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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
  1. La fréquence indique la vitesse d'exécution du processeur, c'est un bon indicateur de performance avec le nombre de cœurs.
  2. 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.
  3. 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.

Bash Session
$ 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.

Bash Session
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.