$course$/QCM de NSI/Première/Architectures matérielles Modèle de von Neumann, composants d'un ordinateur
(processeur, mémoire, périphériques d'entrée/sortie),
fonctionnement du processeur (cycle de von Neumann), notions
d'assembleur et de langage machine, hiérarchie mémoire.

]]> Architectures matérielles — Q01 : Modèle de von Neumann Quels sont les composants principaux d'un ordinateur selon
le modèle de von Neumann ?

]]> Une architecture alternative, dite de Harvard, sépare la
mémoire des programmes de celle des données ; elle reste
utilisée dans certains microcontrôleurs. Le génie de von
Neumann : permettre au programme d'être traité comme une
donnée (mémoire unique), ce qui ouvre la voie aux
compilateurs, systèmes d'exploitation, etc.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc L'écran, le clavier, la souris et les haut-parleurs

]]> Erreur : ce sont des périphériques spécifiques.
Le modèle de von Neumann est plus général et
structurel.

]]> Un processeur, une mémoire et des entrées/sorties

]]> Bonne réponse : le modèle de von Neumann ($1945$)
est l'architecture de référence des ordinateurs
actuels. Sa particularité : la mémoire stocke à la
fois les données et les instructions (du
programme).

]]> Internet, l'écran et le clavier de l'ordinateur

]]> Erreur : Internet n'est pas un composant interne de
l'ordinateur.

]]> Le système d'exploitation et les applications

]]> Erreur : ce sont des composants logiciels, pas
le modèle d'architecture matérielle.

]]> Architectures matérielles — Q02 : Rôle du processeur Quel est le rôle principal du processeur (CPU) ?

]]> Un processeur moderne contient des milliards de
transistors. Il opère à plusieurs gigahertz (milliards
d'instructions par seconde) avec plusieurs cœurs en
parallèle.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Exécuter les instructions d'un programme

]]> Bonne réponse : le processeur lit les instructions
en mémoire et les exécute une par une (cycle de
von Neumann). Il contient une unité arithmétique et logique (UAL) et une unité de contrôle.

]]> Stocker durablement les données à long terme

]]> Erreur : c'est le rôle des disques durs ou SSD. Le
processeur exécute les calculs.

]]> Afficher les images et les vidéos à l'écran

]]> Erreur : c'est le rôle de la carte graphique (GPU)
plus que du CPU principal.

]]> Stocker les fichiers en mémoire vive

]]> Erreur : c'est le rôle de la RAM (mémoire vive),
pas du processeur.

]]> Architectures matérielles — Q03 : Mémoire vive (RAM) Quelle est la caractéristique principale de la mémoire vive (RAM) ?

]]> La hiérarchie mémoire moderne combine plusieurs niveaux
de vitesse : registres (CPU) > cache (CPU) > RAM > SSD
> disque dur > stockage réseau. Plus c'est rapide, plus
c'est cher et limité en capacité.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Elle est plus lente que le disque dur

]]> Erreur : c'est l'inverse. La RAM est typiquement
$1000$ fois plus rapide qu'un disque dur, et $100$
fois plus rapide qu'un SSD.

]]> Elle stocke les programmes du système d'exploitation à long terme

]]> Erreur : c'est le disque dur qui stocke à long
terme. La RAM contient temporairement les
programmes en cours d'exécution.

]]> Elle conserve les données même après extinction de l'ordinateur

]]> Erreur : la RAM est volatile, elle perd ses
données quand l'ordinateur s'éteint. C'est ce qui
la distingue du disque dur ou SSD.

]]> Elle est rapide d'accès et volatile (perd ses données à l'extinction)

]]> Bonne réponse : la RAM est utilisée comme zone de
travail pour les programmes en cours d'exécution.
Sa rapidité (nanosecondes) la rend bien plus
performante que les SSD ou disques durs (microsecondes
à millisecondes).

]]> Architectures matérielles — Q04 : Cycle de von Neumann Quelles sont les étapes du cycle de von Neumann
exécuté par le processeur ?

]]> Ce cycle, simple en apparence, est largement optimisé
dans les processeurs modernes : pipelining (plusieurs
étapes en parallèle), exécution dans le désordre,
prédiction de branchement, etc.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Compiler, lier, exécuter

]]> Erreur : c'est le cycle de production d'un exécutable, pas le cycle d'exécution des
instructions.

]]> Allumer, démarrer puis attendre une action de l'utilisateur

]]> Erreur : ce serait plus une procédure de démarrage,
pas le cycle d'exécution des instructions.

]]> Fetch (lire), Decode (décoder), Execute (exécuter)

]]> Bonne réponse : c'est le cycle « lecture, décodage,
exécution » qui se répète des milliards de fois par
seconde dans un processeur moderne. Certains modèles
ajoutent une étape « write back » (écriture du
résultat).

]]> Lire, écrire, supprimer

]]> Erreur : c'est plutôt le vocabulaire des opérations
sur fichiers, pas le cycle d'exécution.

]]> Architectures matérielles — Q05 : Bus Qu'est-ce qu'un bus dans une architecture
d'ordinateur ?

]]> Les processeurs modernes ont des bus très spécialisés
(PCIe pour les cartes d'extension, DDR pour la RAM,
USB pour les périphériques externes, etc.).

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un système de transport public

]]> Erreur : analogie possible mais sans rapport en
informatique.

]]> Un programme qui transporte des fichiers entre dossiers

]]> Erreur : aucun rapport avec les programmes. Un bus
est physique.

]]> Un type particulier de mémoire vive

]]> Erreur : confusion possible. Le bus relie les
composants, mais ce n'est pas une mémoire en
lui-même.

]]> Des fils conducteurs reliant les composants entre eux

]]> Bonne réponse : le bus est l'autoroute interne de
l'ordinateur. On distingue le bus de données
(qui transporte les valeurs), le bus d'adresses
(où dans la mémoire ?), et le bus de contrôle
(signaux de coordination).

]]> Architectures matérielles — Q06 : Langage assembleur Qu'est-ce que le langage assembleur ?

]]> L'assembleur est différent pour chaque architecture
processeur (x$86$ pour Intel/AMD, ARM pour
smartphones et Apple Silicon, RISC-V open source).
Connaître l'assembleur aide à comprendre comment un
programme s'exécute concrètement.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Le langage utilisé par le système d'exploitation

]]> Erreur : les systèmes modernes sont surtout écrits
en C/C++ (avec un peu d'assembleur dans les
parties très bas niveau).

]]> Un compilateur qui transforme le code source en exécutable

]]> Erreur : un compilateur transforme un langage de
haut niveau (C, Java) en assembleur ou en machine.
L'assembleur est un langage, pas un outil.

]]> Un langage symbolique de bas niveau, proche du processeur

]]> Bonne réponse : chaque instruction assembleur
correspond généralement à une instruction machine.
Par exemple, MOV AX, 5 charge la valeur $5$ dans
le registre AX. C'est plus lisible que le binaire
mais reste très proche du matériel.

]]> Un langage de très haut niveau comme Python ou Java

]]> Erreur : c'est l'inverse. L'assembleur est un
langage de bas niveau, très proche du matériel.

]]> Architectures matérielles — Q07 : Unité arithmétique et logique Que fait l'unité arithmétique et logique (UAL) du
processeur ?

]]> L'UAL est composée de circuits logiques (additionneurs,
comparateurs, décaleurs, portes ET/OU/NON). C'est
l'application concrète de l'algèbre de Boole étudiée
en NSI.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Elle effectue les calculs arithmétiques et logiques

]]> Bonne réponse : l'UAL est le « calculateur » du
processeur. Elle prend deux opérandes en entrée et
produit un résultat selon l'opération demandée par
l'unité de contrôle.

]]> Elle stocke les fichiers du système

]]> Erreur : aucun stockage. L'UAL est une unité de
calcul.

]]> Elle gère tous les périphériques d'entrée et de sortie

]]> Erreur : c'est le rôle des contrôleurs d'E/S, pas
de l'UAL.

]]> Elle décode les instructions

]]> Erreur : c'est l'unité de contrôle qui décode.
L'UAL exécute les opérations une fois décodées.

]]> Architectures matérielles — Q08 : Registres Qu'est-ce qu'un registre dans un processeur ?

]]> Un programme assembleur manipule essentiellement les
registres : on charge des données depuis la RAM dans
des registres, on calcule, et on écrit le résultat
ailleurs. C'est la base du fonctionnement à bas niveau.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Une mémoire ultra-rapide interne au processeur

]]> Bonne réponse : les registres sont les zones de
stockage les plus rapides (accès en un cycle
d'horloge). Un processeur en contient typiquement
quelques dizaines à quelques centaines, contre des
milliards de bits en RAM.

]]> La mémoire vive de l'ordinateur

]]> Erreur : la RAM est externe au processeur. Les
registres sont internes.

]]> Un type de bus

]]> Erreur : un registre n'est pas un bus, c'est un
composant de stockage très rapide.

]]> Un fichier où l'on liste les utilisateurs du système

]]> Erreur : aucun rapport avec les utilisateurs.

]]> Architectures matérielles — Q09 : Horloge du processeur Que mesure-t-on en gigahertz (GHz) sur un processeur ?

]]> Attention : la fréquence n'est pas le seul facteur de
performance. Un processeur à $3$ GHz peut être plus
rapide qu'un autre à $4$ GHz s'il fait plus
d'opérations par cycle (pipeline, superscalaire) ou
s'il a plus de cœurs.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc La consommation électrique

]]> Erreur : la consommation se mesure en watts, pas en
hertz.

]]> La quantité de mémoire disponible

]]> Erreur : la mémoire se mesure en octets, pas en
hertz.

]]> Le nombre de cycles par seconde de l'horloge

]]> Bonne réponse : un processeur à $3$ GHz fait
$3$ milliards de cycles par seconde. Chaque cycle
peut typiquement exécuter une (ou plusieurs)
instructions. Mais ce n'est qu'une mesure parmi
d'autres de la performance.

]]> La taille des données traitées par instruction

]]> Erreur : c'est plutôt l'architecture (32, 64
bits) qui définit la taille des mots traités.

]]> Architectures matérielles — Q10 : Préfixes pour les octets Combien d'octets contient un kibioctet (Kio) ?

]]> Hiérarchie : $1$ Kio = $2^{10}$ o ; $1$ Mio = $2^{20}$ o ;
$1$ Gio = $2^{30}$ o ; $1$ Tio = $2^{40}$ o. Les
fabricants de disques durs utilisent souvent les
préfixes décimaux (KO, MO, GO), ce qui crée des
différences avec les kibi/mébi/gibioctets affichés par
les systèmes.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc $1\ 000$

]]> Erreur : c'est $1$ kilooctet (KO) en notation
décimale (base $10$). Le kibioctet utilise la
base $2$.

]]> $1\ 048\ 576$

]]> Erreur : c'est $1$ Mio (mébioctet, $2^{20}$).

]]> $1\ 024$

]]> Bonne réponse : $1$ Kio = $2^{10} = 1\ 024$ octets.
Cette notation IEC ($2000$) distingue le kilooctet
(kilo = $1000$) du kibioctet (kibi = $1024$). En
informatique, on utilise traditionnellement les
puissances de $2$.

]]> $8$

]]> Erreur : $8$ bits font un octet. Un kibioctet
est bien plus.

]]> Architectures matérielles — Q11 : Hiérarchie mémoire Pourquoi a-t-on plusieurs niveaux de mémoire dans un
ordinateur (registres, cache, RAM, disque) ?

]]> Si l'on devait faire toute la mémoire au niveau des
registres, on aurait moins d'un kilooctet à coût
raisonnable. Si on faisait tout au niveau du disque,
le processeur passerait son temps à attendre.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Pour rendre l'ordinateur plus complexe

]]> Erreur : la complexité n'est pas un objectif.
C'est un compromis pratique.

]]> Parce que les ingénieurs n'ont pas su choisir

]]> Erreur : la hiérarchie est un choix délibéré, pas
un défaut.

]]> Pour rendre les programmes incompatibles

]]> Erreur : la hiérarchie est invisible aux programmes
(gérée par le matériel et le système d'exploitation).

]]> Pour faire un compromis entre vitesse, capacité et coût

]]> Bonne réponse : les registres et caches sont
ultra-rapides mais très petits et coûteux ; la RAM
est rapide et de taille modérée ; le disque dur est
lent mais énorme et bon marché. Combiner les trois
permet d'avoir à la fois la performance et la
capacité.

]]> Architectures matérielles — Q12 : Mémoire cache À quoi sert la mémoire cache d'un processeur ?

]]> Les processeurs modernes ont $3$ niveaux de cache (L1,
L2, L3) avec des tailles et vitesses croissantes mais
restant bien plus rapides que la RAM. La gestion du
cache est un domaine complexe qui influe énormément
sur les performances.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Compresser les données

]]> Erreur : aucun rapport avec la compression.

]]> Stocker les fichiers temporaires du système d'exploitation

]]> Erreur : confusion possible avec le cache du
navigateur ou du système. Ici on parle du cache
processeur (interne).

]]> Sauvegarder les fichiers avant l'extinction

]]> Erreur : la cache processeur est volatile, comme
la RAM. Elle ne sert pas à la sauvegarde.

]]> Garder les données récentes pour un accès plus rapide

]]> Bonne réponse : la cache exploite le principe de
localité (les programmes ont tendance à réutiliser
les mêmes données ou des données voisines). En
gardant les données chaudes dans une mémoire
ultra-rapide proche du processeur, on évite des
accès lents à la RAM.

]]> Architectures matérielles — Q13 : Adresse mémoire Qu'est-ce qu'une adresse mémoire ?

]]> En programmation, on manipule rarement les adresses
mémoire directement (sauf en C/C++ avec les pointeurs).
Le système d'exploitation gère la mémoire virtuelle
pour donner à chaque programme l'illusion d'avoir
toute la mémoire à lui.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un identifiant unique pour chaque programme installé

]]> Erreur : c'est plutôt un PID (Process ID). Une
adresse mémoire est plus bas niveau.

]]> Le nom d'un fichier sur le disque

]]> Erreur : confusion avec un chemin. Une adresse
mémoire est numérique.

]]> Un numéro qui identifie un emplacement dans la mémoire

]]> Bonne réponse : la mémoire est vue comme un
immense tableau d'octets, indexés de $0$ à
quelques milliards. L'adresse identifie où lire ou
écrire. Sur un processeur $64$ bits, les adresses
peuvent aller jusqu'à $2^{64}$.

]]> Le nom du processeur

]]> Le nom commercial du
processeur (par exemple
Intel Core i$7$) est une
dénomination, pas une
adresse mémoire. Une
adresse mémoire est un
entier qui désigne un
emplacement précis dans
la RAM.

]]> Architectures matérielles — Q14 : Architecture 64 bits Que signifie qu'un processeur est en architecture $64$ bits ?

]]> Le passage à $64$ bits ($2003$ pour AMD, $2006$ pour
Apple Silicon) a permis de dépasser la barre des
$4$ Gio adressables, qui posait problème avec les
grandes bases de données et le calcul scientifique.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Il a $64$ fils dans ses bus

]]> Erreur : trop simpliste. Le « $64$ bits » concerne
la taille des registres et des adresses, pas le
nombre de fils physiques.

]]> Il fait $64$ instructions par seconde

]]> Erreur : il en fait des milliards par seconde, pas
$64$.

]]> Ses registres et adresses font $64$ bits

]]> Bonne réponse : il peut traiter des entiers jusqu'à
$2^{64} - 1$ en une seule instruction et adresser
jusqu'à $2^{64}$ octets de mémoire (soit
$16$ exbioctets, largement plus que toute mémoire
actuelle). Les processeurs modernes sont presque
tous en $64$ bits.

]]> Il possède exactement $64$ cœurs de calcul

]]> Erreur : le nombre de cœurs et la taille des mots
sont indépendants. Un processeur $64$ bits peut
avoir $1$ ou $128$ cœurs.

]]> Architectures matérielles — Q15 : Multi-cœurs Qu'apporte un processeur multi-cœurs ?

]]> Le multi-cœur a redéfini la programmation depuis les
années $2000$. Beaucoup d'algorithmes ont dû être
repensés pour exploiter le parallélisme efficacement
(problèmes de synchronisation, de partage de données).

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Il fonctionne entièrement sans système d'exploitation

]]> Erreur : aucun rapport. Le SE est nécessaire pour
orchestrer les processus.

]]> Il exécute plusieurs instructions en parallèle

]]> Bonne réponse : avec $N$ cœurs, on peut exécuter
$N$ programmes (ou $N$ threads) en vrai parallèle.
C'est devenu indispensable car les fréquences
d'horloge stagnent depuis les années $2005$.

]]> Il consomme moins d'énergie que les anciens

]]> Erreur : ce n'est pas la motivation principale du
multi-cœur (même si l'efficacité énergétique est un
avantage indirect).

]]> Il a une mémoire vive plus grande

]]> Erreur : la mémoire est externe et ne dépend pas
du nombre de cœurs.

]]> Architectures matérielles — Q16 : Langage machine Qu'est-ce que le langage machine ?

]]> Le langage machine est spécifique à chaque architecture
(x$86$, ARM, RISC-V). Un programme en langage machine
pour x$86$ ne tourne pas tel quel sur un Mac M$1$
(ARM), il faut le recompiler ou utiliser un
émulateur.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un langage de programmation de haut niveau comme C ou Python

]]> Erreur : C et Python sont des langages de haut niveau, qu'il faut traduire en langage machine
pour qu'ils s'exécutent.

]]> Un protocole réseau

]]> Un protocole réseau (TCP,
HTTP, etc.) régit les échanges
entre machines. Le langage
machine, lui, est purement
interne au processeur.

]]> La représentation binaire des instructions du processeur

]]> Bonne réponse : chaque instruction est codée en
binaire selon une grammaire précise (opcode,
opérandes). Le processeur lit ces bits et les
exécute. L'assembleur est une notation symbolique
du langage machine.

]]> Un langage parlé par les robots

]]> Le langage machine est
un encodage binaire
interne au processeur,
pas une langue parlée.
Les robots qui « parlent »
utilisent la synthèse vocale,
ce qui est tout autre chose.

]]> Architectures matérielles — Q17 : Compteur ordinal Qu'est-ce que le compteur ordinal (ou compteur de
programme, PC) du processeur ?

]]> Le PC est central dans le fonctionnement séquentiel
des programmes. Comprendre le PC permet de comprendre
comment fonctionnent les boucles, conditions, et
appels de fonction au niveau matériel.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un compteur de bugs

]]> Le compteur ordinal n'a
aucun rapport avec les
bugs : c'est un registre
matériel qui pointe sur
la prochaine instruction
à exécuter.

]]> Un identifiant unique de l'utilisateur

]]> Le PC est interne au
processeur et change à
chaque cycle. Il n'identifie
ni l'utilisateur ni la session.

]]> Le registre pointant la prochaine instruction

]]> Bonne réponse : à chaque cycle, le processeur lit
l'instruction à l'adresse pointée par le PC,
l'exécute, puis incrémente le PC pour passer à la
suivante. Les sauts (if, boucles, fonctions)
modifient le PC autrement.

]]> Un compteur qui mesure la durée totale du programme

]]> Erreur : il ne mesure pas le temps. Il pointe sur
une instruction.

]]> Architectures matérielles — Q19 : SSD vs disque dur Quelle est la différence principale entre un SSD et
un disque dur classique (HDD) ?

]]> Pour un usage usuel : SSD pour le système et les
applications (rapidité critique), HDD pour les gros
fichiers d'archive (économique). Les disques durs
mécaniques tendent à disparaître hors usage de stockage
massif.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Le SSD utilise des disques magnétiques en rotation, le HDD des puces de mémoire

]]> Erreur : c'est l'inverse exact. Le HDD a des
plateaux mécaniques, le SSD est purement
électronique.

]]> Aucune différence fondamentale

]]> Erreur : ils ont des technologies très différentes
avec des compromis différents.

]]> Le SSD coûte moins cher au gigaoctet

]]> Erreur : c'est plutôt l'inverse, même si l'écart se
réduit. Pour de gros volumes, le HDD reste moins
cher.

]]> Le SSD utilise de la mémoire flash, le HDD des plateaux mécaniques

]]> Bonne réponse : le SSD est beaucoup plus rapide
(pas de temps d'accès mécanique), plus silencieux,
plus résistant aux chocs. Mais il a une durée de
vie limitée par le nombre d'écritures par cellule.

]]> Architectures matérielles — Q20 : ROM vs RAM Quelle est la différence entre ROM et RAM ?

]]> ROM = Read-Only Memory ; RAM = Random Access Memory.
Aujourd'hui, la « ROM » des ordinateurs est en réalité
souvent une mémoire flash, modifiable mais
non-volatile (firmware UEFI mis à jour par exemple).

]]> 1.0 0.0 0 true true abc ROM concerne la mémoire externe (disque), RAM la mémoire interne

]]> Erreur : les deux sont des mémoires internes,
c'est leur volatilité qui les distingue.

]]> La ROM est non volatile et fixe, la RAM volatile et modifiable

]]> Bonne réponse : la ROM contient typiquement le
firmware ou BIOS, qui doit être conservé même
quand l'ordinateur est éteint. La RAM est la zone
de travail temporaire.

]]> ROM est plus rapide que RAM

]]> Erreur : la RAM est généralement plus rapide d'accès.
La ROM se distingue par sa persistance et sa
non-modifiabilité (dans sa version de base).

]]> La ROM est généralement plus grande que la RAM

]]> Erreur : c'est généralement l'inverse. La ROM est
souvent de petite taille (firmware), la RAM bien
plus grande pour les programmes en cours.

]]> Architectures matérielles — Q25 : Évolution historique Lequel des énoncés suivants est vrai sur l'évolution
des architectures matérielles depuis $50$ ans ?

]]> L'avenir s'oriente vers un retour à du calcul
spécialisé : processeurs graphiques pour
l'intelligence artificielle, processeurs
neuronaux pour les téléphones, circuits logiques
programmables dans les serveurs. À plus long
terme, on attend l'arrivée à grande échelle du
calcul quantique et neuromorphique.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc La fréquence d'horloge des processeurs grand public a continué de doubler chaque année

]]> Erreur : la fréquence stagne autour de $3$-$5$ GHz
depuis $2005$ environ. Le gain de performance vient
d'autres techniques (multi-cœurs, parallélisme,
architecture).

]]> Le nombre de transistors croît toujours, mais la performance par cœur stagne

]]> Bonne réponse : la loi de Moore reste globalement
vraie pour la densité, mais traduite différemment :
plus de cœurs, plus de cache, plus d'unités
spécialisées (GPU, NPU). La performance brute par
fil d'exécution stagne depuis ~$2005$.

]]> Les ordinateurs sont aujourd'hui aussi performants que dans les années $1970$

]]> Erreur : la performance a augmenté de plusieurs
ordres de grandeur depuis les années $1970$.

]]> Le modèle de von Neumann est totalement obsolète depuis longtemps

]]> Erreur : le modèle de von Neumann reste la base de
tous les ordinateurs modernes, même s'il est
enrichi par de nombreuses optimisations.

]]> Architectures matérielles — Q26 : Périphériques d'entrée/sortie Parmi les éléments suivants, lequel n'est pas un
périphérique d'entrée/sortie ?

]]> Les périphériques d'entrée/sortie permettent à
l'ordinateur de dialoguer avec l'utilisateur ou
avec d'autres machines. Un même appareil peut
assurer les deux rôles : un disque dur (lecture
et écriture), un écran tactile (affichage et
saisie) ou une carte réseau (réception et envoi).

]]> 1.0 0.0 0 true true abc L'imprimante

]]> L'imprimante est un périphérique de sortie :
elle reçoit des données de l'ordinateur pour
produire un document physique.

]]> Le transistor

]]> Bonne réponse : un transistor est un composant
électronique élémentaire utilisé pour fabriquer
des portes logiques au cœur du processeur. Il
ne sert pas à communiquer avec l'extérieur, il
est interne au matériel.

]]> Le clavier

]]> Le clavier est un périphérique d'entrée :
chaque touche enfoncée envoie un code à
l'ordinateur.

]]> La souris

]]> La souris est bien un périphérique d'entrée :
elle transmet à l'ordinateur la position du
curseur et les clics de l'utilisateur.

]]> Architectures matérielles — Q27 : Comparer deux processeurs sur une tâche parallèle Deux processeurs sont proposés pour un travail de rendu vidéo,
tâche qui se parallélise très bien :
le processeur A est cadencé à $4$ GHz et possède $4$ cœurs ;
le processeur B est cadencé à $3$ GHz et possède $8$ cœurs.
Lequel sera, en pratique, le plus performant sur cette tâche ?

]]> Sur une tâche très parallèle, le débit total se rapproche
du produit fréquence par nombre de cœurs ; sur une tâche
séquentielle (qui n'utilise qu'un cœur), c'est la fréquence
seule qui compte. Le choix d'un processeur dépend donc du
profil de la charge de travail visée.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Le processeur B, car doubler les cœurs compense l'écart de fréquence sur une tâche parallèle

]]> Bonne réponse : pour une tâche qui se parallélise bien,
le débit total est approximativement proportionnel au
produit fréquence par nombre de cœurs.
Pour A on a $4 \times 4 = 16$ unités de travail
par seconde (en notation simplifiée), et pour B
$3 \times 8 = 24$. B l'emporte donc nettement.

]]> Le processeur A, car une fréquence d'horloge plus élevée signifie qu'il exécute toujours plus d'instructions par seconde

]]> Erreur : la fréquence d'horloge ne mesure que la cadence
d'un seul cœur. Pour les charges parallèles, le nombre
de cœurs est au moins aussi déterminant.

]]> Le processeur A, car les processeurs à haute fréquence sont systématiquement les plus récents

]]> Erreur : la fréquence d'horloge stagne depuis le milieu
des années $2000$. Un processeur à $3$ GHz peut être bien
plus récent et performant qu'un autre à $4$ GHz.

]]> Aucun des deux, car la performance d'un processeur ne dépend ni de la fréquence ni du nombre de cœurs

]]> Erreur : ces deux paramètres sont des indicateurs réels
de performance, simplement non suffisants à eux seuls
(la taille des caches, l'architecture interne et le jeu
d'instructions interviennent aussi).

]]> Architectures matérielles — Q28 : Pourquoi la fréquence stagne Le nombre de transistors par puce ne cesse d'augmenter
régulièrement, mais la fréquence d'horloge des
processeurs grand public a cessé d'augmenter significativement
depuis le milieu des années $2000$ (elle plafonne autour de
$3$ à $5$ GHz). Quelle en est la cause principale ?

]]> Cette barrière physique a réorienté l'industrie vers le
parallélisme (multi-cœurs, GPU, processeurs spécialisés)
pour continuer à exploiter l'augmentation du nombre de
transistors. C'est une illustration concrète des limites
de la loi de Moore, qui décrit la densité d'intégration et
non la vitesse d'horloge.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc La consommation et la chaleur croissent trop vite avec la fréquence pour être évacuées

]]> Bonne réponse : la puissance dissipée par un circuit
augmente très vite avec la fréquence. Au-delà d'un
certain seuil, la chaleur produite ne peut plus être
évacuée sans refroidissement extrême. Les fabricants
ont donc privilégié la multiplication des cœurs.

]]> Les transistors ne sont plus utilisés dans les processeurs récents, qui reposent sur d'autres technologies

]]> Erreur : les processeurs actuels sont toujours composés
de milliards de transistors, simplement gravés plus
finement.

]]> Les constructeurs se sont mis d'accord pour ne plus vendre de processeurs au-dessus de $5$ GHz, par souci de standardisation

]]> Erreur : il n'existe aucun accord de ce type, la
contrainte est physique.

]]> Les utilisateurs ne demandent plus de processeurs rapides depuis l'arrivée des smartphones

]]> Erreur : la demande de performance n'a jamais cessé,
la limite est technologique et non commerciale.

]]>