Arch des ordinateurs

Le document débute par un historique retraçant l'évolution des architectures, des premiers calculateurs mécaniques aux supercalculateurs contemporains. Il introduit ensuite les principes fondamentaux de fonctionnement d'un ordinateur, expliquant comment les différentes unités (CPU, mémoire, périphériques) interagissent pour exécuter des programmes. Une section dédiée à l'évaluation des performances fournit les métriques clés (CPI, MIPS, FLOPS) pour comparer objectivement les systèmes, tandis que le chapitre sur le jeu d'instructions révèle comment les opérations de haut niveau se traduisent en commandes matérielles.

Une partie technique cruciale aborde le codage des nombres (binaire, complément à deux, virgule flottante) et son impact sur les calculs. Le cours détaille ensuite l'organisation du matériel informatique, des transistors aux cartes mères, avant de plonger dans les optimisations modernes comme le pipeline et la prédiction de branchement. Ces mécanismes, qui permettent aux processeurs d'exécuter plusieurs instructions simultanément, sont expliqués avec des diagrammes clairs montrant leurs gains de performance et leurs limites potentielles.

Le document explore la hiérarchie mémoire (registres, cache, RAM, stockage) et son rôle critique dans le compromis coût/performance, ainsi que les systèmes d'entrées/sorties qui connectent l'ordinateur au monde extérieur. Les architectures parallèles (multicœurs, GPU, clusters) font l'objet d'un chapitre spécifique, analysant comment le parallélisme répond à la fin du scaling des fréquences. Enfin, une étude dédiée aux architectures x86 et PC modernes montre l'application concrète de ces concepts dans les machines grand public.

Ce cours se distingue par son équilibre entre théorie et pratique, combinant des explications fondamentales avec des analyses de cas réels. Les concepts complexes (comme la prédiction de branchement ou la cohérence des caches) sont présentés de manière progressive, avec des exemples et des comparaisons qui en facilitent l'assimilation. La structure modulaire permet de l'utiliser aussi bien comme support d'apprentissage linéaire que comme référence pour des recherches ciblées.

En téléchargeant ce cours d'architecture des ordinateurs au format GZ, vous obtenez une ressource complète et compacte, idéale pour consultation hors ligne. Ce guide couvre à la fois les bases intemporelles et les innovations récentes, formant un socle de connaissances indispensable pour qui veut comprendre les ordinateurs au-delà de leur simple utilisation. Une plongée technique et historique dans l'un des domaines les plus fascinants de l'informatique.