateur classique aurait pris 10 000 années avec le même algorithme. Cependant, il faudra plusieurs dizaines d'années avant d'exploiter ces processeurs quantiques. Le problème est que Sycamore fait beaucoup d'erreurs à cause de l'aspect instable des qbits, et il ne peut exécuter qu'un seul algorithme à la fois. Autant dire qu'il reste beaucoup à faire dans le domaine des ordinateurs quantiques.
Nous terminons cette vidéo sur le fonctionnement et l'architecture du microprocesseur par quelques caractéristiques du microprocesseur indispensables à connaître. L'horloge d'un microprocesseur, appelée également fréquence, est la vitesse à laquelle le microprocesseur d'un ordinateur effectue ses opérations. Elle est mesurée en Hertz et indique le nombre de cycles d'horloge qu'un processeur peut effectuer en une seconde. Le cycle d'horloge, c'est un signal électrique régulier qui permet de coordonner les différentes opérations du microprocesseur et de synchroniser ses différentes parties. Chaque cycle d'horloge est une unité de temps qui représente la durée entre deux changements d'état du signal d'horloge. Pendant chaque cycle d'horloge, le processeur exécute une série d'opérations internes, tel que la récupération des instructions depuis la mémoire, le traitement des données, la mise à jour des registres, et cetera.
Nous avons également les microprocesseurs à plusieurs cœurs. Un microprocesseur à plusieurs cœurs est un type de microprocesseur qui effectue plusieurs unités de traitement indépendantes, appelées cœurs, sur une seule puce. Chaque cœur fonctionne comme un microprocesseur autonome, capable d'exécuter des instructions indépendamment des autres cœurs.
Nous sommes arrivés à l'issue de cette deuxième partie de la séquence associée à l'architecture des microprocesseurs. Je vous remercie pour votre attention et vous donne rendez-vous pour la prochaine section de la séquence numéro 3. À très bientôt.
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