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Rappels : architecture simplifiée d’un ordinateur
Tous les ordinateurs sont basés sur la même architecture : un processeur (CPU : Central Processing Unit) réalise des opérations sur des nombres binaires stockées dans des mémoires (RAM : Random Access Memory, et ROM : Read-Only Memory) en se basant sur un programme dont les instructions sont elles-mêmes situées en mémoire. Ce système où le programme et les données sont stockés dans la même mémoire correspond à l'architecture de Von Neumann (par opposition à l'architecture de Harvard). Par l’intermédiaire de contrôleurs d’entrées / sorties, le processeur peut communiquer avec l’extérieur via des périphériques d’entrée(clavier, caméra, souris, micro, joystick, …) et des périphériques de sortie (écran, imprimante, carte son, …). Les informations circulent entre les différents éléments en empruntant des ensembles de connexions électriques appelés bus. La largeur d'un bus correspond au nombre de fils, et donc au nombre de bits pouvant être transmis simultanément. La plupart des micro-ordinateurs actuels ont des bus de 64 bits.
Activité : savoir reconnaître les différents composants d’un ordinateur.
Système sur puce (System on Chip, ou SoC)
Si les principes de base de l’architecture d’un ordinateur n’ont pas beaucoup changé, la technologie par contre n’a jamais cessé d’évoluer, permettant d’une part un accroissement des performances et d’autre part une miniaturisation importante. C’est ainsi que, dès les années 1980, sont apparus les systèmes sur puces, ou SoC (pour System on Chip). Il s’agit de créer un unique circuit contenant le processeur, les mémoires (RAM et ROM), ainsi que les principaux circuits d’entrée/sortie : circuit graphique, carte réseau, wifi, etc…
Quelques exemples :
Les cartes type Arduino ou Micro:bit permettent de réaliser des montages électroniques "intelligents" indépendants ou reliés à un ordinateur. Les cartes de type Raspberry Pi sont de réels "PC miniatures" permettant de faire tourner un vrai système d'exploitation (le plus souvent sur une base Linux) et des applications.
Avantages des SoC :
- Plusieurs éléments d’un système classique se retrouvant dans un seul circuit, les SoC seront plus petits et moins lourds que ces derniers.
- Les SoC ont une consommation énergétique beaucoup plus faible qu’un système classique à puissance égale.
- Cette consommation moindre fait que l’échauffement est moins important, ce qui permet de se passer d’un système de refroidissement actif (comme un ventilateur) : on gagne donc en volume ainsi qu’en silence.
Toutes ces caractéristiques font que les Soc seront très utiles pour tout ce qui est informatique embarquée, notamment pour les smartphones. Les systèmes classiques restent toutefois plus performants en terme de puissance de calcul à l’heure actuelle.
Activités :
- Déterminer quel Soc est utilisé dans votre smartphone, et retrouver ses caractéristiques techniques.
- On donne plus haut les caractéristiques de cartes "anciennes". A l'heure actuelle, la dernière version de la carte Arduino Uno est la R4, la dernière version de la Micro:bit est la v2, et la dernière version du Raspberry Pi est la version 5. Chercher les caractéristiques de ces modèles et comparer les à celles données précédemment. Quels peuvent être les conséquences de ces changements ?