Architecture des ordinateurs

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    1. 1. 1 La carte graphique. 25/09/2010 Projet Informatique ISBS 1
    2. 2. Sommaire Introduction Problématique : De quoi est composé une carte graphique, comment l’évaluer, comment est-elle intégrée à l’ordinateur, comment améliorer sa qualité ? 2 I] La composition d’un carte graphique. A] La mémoire vidéo. B] Le RAMDAC : Random Access Memory Digital to Analog Converter. C] Le GPU : Graphical Processing Unit. D] Le BIOS vidéo. II] Evaluation des performances d’une carte graphique. III] Bus et ports de connexion. IV] Les technologies d’amélioration de qualité. A] Les bus. B] Les ports de connexion. Conclusion : A] L’antialiasing : anticrénelage. B] Le filtrage anisotrope. C] Le SLI : Scalable Link Interface. D] La technologie Turbo Cache. A] Les performances. B] Evaluations des performances. Composé essentiel d’un PC, bien intégré, permet l’affichage d’images, en constante amélioration.
    3. 3. Les différentes composantes d’un carte graphique. GPU : Graphical processing unit ( GPU sans ventilateur ni radiateur ) RAMDAC Composition d'une carte graphique. 3 Mémoire vidéo
    4. 4. Le GPU : Graphical Processing Unit Processeur graphique Radiateur Ventilateur V E N T I R A D G P U Caractéristiques : • Processeur de la carte graphique • Soulage le processeur central de l’ordinateur • Fait les calculs nécessaires à l’affichage • Optimisation : qualité de l’image / performances    • Capable de traiter des images 3D et 2D.  Composition d'une carte graphique. 4
    5. 5. Composition d'une carte graphique. 5 Le RAMDAC : Random Acces Memory Digital Analog Converter. Caractéristiques : • Permet l’affichage de l’image. • Convertit les données numériques en données analogique.  Image en données numériques. Image en données analogiques. RAMDAC Moniteur RAMDAC
    6. 6. La Mémoire Vidéo.La Mémoire Vidéo. Mémoire Vidéo Caractéristiques : • Conserve les données numériques  • Frame Buffer : stocke les images traitées par le processeur Composition d'une carte graphique. 6 Mémoire Vidéo Processeur graphique Mémoire Vidéo Frame Buffer
    7. 7. Le BIOS VidéoLe BIOS Vidéo Caractéristiques : • Sert au démarrage de la carte graphique.  • Information sur la carte graphique. Composition d'une carte graphique. 7 • Réglage de la carte graphique. 
    8. 8. Composition d'une carte graphique. 8 Fonctionnement d’une carte graphique. Image en donnée numérique. Mémoire Vidéo Processeur graphique Mémoire Vidéo Frame Buffer Ramdac Image en donnée analogique Moniteur Signal numérique Signal analogique LEGENDES : Stockage temporaires des données numériques. Calcul nécessaire à la conversion du signal numérique en signal analogique. Conversion du signal numérique en signal analogique.
    9. 9. 9Evaluation des performances d’une carte graphique. Les performances évoluent avec le temps … Moniteur … Ventilateur … Carte graphique …
    10. 10. Evaluation des performances d’une carte graphique. 10 Les performances. Génération moderne = performances augmentées. (ex carte ATI HD 5830) Taille de la mémoire vidéo (ex ATI HD 5830). Fréquence du GPU : nombres d’opérations par seconde (ex ATI HD 5830). Nombres d’images par secondes. Nombres d’écrans gérés par la carte.
    11. 11. Evaluation des performances d’une carte graphique. 11 Evaluation des performances d’une carte graphique. Benchmark : Logiciel permettant d’évaluer les performances d’une carte graphique en sollicitant tous les composants. Exemple : -3Dmark : ensemble de benchmark qui permet d’évaluer une carte et de la comparer. - Burn in Test Pro edition 6.0 : logiciel permettant d’évaluer la performance, la fiabilité des principaux composant y compris la carte graphique. Résultat du 3DMark.
    12. 12. Les bus et ports de connexion. 12 Les Bus d’une carte graphique. Les Bus permettent de connecter la carte graphique à la carte mère. Les Bus AGP Les Bus PCI Express AGP : Accelerated Graphic Port. Partage la mémoire vive du PC lorsque celle de la carte graphique est saturée. 3 normes : - AGP 2X : 500 Mo/s - AGP 4X : 1 Go/s - AGP 8X : 2 Go/s Permet aux informations de circuler plus rapidement qu’avec une PCI. PCI Express : Peripheral Component Interconnect Express. Successeur du bus AGP. N’est pas strictement réservé à la carte graphique. 6 normes différentes : de 250 Mo/s (1X) à 8 Go/s (32X). Pas d’utilisation nécessaire du RAMDAC.
    13. 13. Les bus et ports de connexion. 13 Les différentes Entrées/Sorties de la carte graphique : les ports de connexion. Sortie TV, S-vidéo Ports DVI Les E/S de la carte mère La sortie TV  Le port DVI  Le port VGA  Le tuner vidéo    La sortie TV Le port DVI Le port VGA Le tuner vidéo o Permet de brancher le PC à une télévision. o Permet de relier la carte graphique à un écran numérique. o Permet de relier la carte graphique à un écran cathodique. o Permet de regarder la télévision sur son PC.
    14. 14. Les technologies d’amélioration de qualité. 14 L’antialiasing : l’anticrénelage. Principe de l’antialiasing. Permet d’éviter l’aspect en escalier de l’image ( image en escalier lorsque le motif est moins épais qu’1 pixel). Rajoute des pixels plus clairs pour estomper l’aspect crénelé. L’ajout de pixel entraine un flou sur les contours : en reculant (ou dézoomant) on retrouve une image nette.   Quelques exemples : Sans filtre Avec Filtre antialiasing
    15. 15. Les technologies d’amélioration de qualité. 15 Le filtre anisotrope. Principe du filtre anisotrope. Permet d’atténuer le flou en arrière plan. Permet de rendre les images du premier plan plus nettes. Existe différents niveau de filtre : 1X, 2X, 4X, 8X. Exige plus de calculs.    Exemple :
    16. 16. Les technologies d’amélioration de qualité. 16 Le SLI : Scalable Link Interface. Principe du SLI.  Consiste à mettre 2 carte graphique sur une carte mère et à les relier entre elles. Consiste à mettre 2 processeurs graphique sur une même carte graphique. OU  Il permet une répartition des taches : un processeur s’occupe du fond et l’autre des images en mouvement.  Particulièrement intéressant combiné aux 2 autres technologies.
    17. 17. Les technologies d’amélioration de qualité. 17 La technologie Turbo Cache. Principe du Turbo Cache.  N’influe pas directement sur la qualité de l’image mais sur celle de la carte.  Permet d’améliorer les performances graphiques d’une carte bas de gamme sans en augmenter le coût.  Peu de mémoire vidéo : utilisation de la mémoire vive au lieu de la mémoire vidéo (accès plus lent).   Mémoire vive du PC (RAM) Mémoire vive du PC (RAM) Processeur Graphique (GPU) Processeur Graphique (GPU) Mémoire Vidéo Mémoire Vidéo Avec Turbo Cache Sans Turbo Cache
    18. 18. 18 Conclusion. Bibliographie. La technologie Sandy Bridge. Carte graphique qui permet l’affichage d’images  Composé essentiel d’un PC. Présence de Bus et Ports de connexion  Intégration à l’ordinateur. De constantes évolutions  Nouvelles technologies mis en œuvres. Ouverture. www.vulgarisation-informatique.com www.erenumerique.fr www.commentçamarche.net www.microelec.patricklecoq.fr
    19. 19. ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LESLES PROCESSEURSPROCESSEURS Le 01/10/10Le 01/10/10
    20. 20. IntroductionIntroduction ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS Le 01/10/10Le 01/10/10 • Composant qui exécute et manipule les informations numériques ; • Considéré comme le cœur de l’ordinateur ; • Exécute les processus sous la direction du système d’exploitation ; • Communique par langage binaire ; • 1er microprocesseur inventé par Intel (modèle 4004) en 1971 ;
    21. 21. IntroductionIntroduction ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS Le 01/10/10Le 01/10/10 Plan :Plan : I)Architecture II)Fonctionnement 1) Les instructions 2) les registres 3) La mémoire cache 4) 64 bits
    22. 22. Unité d'éxécutionI) ArchitectureI) Architecture
    23. 23. II) FonctionnementII) Fonctionnement ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS Le 01/10/10Le 01/10/10 1) Les instructions1) Les instructions -Définition : opération élémentaire ; - Lue et exécutée à chaque signal d’horloge ; - Stockée dans la mémoire principale, puis chargée dans un registre d'instruction. Instructions identifiées par deux champs : -Code opération : type d'instruction ; -Code opérande : paramètres de l'instruction. Instructions identifiées par deux champs : -Code opération : type d'instruction ; -Code opérande : paramètres de l'instruction.
    24. 24. II) FonctionnementII) Fonctionnement ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS Le 01/10/10Le 01/10/10 1) Les instructions1) Les instructions - Véhiculées par les pipelines. Avancée de la lecture cadencée par le signal d’horloge. Prise en charge d’une instruction en 5 étapes : -Lecture avec chargement vers le RI ; -Décodage de l’instruction ; -Lecture des opérandes ; -Exécution ; -Renvoi du résultat. Instruction 1 Instruction 2 1 cycle d’horloge LecLec DecDec OpOp ExeExe LecLec DecDec OpOp ExeExe Instruction 3LecLec DecDec OpOp ExeExe RRRR RRRR RRRR
    25. 25. II) FonctionnementII) Fonctionnement ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS Le 01/10/10Le 01/10/10 1) Les instructions1) Les instructions Les différents types d’instruction : - Opérations arithmétiques ; - Opérations logiques ; - Transferts ; - Gestion des entrées et sorties ; - Divers.
    26. 26. • 2) Les registres ● Définition ● Les principaux types de registres: -> registre d'instruction -> registre d'état -> registre PC -> compteur ordinal -> registre tampon -> accumulateur ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    27. 27. • 3) Les instructions a) Introduction • Définition • Cache hit / cache miss ● Principe de localité spatiale / temporelle ● Les différents caches: L1, L2, L3 ● Cache unifié / séparé ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    28. 28. b) Cache exclusif / inclusif Cache exclusif: ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    29. 29. Cache inclusif: ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    30. 30. d) Les différentes sortes de mapping • Fully associative cache ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    31. 31. ● Direct mapped cache ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    32. 32. N-way set associative cache: LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS
    33. 33.  A quoi correspond elle ?  Avantages  Constructeurs  Sigles : EM64T (intel), « 64 »Sigles : EM64T (intel), « 64 » (AMD)(AMD) ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS II) FonctionnementII) Fonctionnement 4) La technologie 64 bits4) La technologie 64 bits
    34. 34.  Coeur de l'ordinateur  Sandy Bridge (2011) ANDRE Charles LEGRAND François PALGEN Marc ISBS 1ére année LES PROCESSEURSLES PROCESSEURS ConclusionConclusion
    35. 35. Le Disque Dur Aurélie Vélayoudon Odyssée Merveille ISBS 1 1/10/10
    36. 36. Sommaire I. Structure et Fonctionnement 1. Plateaux 2. Têtes de lecture / écriture 3. Contrôleur de disque II. Performances 1. Capacité 2. Densité 3. Vitesse et temps d’accès 4. Mémoire cache 5. Interface et taux de transfert I. Evolution
    37. 37. I. Structure et Fonctionnement
    38. 38. 1. Plateaux • D’un support en aluminium ou en verre • Plusieurs couches dont une ferromagnétique 1.1 Structure des plateaux Deux formats principaux : • 3,5 pouces • 2,5 pouces Chaque plateau est fait :
    39. 39. 1. Plateaux 1.2 Division des plateaux
    40. 40. 1. Plateaux 1.3 Système d’adressage Nécessité d’un système d’adressage pour retrouver les données stockées • Adressage en CHS (Cylinder Head Sector) Limité à 1024 cylindres  Dépassé • Adressage LBA (Logical Block Adressing) Chaque bloc est désigné d’une manière unique
    41. 41. 1. Plateaux 1.4 Vitesse angulaire et Vitesse linéaire Vitesse angulaire : Identique en tout point du disque Vitesse linéaire : Θ : angle T : temps R : distance centre au point étudié Dépend de le la piste
    42. 42. 2. Tête de lecture/écriture Une tête sur chaque face de plateau reliées à un même bras mécanique  mouvement synchrone 2.1 Structure
    43. 43. 2. Tête de lecture/écriture 2.2 Trois types de têtes • Tête inductive • Tête MR (magnétorésistive) • Tête GMR (giant magnétorisitive)
    44. 44. 1. Plateaux Ensemble électronique contrôlant principalement : • Moteur électrique des plateaux • Mouvement du bras mécanique • Transformation signal électrique en bits et inversement
    45. 45. 1. Plateaux La performance d’un disque dur se mesure selon plusieurs critères : • Sa capacité de stockage • Sa densité d’information • Sa vitesse de rotation • Son temps d’accès • Sa mémoire cache • Son interface • Son taux de transfert moyen
    46. 46. 1. Plateaux Premier disque dur : Ramac 305  capacité de 5 Mo Multiplication de la capacité des disques durs par 10 000 en 15 ans. Actuellement, on trouve des disques allant jusqu’à 3 To
    47. 47. 1. Plateaux La densité représente la quantité d’informations que l’on peut mettre sur une surface donnée. (bit/pouce²) Auparavant, nombre de secteurs par piste identique  densité différente selon les secteurs Depuis 1990, densité identique en tout point du disque  Plus on s’éloigne du centre, plus le nombre de secteurs augmente
    48. 48. 2. Tête de lecture/écriture Plus la vitesse de rotation est élevée plus le temps d’accès est court et donc le disque dur rapide. T accès = T seek + T latence Vitesse de rotation actuelle : De 5400 à 15 000 tr/min Temps d’accès actuel : Entre 10 et 20 ms
    49. 49. 4. Mémoire cache La mémoire cache est une mémoire vive qui sert de relais entre le disque dur et le processeur. Elle permet d’accroitre la vitesse de lecture / écriture Actuellement, la taille de la mémoire cache varie de 2 à 16 Mo
    50. 50. 5. Interface et taux de transfert L’interface fait la liaison entre le disque dur et la carte mère. • ATA ( AT Attachement) = IDE = PATA • SCSI ( Small Computer System Interface) • SATA (Serial ATA) Plus l’interface est performante plus elle permet un taux de transfert élevé. Actuellement, l’interface la plus récente est le SATA 3, jusqu’à 750 Mo/s Les PATA vont jusqu’à 130 Mo/s et les SCSI vont jusqu’à 300 Mo/s
    51. 51. 2. Tête de lecture/écriture La technologie de stockage de donnée à beaucoup évolué au fil des années.
    52. 52. 2. Tête de lecture/écriture L’avenir du stockage de données semble être la technologie SSD (Solid State Drive) Type de mémoire semblable aux RAM. • Pas de perte de donnée lors de la mise hors contrairement à la RAM • Grande résistance • Bien plus performante car pas de pièce mécanique Temps d’accès : 80 microseconde Taux de transfert : plus de 1 Go/s
    53. 53. La carte mère
    54. 54. Sommaire I) Fonction II)Composition III)Qu'en déduire?
    55. 55. Fonction ●Assurer le minimum fonctionnel ●Transfert ●Connectivité
    56. 56. Composition Le Chipset
    57. 57. Composition Le Socket
    58. 58. Composition Le CMOS (Complementary Metal Oxyd Semiconductor)
    59. 59. Composition Port AGP (Accelerated Graphics Port)
    60. 60. Composition Port PCI-express(x16) (Peripheral Component Interconnect
    61. 61. Composition Port PCI (Peripheral Component Interconnect)
    62. 62. Composition Port SATA et PATA=IDE (Serial/Parallel Advanced Technology Attachment)
    63. 63. Composition •Panneau arrière
    64. 64. Qu'en déduire? ●Indispensable ●Conditionne l'efficacité d'une machine ●Par sa connectivité, détermine le type et l'évolution possible de la machine
    65. 65. JOUBERT Charlotte ISBS 1 KARAGUEUZIAN Magali Année 2010-2011 LAMIME Sonia NOYAU DE BASE D’UN ORDINATEUR LE BIOS
    66. 66. I. PRESENTATION DU BIOS 1. Définition 2. Historique 3. Fabricants de BIOS II. FONCTIONNEMENT DU BIOS 1. Le POST 2. Le Plug and Play 3. Le Bootstrap Loader III. REGLAGES ET MISES A JOUR DU BIOS IV. VULNERABILITE DU BIOS ET SOLUTIONS 1. Vulnérabilité 2. Solutions V. PERSPECTIVES 68
    67. 67. 69 Matériel BIOS SE Logiciels d’application BIOS = Basic Input Output System
    68. 68. 70 • BIOS : Firmware en langage assembleur • Autres BIOS : BIOS vidéo et BIOS SCSI
    69. 69. • Stockage : EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 71  Chargement : CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
    70. 70. 72 72 • Initialement : ROM • Ensuite : EPROM • Aujourd’hui : EEPROM Evolution de la mémoire de stockage
    71. 71. • Il y a deux principaux fabricants de BIOS AMIBIOS Award BIOS 73
    72. 72. I. PRESENTATION DU BIOS 1. Définition 2. Historique 3. Fabricants de BIOS II. FONCTIONNEMENT DU BIOS 1. Le POST 2. Le Plug and Play 3. Le Bootstrap Loader III. REGLAGES ET MISES A JOUR DU BIOS IV. VULNERABILITE DU BIOS ET SOLUTIONS 1. Vulnérabilité 2. Solutions V. PERSPECTIVES 74
    73. 73. • Au démarrage de l’ordinateur, le BIOS : 75 prend en compte les composants de l’ordinateur charge le système d’exploitation
    74. 74. • POST (Power On Self Test) = Initiation d’une routine de tests  Vérification de l’initialisation du processeur  Vérification de la validité de la mémoire de base  Vérification de l’intégrité de la carte mère 76 L’écran reste noir.
    75. 75. • POST (Power On Self Test) = Initiation d’une routine de tests – Recherche et exécution d’autres BIOS :  BIOS vidéo Validation de la carte graphique  Contrôleur SCSI 77
    76. 76. 78 78 Le BIOS contrôle l’ajout du matériel PnP Puis, il les « connecte » Ex : Port USB Reconnaissance automatique des périphériques récents Reconnaissance automatique des périphériques récents
    77. 77. 79 • Lancement de la routine de démarrage du SE : Accès au secteur d’amorçage du disque dur Prise de contrôle du matériel par le SEPrise de contrôle du matériel par le SE
    78. 78. 80
    79. 79. I. PRESENTATION DU BIOS 1. Définition 2. Historique 3. Fabricants de BIOS II. FONCTIONNEMENT DU BIOS 1. Le POST 2. Le Plug and Play 3. Le Bootstrap Loader III. REGLAGES ET MISES A JOUR DU BIOS IV. VULNERABILITE DU BIOS ET SOLUTIONS 1. Vulnérabilité 2. Solutions V. PERSPECTIVES 81
    80. 80. 82
    81. 81. 83
    82. 82. 84
    83. 83. I. PRESENTATION DU BIOS 1. Définition 2. Historique 3. Fabricants de BIOS II. FONCTIONNEMENT DU BIOS 1. Le POST 2. Le Plug and Play 3. Le Bootstrap Loader III. REGLAGES ET MISES A JOUR DU BIOS IV. VULNERABILITE DU BIOS ET SOLUTIONS 1. Vulnérabilité 2. Solutions V. PERSPECTIVES 85
    84. 84. 86
    85. 85. 87 • Intercepter • Lire • Modifier Un Bios défaillant peut rendre l’ordinateur ou un périphérique inutilisable
    86. 86. 88 • Boot block : petite partie du BIOS – situé dans la mémoire ROM (non modifiable) • Flashage: – + : remédier à des incompatibilités matérielles corriger des erreurs de détection du matériel ajouter de nouvelles fonctionnalités – - : carte mère inutilisable SAV inexistants
    87. 87. I. PRESENTATION DU BIOS 1. Définition 2. Historique 3. Fabricants de BIOS II. FONCTIONNEMENT DU BIOS 1. Le POST 2. Le Plug and Play 3. Le Bootstrap Loader III. REGLAGES ET MISES A JOUR DU BIOS IV. VULNERABILITE DU BIOS ET SOLUTIONS 1. Vulnérabilité 2. Solutions V. PERSPECTIVES 89
    88. 88. 90
    89. 89. • BIOS : – indispensable pour l’ordinateur – permet le chargement du SE • Principales étapes de son fonctionnement : – POST PnP Bootstrap Loader • Mises à jour par flashage • Organe vulnérable de l’ordinateur mais il existe des solutions pour y remédier • Avenir principal du BIOS = UEFI 91
    90. 90. 92

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