Lernzettel: Introduction à l'architecture et logique informatique

1. 📌 L'essentiel

• 1 bit = 2 états, n bits = $2^n$ états (quantité d'information)
• Ordres de grandeur : kilo = $2^{10}$, mega = $2^{20}$, giga = $ 2^{30- Notations : binaire (0b...), hexadécimal (0x...), décimal
• Encodages : ASCII (8 bits), Unicode (16 bits), UTF-8 (variable)
• Représentation des nombres : complément à 2 pour les entiers relatifs
• Overflow : dépassement de capacité lors d’opérations
• Architecture Von Neumann : mémoire unique, bus partagé
• Architecture Harvard : mémoires séparées pour instructions et données
• Circuits logiques : portes AND, OR, NOT, XOR, lois fondamentales de Boole
• Logigrammes : schémas graphiques des circuits logiques
• Conversion binaire/décimal/hexadécimal : somme de puissances

2. 🧩 Structures & Composants clés

• Bit — unité minimale d'information, 0 ou 1
• Octet — 8 bits, unité standard de stockage
• Registre — stockage temporaire dans CPU
• Portes logiques — éléments de base pour circuits numériques
• Bus — voie de communication entre composants
• Mémoire — stockage d'instructions et de données
• Unité de contrôle — gestion du flux d'instructions
• ALU — unité arithmétique et logique
• Architecture Von Neumann — mémoire partagée, bus unique
• Architecture Harvard — mémoires séparées, bus séparés
• Algèbre de Boole — règles logiques pour circuits
• Tables de vérité — représentation des fonctions logiques

3. 🔬 Fonctions, Mécanismes & Relations

• Représentation binaire : codage de toutes les données numériques
• Conversion : binaire ↔ décimal, hexadécimal
• Addition binaire : gestion du carry, overflow possible
• Nombres relatifs : bit de signe + complément à 2 pour négatifs
• Circuits logiques : composés de portes pour réaliser fonctions
• Lois de Boole : distributivité, absorption, identité, complément
• Organisation hiérarchique :
  • Niveau 1 : portes logiques
  • Niveau 2 : circuits combinatoires
  • Niveau 3 : microarchitecture (CPU, mémoire)
• Flux d'information :
  • Données → circuits logiques → traitement → sortie
  • Instructions → unité de contrôle → opérations

4. Tableau comparatif : Architectures mémoire

5. 🗂️ Diagramme hiérarchique ASCII

Architecture informatique
 ├─ Composants matériels
 │    ├─ Transistors
 │    ├─ Circuits logiques
 │    ├─ CPU
 │    └─ Mémoire
 └─ Organisation
      ├─ Architecture Von Neumann
      └─ Architecture Harvard

6. ⚠️ Pièges & Confusions fréquentes

• Confondre bits et octets
• Confondre complément à 2 et inversion simple
• Oublier le risque d'overflow en addition
• Confondre architecture Von Neumann et Harvard
• Mal interpréter les lois de Boole (priorité AND > OR)
• Confondre encodages ASCII et Unicode
• Négliger la gestion du carry en addition binaire
• Confondre circuit combinatoire et séquentiel

7. ✅ Checklist Examen Final

• Définir un bit, un octet, une mémoire
• Expliquer le principe de complément à 2
• Connaître les notations binaires, hexadécimales, décimales
• Savoir convertir binaire ↔ décimal / hexadécimal
• Identifier les portes logiques de base et leur table de vérité
• Expliquer la différence entre architecture Von Neumann et Harvard
• Comprendre le rôle des circuits logiques dans le traitement
• Maîtriser les lois fondamentales de l'algèbre de Boole
• Savoir représenter un circuit logique par logigramme
• Connaître les ordres de grandeur et leur notation
• Identifier les risques d'overflow et leur gestion
• Comprendre la représentation des nombres négatifs en complément à 2
• Savoir décrire la hiérarchie d'un système informatique
• Être capable de réaliser une conversion hexadécimal/décimal
• Connaître les composants d’un microprocesseur (ALU, registre, unité de contrôle)
• Assimiler le rôle des bus dans la communication interne
• Maîtriser les erreurs courantes en manipulation binaire et logique