Comparaison de deux nano-ordinateurs⚓︎
D'après 2022, Centres étrangers, J1, Ex. 5
Un nano-ordinateur est un ordinateur possédant une taille inférieure à un microordinateur. Les nano-ordinateurs (sans l'alimentation, le clavier, la souris et l'écran) tiennent dans la paume de la main. Le SOC (System on a chip), littéralement un système sur une puce, est un système complet embarqué sur une seule puce (circuit intégré) pouvant comporter de la mémoire, un ou plusieurs microprocesseurs, des périphériques d'interface ou tout autre composant. On souhaite comparer les performances de deux nano-ordinateurs contenant chacun un SOC différent dont les caractéristiques sont détaillées ci-dessous :
SOC_1 | SOC_2 | |
---|---|---|
Processeur | Broadcom BCM271 | Broadcom BCM |
Architecture | ARMv8-A (64-bit) | ARMv6Z (32-bit) |
Microarchitecture | Cortex-A72 | ARM11 |
Famille du processeur | BCM | BCM |
Nb cœurs | 4 | 1 |
Fréquence de base | 1,5 GHz | 700 MHz |
Fréquence turbo | - | 1,0 GHz |
Mémoire cache | 1 MB | 128 KB |
Capacité mémoire maxi | 8 GB | 512 MB |
Types de mémoire | LPDDR4-3200 SDRAM | SDRAM |
GPU (processeur graphique) integer | Broadcom VideoCore VI | Aucun |
GPU, unités d'exécution | 4 | |
GPU, unités shader | 64 | |
GPU, cadence | 500 MHz | |
GPU, flottant FP32 | 32 GFLOPS | |
Drystone MIPS | 22 740 DMIPS | 1 190 DMIPS |
Résol. affichage max | 4K@60fps | 1080p@30fps |
Décodage vidéo | H.265 4K@60fps, H.264 1080p@60fps | H.264 1080p@30fps |
Encodage vidéo | H.264 1080p@30fps | H.264 1080p@30fps |
Interface réseau | 10/100/1000M Gigabit Ethernet | |
Connectivité | USB 2.0, USB 3.0, HDMI 2.0 | USB 2.0, HDMI 1. |
Wifi | 2.4GHz/5GHz 802.11 b/g/n/ac | |
Bluetooth | Bluetooth 4.2 | |
Audio | I2S | I2S |
1.a. Expliquer ce qui différencie le SOC d'un nano-ordinateur d'un microprocesseur classique ?
Réponse
Un SOC est un système miniaturisé qui intègre à la fois outre le microprocesseur
- la mémoire vive (RAM et ROM),
- la mémoire de stockage (flash),
- des périphériques d'interface (Bluetooth, Wifi).
Outre sa taille réduite, on note aussi une plus faible consommation d'énergie, un refroidissement passif donc silencieux.
Certaines performances sont améliorées par la réduction des distances entre composants par rapport à un ordinateur classique.
D'un autre côté, on ne change pas les composants d'un SOC comme on le fait avec un ordinateur classique. Pas de maintenance, ni d'évolution du bloc.
1.b. Lequel de ces SOC peut être connecté à un réseau filaire. Justifier la réponse.
Réponse
Le BCM271 comporte une interface réseau Ethernet qui permet donc une connexion au réseau filaire.
1.c. Citer 2 caractéristiques permettant de comparer la puissance de calcul de ces deux SOC.
Réponse
- La fréquence indique la vitesse d'exécution du processeur, c'est un bon indicateur de performance avec le nombre de cœurs.
- La mémoire cache permet de travailler bien plus rapidement qu'avec la RAM, une forte capacité est un autre bon indicateur de performance dès qu'un processus a besoin d'un peu de données.
- La taille du registre 64 bits permet d'effectuer certaines taches courantes (comme liées à la sécurisation des données) de manière bien plus rapide qu'avec une architecture en 32 bits.
Le BCM271 sort bien plus performant de cette comparaison.
2. Un réseau local est relié à internet à l'aide d'une box faisant office de routeur. Un utilisateur connecte un nouveau nano-ordinateur à ce réseau et veut tester son fonctionnement.
Il utilise en premier la commande ifconfig
qui correspond à ipconfig
sous environnement Windows. Cela lui donne le résultat suivant.
$ ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 10.0.2.15 netmask 255.255.255.0 broadcast
10.0.2.
inet6 fe80::761a:3e85:cc97:6491 prefixlen 64 scopeid
0x20<link>
ether 08:00:27:8b:c3:91 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 136 bytes 13703 (13.3 KiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 180 bytes 17472 (17.0 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0
collisions 0
device interrupt 9 base 0xd
2.a. L'indication ether 08:00:27:8b:c3:91
correspond à une adresse MAC. Que représente-t-elle ?
Réponse
L'adresse MAC est une adresse unique associée à un matériel, elle y est stockée et ne change pas.
2.b. On s'intéresse ensuite à l'indication inet 10.0.2.15
Que représente 10.0.2.15
?
Réponse
L'adresse IP, ici IPv4 10.0.2.15
, est une adresse qui permet d'identifier un matériel de manière unique sur un réseau. Elle peut changer.
2.c. Pour connaitre la passerelle, l'utilisateur fait alors un traceroute
dont la première ligne sortie est la ligne suivante.
1 _gateway (10.0.2.2) 0.328 ms 0.275 ms 0.267 ms
À quel type de matériel correspond l'adresse 10.0.2.2
?
Réponse
L'interface de sortie 10.0.2.2
correspond à la passerelle menant au routeur gérant le réseau et capable d'acheminer l'information aux machines extérieures.
3. Cinq routeurs R1
, R2
, R3
, R4
, R5
sont connectés dans un réseau avec les caractéristiques suivantes :
Routeur R1
Destination | Direction | Saut | Débit (Mbits/s) |
---|---|---|---|
R2 | R2 | 1 | 10 |
R3 | R3 | 1 | 100 |
R4 | R2 | 2 | |
R5 | R5 | 1 | 10 |
Routeur R2
Destination | Direction | Saut | Débit (Mbits/s) |
---|---|---|---|
R1 | R1 | 1 | 10 |
R3 | R3 | 1 | 100 |
R4 | R4 | 1 | 10 |
R5 | R1 | 2 |
Routeur R3
Destination | Direction | Saut | Débit (Mbits/s) |
---|---|---|---|
R1 | R1 | 1 | 100 |
R2 | R2 | 1 | 100 |
R4 | R2 | 2 | |
R5 | R1 | 2 |
Routeur R4
Destination | Direction | Saut | Débit (Mbits/s) |
---|---|---|---|
R1 | R2 | 2 | |
R2 | R2 | 1 | 10 |
R3 | R2 | 2 | |
R5 | R2 | 3 |
Routeur R5
Destination | Direction | Saut | Débit (Mbits/s) |
---|---|---|---|
R1 | R1 | 1 | 10 |
R2 | R1 | 2 | |
R3 | R1 | 2 | |
R4 | R1 | 3 |
3.a. Recopier et compléter le schéma ci-dessous qui représente le réseau. Indiquer le nom des routeurs dans les cercles et tracer les connexions entre eux.
Réponse
3.b. Dans cette question, on utilise le protocole de routage RIP, qui cherche à minimiser le nombre de sauts. Quelle route faut-il prendre pour aller de R4 à R5 ?
Réponse
Suivant le protocole RIP qui minimise le nombre de routeurs traversés, l'information utilisera le chemin suivant : R4 → R2 → R1 → R5
4. Les cinq routeurs précédents sont connectés dans la même configuration que précédemment. Toutefois, le protocole de routage appliqué est désormais le protocole OSPF qui prend en compte le débit (Mbits/s) pour minimiser le cout total de la transmission. Le cout pour passer d'un routeur à un autre est donné par la formule : \(C = \dfrac{100}{\text{débit}}\).
Quelle route faut-il prendre pour aller de R4 à R5 en respectant le protocole OSPF ?
Réponse
Le protocole OSPF va minimiser les couts.
Débit | Cout |
---|---|
10 | \(\frac{100}{10}=10\) |
100 | \(\frac{100}{100}=1\) |
Ici, le chemin le plus rapide selon ce protocole sera R4 → R2 → R3 → R1 → R5
avec un cout total de 22 contre un cout de 30 avec le chemin précédent.