ARCHITECTURES MATERIELLES
Présentation
Dans cette activité vous allez étudier un carte électronique programmable MIcro:bit; cette carte de dimension 5 cm par 4 cm embarque un microcontrôleur, c'est à dire un circuit intégré (une puce) dans laquelle on trouve un microprocesseur qui traite des données de 32 bits, 512 Ko de mémoire FLASH ROM pour le programme, 128 Ko de mémoire RAM pour les données manipulés par le programme, un circuit de communication Bluetooth et d'autres circuits de communication spécialisés ( voir Annexe si besoin) . La puce est cadencée par une horloge à la fréquence de 64 MHz, elle a été conçue par la société Nordic selon l'architecture de la gamme Cortex M proposée par la société ARM.
A savoir: la société britannique ARM conçoit des architectures de processeurs innovantes et vend le procédé aux fondeurs ( les fabricants de processeurs), elle ne fabrique pas elle même des processeurs. ARM est aujourd'hui leader de la conception des SOC ( System On Chip: ordinateur sur une seule puce ). Les sociétés Samsung et Apple utilisent le design des puces ARM pour la conception de leurs processeurs de smartphones et autres appareils numériques qu'ils commercialisent. Les processeurs M qui équipent les Mac récents sont conçus par Apple selon une architecture ARM qui s'avère plus performante que l'architecture précédente Intel Core qui équipait précédemment les Mac.
La carte MIcro:bit utilise un système d'exploitation basé sur micro-python ( micro-python est le portage du langage python pour les microcontrôleurs) , tout comme python, le langage micro-python est un langage interprété ( les instructions sont exécutées au fur et à mesure que le "moteur Python" les reçoit, le "moteur python" convertit les instructions en langage machine du processeur de la carte qui les exécute) .
Lorsque l'on envoie les instructions Python manuellement à la "volée", on parle de mode "interpréteur" ou mode REPL : c'est le mode interactif idéal pour des tests, il faut utiliser un terminal série pour communiquer en mode REPL avec la carte MIcro:bit ( l'éditeur Thonny en propose un) . L'autre mode possible est l'exécution d'un script Micro-python ( comme ceux que vous écrivez habituellement) qui pourra être placé sur la Flash ROM pour ensuite être exécuté au reset de la carte ( ce qui provoque le chargement du script en RAM puis son exécution ) .
Si besoin, tous les détails sur le langage Micro-Python à l'adresse:
https://micropython.fr/00.intro/00.structure_micropython/
Si besoin, les spécifications de la carte Micro:bit sont données en Annexe.
Partie 1: analyse d'architectures
On vous donne ci-dessous la composition de la carte mère d'un PC comme celui avec lequel vous travaillez en ce moment:
Modèle du LENOVO P358 Workstation (ThinkStation)-Type 30GK
Dimension de la carte mère: 244 mm x 244 mm :
La carte mère du LENOVO P358 :
Architecture interne Von Neuman
Microprocesseur
AMD Ryzen™ 3 PRO 4350G 4 coeurs
Jeu d'instructions CISC ( Complex Instruction Set Computer) compatible Intel X86
Fréquence de fonctionnement: 4 GHz
Largeur du bus de données: 64 bits
Mémoire RAM
1 barrette de16 Go de DDR4-3200
Système d'exploitation
Windows 10 Pro ( gère des données de 64 bits) ,
Disques dur
256 Go de SSD NVME connecteur PCIe
1.1 Rechercher et expliquer la différence entre une architecture de processeur Von Neuman et une architecture de processeur Harvard
1.2 Rechercher et expliquer la différence entre un jeu d'instructions CISC et un jeu d'instructions RISC
1.3 Comparer les spécifications techniques de la carte Micro:bit et celles de la carte mère du PC P358 . Vous présenterez votre comparaison sous la forme d'un tableau avec le type d'architecture de processeur utilisé Von Neuman ou Harvard, préciser la fréquence de fonctionnement du processeur, le type de jeu d'instructions CISC ou RISC, les dimensions de chaque carte, la quantité de mémoire de travail ( RAM) disponible, l'espace de stockage disponible ( en ROM-Flash ou sur le SSD), le nom du système d'exploitation utilisé.
1.4 Pour les applications proposées ci-dessous, compléter le tableau comme la première ligne qui vous sert d'exemple de réponse, vous devez choisir la carte la mieux adaptée entre les cartes Micro:bit et carte mère P358 ainsi que justifier votre choix:
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