1. A propos du cours

1. Auteur : Équipe pédagogique de l'INSA Lyon
2. Type : Polycopié de cours d'architecture des ordinateurs
3. Langue : Français
4. Licence : Support de cours INSA Lyon

2. Courte description du cours

Polycopié complet d'architecture des ordinateurs de l'INSA Lyon couvrant les systèmes de numération, l'algèbre de Boole, les circuits logiques, le processeur et la hiérarchie mémoire avec une approche ingénieur.

3. Longue description du cours

Ce polycopié d'architecture des ordinateurs issu de la prestigieuse école d'ingénieurs INSA Lyon propose une approche complète et rigoureuse du fonctionnement interne des systèmes informatiques. Le document débute par les fondements mathématiques indispensables, incluant une étude approfondie des systèmes de numération binaire, octal, décimal et hexadécimal, avec des méthodes systématiques de conversion entre bases.

Le cours aborde en détail l'algèbre de Boole et son application dans la conception des circuits digitaux. Les portes logiques élémentaires sont présentées avec leurs tables de vérité et leurs propriétés algébriques. Le document explique la synthèse des circuits combinatoires à partir des fonctions logiques, incluant les méthodes de simplification par tableaux de Karnaugh et les formes canoniques.

Une section importante est consacrée aux circuits séquentiels et aux éléments de mémoire fondamentaux. Le cours détaille le fonctionnement des basculeurs (flip-flops), des registres et des compteurs, en expliquant leur rôle dans la construction des systèmes synchrones. Les concepts de horloge et de synchronisation sont développés pour comprendre le timing des circuits numériques.

L'architecture du processeur est analysée dans ses moindres détails, avec une étude de l'unité centrale de traitement et de ses composants principaux. Le document explique le rôle de l'unité de contrôle, de l'unité arithmétique et logique (UAL) et des différents types de registres spécialisés. Le cycle d'exécution des instructions est décomposé en phases successives, depuis le fetch jusqu'à l'écriture des résultats.

La hiérarchie mémoire est examinée selon une perspective performance-coût, depuis les registres internes jusqu'aux mémoires de masse. Le cours couvre les caractéristiques des différentes technologies de mémoire : SRAM, DRAM, ROM, et leurs applications respectives. Les principes de la mémoire cache et de la mémoire virtuelle sont expliqués avec leurs mécanismes d'association et leurs politiques de remplacement.

Les systèmes d'interconnexion et les bus font l'objet d'une analyse technique approfondie. Le document présente les différents types de bus (données, adresses, contrôle) et leurs protocoles de communication. Les techniques d'entrée-sortie sont également couvertes, incluant l'accès direct à la mémoire (DMA) et la gestion des interruptions.

Enfin, le polycopié aborde les architectures avancées et les tendances modernes en conception matérielle, avec une perspective orientée vers les enjeux actuels de performance et d'efficacité énergétique. Ce cours se distingue par son approche ingénieur qui allie théorie fondamentale et considérations pratiques de conception.

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