Architecture des ordinateurs 1

Ce cours d’Architecture des ordinateurs (partie 1) ouvre l’UE « Système et réseaux » de la Licence professionnelle en Informatique, option Cybersécurité. Il fait découvrir comment un ordinateur représente et manipule l’information : nombres entiers et réels, caractères, unités de stockage et de débit, puis présente les grandes familles de machines, du micro-ordinateur au supercalculateur. Ces notions sont indispensables à un futur administrateur ou analyste sécurité : lire un vidage hexadécimal, comprendre un dépassement d’entier, interpréter la taille d’un disque ou d’une sauvegarde, reconnaître un encodage de caractères dans un journal ou un paquet réseau. La partie 2 (semestre 2) étudiera les composants internes et le fonctionnement du processeur, de la mémoire et des bus.

Objectifs d’apprentissage

• Convertir des nombres entre les bases 2, 8, 10 et 16 et manipuler les unités (octet, Ko/Kio, Mo, Go, To, Po) et les sous-multiples (ms, µs, ns, ps).
• Distinguer bit, octet, mot, double mot et expliquer l’ordre des octets (endianness).
• Coder des entiers non signés et signés (complément à deux) et détecter un dépassement de capacité.
• Coder des caractères en ASCII, EBCDIC, ISO 8859-1 et UTF-8.
• Coder et décoder un réel au format IEEE 754 simple précision et en expliquer les limites.
• Classer les ordinateurs (micro-ordinateur, station de travail, mini-ordinateur, mainframe, supercalculateur) selon leurs usages et performances.

Prérequis

Aucun prérequis spécifique : arithmétique du niveau baccalauréat et usage courant d’un ordinateur.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Systèmes de numération et unités de mesure de l’information
2. Leçon 2 — Représentation des entiers et des caractères
3. Leçon 3 — Représentation des nombres réels : virgule fixe et norme IEEE 754
4. Leçon 4 — Classification des ordinateurs

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 27 h de cours magistral (CM), 13 h de travaux dirigés (TD), 0 h de TP et 40 h de travail personnel de l’étudiant (TPE), soit 4 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD notés, interrogations écrites, quiz en ligne) pour 40 % et examen terminal écrit (exercices de conversion et de codage, questions de cours) pour 60 %. Calculatrice non programmable autorisée.

Bibliographie

• Andrew S. Tanenbaum, Todd Austin, Structured Computer Organization, Pearson (traduction française : Architecture de l’ordinateur, Pearson Education).
• David A. Patterson, John L. Hennessy, Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, Morgan Kaufmann.
• IEEE Std 754-2019, IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic, IEEE.
• The Unicode Consortium, The Unicode Standard (unicode.org) et RFC 3629 « UTF-8, a transformation format of ISO 10646 ».
• Liste TOP500 des supercalculateurs (top500.org), publiée deux fois par an.