Numérique et sciences informatiques · Première

Idées d’apprentissage actif

Modèle d'architecture de von Neumann

Le modèle d'architecture de von Neumann est la pierre angulaire de l'informatique moderne. Ce module permet aux élèves de soulever le capot de l'ordinateur pour comprendre l'interaction entre l'unité centrale (CPU), la mémoire vive (RAM) et les bus de communication. Ils découvrent le cycle 'fetch-decode-execute' qui rythme chaque action de la machine.

• Programmes Officiels
• BOEN spécialité NSI 1re - Modèle d'architecture de von Neumann
• BOEN spécialité NSI 1re - Composants d'un ordinateur

• 40–55 min
• Binômes → Classe entière
• 3 activités

Activité 01

• Jeu de rôle
• 45 min · Classe entière

Jeu de rôle: Le processeur humain

Quatre élèves jouent l'UAL, les registres, la mémoire et l'unité de contrôle. Ils doivent exécuter manuellement une instruction d'addition en se passant des messages sur papier.

Quels sont les rôles respectifs du processeur et de la mémoire ?

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Conscience sociale
• Conscience de soi

Activité 02

• Cercle de recherche
• 40 min · Petits groupes

Cercle de recherche: Autopsie d'un PC

En petits groupes, les élèves explorent une unité centrale ouverte (ou des photos haute définition) pour identifier physiquement les composants du modèle de von Neumann.

Comment les instructions sont-elles exécutées par le CPU ?

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Conscience de soi

Activité 03

• Rotation par ateliers
• 55 min · Petits groupes

Rotation par ateliers: Simulateur d'Assembleur

Atelier 1 : écrire une addition en assembleur. Atelier 2 : observer l'état des registres. Atelier 3 : modifier une valeur en mémoire vive et voir l'impact sur le programme.

Qu'est-ce qu'un registre et à quoi sert-il ?

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Quelques notes pour enseigner cette unité

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Attention à ces idées reçues

• Confondre la mémoire vive (RAM) et le disque dur.

  Les élèves pensent souvent que la mémoire est un seul grand bloc. Utiliser l'analogie du bureau (RAM) et de l'armoire (Disque dur) lors d'une discussion de groupe aide à distinguer la mémoire de travail de la mémoire de stockage.

• Penser que le processeur 'comprend' le Python directement.

  Le CPU ne comprend que le langage machine (0 et 1). Passer par une étape de simulation en Assembleur permet de montrer la cascade de traductions nécessaires entre le code humain et les circuits électroniques.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de rôle
• Cercle de recherche
• Rotation par ateliers