Un ordinateur est un système complexe composé de plusieurs éléments interconnectés qui travaillent ensemble pour effectuer diverses tâches de traitement de l'information. Voici une représentation générale de la structure et des éléments qui composent un ordinateur :
Unité centrale (UC) ou Boîtier :
C'est le boîtier principal qui contient les composants essentiels de l'ordinateur.
Carte mère :
La carte mère est le circuit imprimé principal sur lequel sont connectés tous les autres composants. Elle contient le processeur, la mémoire, les ports d'entrée/sortie, etc.
Processeur (CPU) :
C'est le cerveau de l'ordinateur, responsable de l'exécution des instructions et du traitement des données.
Mémoire vive (RAM) :
La RAM est la mémoire à court terme de l'ordinateur où les programmes et les données en cours d'utilisation sont stockés pour un accès rapide par le processeur.
Mémoire de stockage :
Elle est utilisée pour stocker de manière permanente des données et des programmes, même si l'ordinateur est éteint; sous forme de disque dur ,de SSD ...
Carte graphique (GPU) :
La carte graphique est responsable du traitement des données graphiques et de l'affichage des images sur l'écran.
Alimentation électrique :
L'alimentation électrique fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement de tous les composants de l'ordinateur.
Périphérique d'entrée/sortie
Cela inclut le clavier, la souris, le moniteur, l'imprimante, les haut-parleurs, etc., qui permettent à l'utilisateur d'interagir avec l'ordinateur et d'obtenir des résultats.
Interface de communication
Ce sont les ports et les connecteurs qui permettent à l'ordinateur de se connecter à d'autres périphériques, comme les ports USB, HDMI, Ethernet, etc.
Cartes d'extension :
Ces cartes peuvent être ajoutées à la carte mère pour fournir des fonctionnalités supplémentaires, telles que des cartes réseau, des cartes son, des cartes Wi-Fi, etc.
Le modèle de fonctionnement de l'ordinateur proposé par John von Neumann, communément appelé l'architecture de von Neumann, est un concept fondamental qui décrit la structure de base des ordinateurs modernes. Ce modèle est basé sur plusieurs principes clés :
Unité Centrale de Traitement (UCT ou CPU) :
La CPU est le cœur de l'ordinateur, responsable de l'exécution des instructions et du traitement des données.
Mémoire :
La mémoire de l'ordinateur est utilisée pour stocker à la fois les données et les instructions qui sont nécessaires au fonctionnement du programme en cours d'exécution.
Unité de Contrôle :
L'unité de contrôle est une partie de la CPU qui est chargée de récupérer les instructions depuis la mémoire, de les décoder et de les exécuter séquentiellement.
Unité Arithmétique et Logique (UAL) :
L'UAL est une partie de la CPU qui effectue les opérations arithmétiques (addition, soustraction, multiplication, division) et logiques (ET, OU, NON) sur les données.
Bus de Données et Bus d'Adresse :
Ces bus permettent de transférer les données et les adresses entre la CPU, la mémoire et les périphériques d'entrée/sortie.
Dans le modèle de von Neumann, les programmes et les données sont stockés ensemble dans la mémoire de l'ordinateur. Les instructions et les données sont toutes deux représentées sous forme binaire. L'ordinateur accède séquentiellement à ces instructions et données, les chargeant en mémoire et les exécutant selon les besoins. Ce modèle permet une grande flexibilité car il permet à l'ordinateur d'exécuter différentes tâches en chargeant différents programmes en mémoire. Il a également jeté les bases de l'architecture des ordinateurs modernes en séparant les composants logiques de l'ordinateur (CPU, mémoire, etc.) des périphériques d'entrée/sortie. Cela signifie que les mêmes composants matériels peuvent être utilisés pour exécuter différents programmes en modifiant simplement les données et les instructions stockées en mémoire.
Le langage assembleur est un langage de programmation de bas niveau qui est étroitement lié à l'architecture matérielle d'un processeur. Contrairement aux langages de haut niveau comme C, Python ou Java, qui sont conçus pour être facilement compréhensibles par les humains, le langage assembleur est conçu pour être directement compréhensible par le processeur. Voici les principes de base du langage assembleur :
Correspondance directe aux instructions machine:
Chaque instruction en langage assembleur correspond généralement à une instruction machine spécifique que le processeur peut exécuter directement. Ces instructions sont souvent représentées sous forme de mnémoniques, plus faciles à comprendre que les codes binaires correspondants.
Accès direct aux ressources matérielles:
En utilisant des instructions d'assembleur, les programmeurs peuvent accéder directement aux ressources matérielles telles que la mémoire, les registres du processeur et les périphériques d'entrée/sortie.
Structures de contrôle simples:
Le langage assembleur utilise des constructions de programmation simples telles que les sauts conditionnels et inconditionnels pour contrôler le flux d'exécution du programme.
Gestion explicite de la mémoire et des registres:
Les programmeurs en assembleur doivent gérer explicitement l'allocation et la libération de la mémoire, ainsi que le transfert de données entre la mémoire et les registres du processeur.
Optimisation manuelle du code:
Étant donné que le langage assembleur est très proche du langage machine, les programmeurs peuvent optimiser manuellement le code pour améliorer les performances, en exploitant les fonctionnalités spécifiques du processeur.
Portabilité limitée:
Les programmes écrits en langage assembleur sont souvent spécifiques à une architecture matérielle particulière et ne sont pas directement portables sur d'autres processeurs sans modifications importantes.
Bien que le langage assembleur soit rarement utilisé pour le développement d'applications logicielles modernes en raison de sa complexité et de son manque de portabilité, il est souvent utilisé dans des cas où la performance et le contrôle direct du matériel sont essentiels, tels que le développement de pilotes de périphériques, de micrologiciels et de certaines parties critiques des systèmes d'exploitation.