Au cœur de l`ordinateur

Au cœur de l’ordinateur
Avoir un PC (Personal Computer) à la maison est devenu chose courante… ou presque. Le développement
pour Internet y est pour beaucoup, mais le champ d’application de l’ordinateur est beaucoup plus vaste que
le simple surf. Il faut savoir qu’un ordinateur, avant d’être une plateforme de recherche et de jeux, est un
outil scientifique précieux.
Avant d’exploiter les différentes possibilités d’un PC dans, on se doit de comprendre un minimum son
architecture. En effet, ses performances dépendent directement de sa constitution. Si on prend une publicité
quelconque, on retrouve le descriptif suivant :
Il faut avouer qu’une personne non initiée à l’informatique peut difficilement s’y retrouver parmi toutes ces
données techniques pourtant capitales. Ce sont elles qui vont définir à la fois le domaine d’utilisation de
l’ordinateur mais aussi son prix.
Nous allons à présent plonger au cœur de l’ordinateur et essayer de comprendre à quoi servent tous ces
composants.
Le but est de pouvoir expliquer la liste précédente en décrivant le rôle de chaque élément de l’ordinateur en
question.
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I L’unité centrale
I.1 La carte mère.
Lorsqu’on ouvre la tour d’un ordinateur, on remarque la présence d’une grande carte à laquelle tous les
composants semblent être connectés. C’est le circuit imprimé principal de l’ordinateur appelé carte-mère.
La carte-mère est à l’ordinateur ce que le système nerveux central est à l’organisme humain. Elle est
primordiale car toute information qui transite par ses circuits est déterminante dans le fonctionnement de
l’ordinateur. C’est en véritable carrefour de l’information, elle collecte et achemine les données
informatiques d’un composant vers un autre.
I.2 Le microprocesseur.
Si on observe à présent les composants situés sur la carte-mère, on remarque la présence d’un petit
ventilateur sous lequel se cache le microprocesseur aussi appelé processeur.
Le processeur est en fait le cœur du PC. C’est lui qui commande tous les autres circuits.
Il réalise aussi un certain nombre d’opérations élémentaires : addition, soustraction, égalité, comparaison,
ainsi que la lecture et l’écriture en mémoire. Ces opérations sont certes très simples, mais le processeur les
exécute très rapidement.
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La rapidité de calcul du processeur est donnée par la fréquence de son horloge. Ces dernières sont passées
de 1 MHz en 1980 à 25 MHz en 1990 et à quelques GHz de nos jours.
Cependant, il ne faut pas croire que la haute fréquence implique une haute performance car comme nous
allons le voir par la suite, les composants qui entourent le processeur jouent un rôle important dans la
puissance finale délivrée par l’ordinateur. On comprend aisément que si les autres composants sont trop
lents par rapport au processeur, la rapidité de ce dernier ne sert plus à rien.
Remarques :
• Le processeur chauffe énormément lors de son utilisation d’où la nécessité de lui attribuer un
ventilateur personnel.
• Chaque processeur n’est adapté qu’à un certain type de carte-mère.
I.3 Les différents types de mémoires.
Il existe deux grands types de mémoires :
•
La mémoire vive ou RAM (Random Access Memory) :
Les informations stockées par cette mémoire sont transitaires. Quand un logiciel est
lancé, il occupe de la place dans cette mémoire, et lorsque vous ouvrez un document quel qu’il soit, c’est
également là que les données sont stockées provisoirement, en attendant une sauvegarde cette fois
définitive sur un autre support (voir type de mémoire suivant).
Les besoins en mémoire vive sont différents suivant les logiciels et la taille des fichiers
traités. Les moins gourmands sont les traitements de texte. Les jeux quant à eux nécessitent une grande
quantité de mémoire, qui a tendance à augmenter avec les progrès en matière de graphisme. Viennent
enfin les logiciels de retouche d’image, de vidéo et de son. Pour peu que vous lanciez trop d’applications
en même temps, vous obtiendrez un PC qui rame et qui ne peut plus traiter les données rapidement.
La mémoire vive peut en fait être comparée à une mémoire éclair qui ne dure qu’un
certain temps. Les informations sont stockées pendant une durée limitée à leur utilisation bien souvent.
Dés l’extinction du PC, toutes les données inscrites dans cette mémoire disparaissent.
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•
La mémoire morte ou ROM (Read Only Memory) :
La mémoire morte correspond, contrairement à la mémoire vive, à une mémoire longue
durée. Les informations stockées par cette dernière ne s’effacent pas sans accord de l’utilisateur, même
après l’arrêt de l’ordinateur. C’est la ROM qui assure le démarrage de la machine en fournissant les
instructions nécessaires.
Cependant la seule mémoire centrale fournie avec la carte mère possède une capacité
limitée qui ne permet de stocker qu’un faible nombre d’informations. Pour stocker plus d’informations,
on doit donc ajouter des mémoires auxiliaires au PC comme par exemple :
- un disque dur (dont les capacités sont actuellement comprises entre 20 et 180 Go)
- des disquettes (dont la capacité est de 1,4 Mo)
- des CD-R et CD-RW (dont les capacités sont soit de 650 Mo soit de 700 Mo)
- etc
II Les périphériques
Pour pouvoir se servir d’une unité centrale, l’utilisateur doit pouvoir communiquer avec cette dernière à
deux niveaux :
- dans un premier temps, il doit pouvoir lui indiquer la tache à accomplir,
- enfin, il doit pouvoir recueillir les résultats obtenus.
Ce sont les périphériques qui permettent à l’utilisateur et à l’unité centrale de communiquer. On distingue
deux types de périphériques :
- Les périphériques d’entrée qui permettent de fournir des données à l’ordinateur
(clavier, souris, scanner, webcam, manettes de jeu, …)
- Les périphériques de sortie qui permettent de transmettre à l’utilisateur les données
depuis la mémoire centrale (écran, imprimante, table traçante,…)
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Cependant un périphérique et l’unité centrale ne communiquent pas aussi simplement. En effet, on doit
ajouter à cette chaîne une interface qui pourrait en fait être comparée à un interprète. L’interface réalise
donc les conversions et les adaptations nécessaires (analogique-numérique et numérique-analogique).
L’exemple le plus éloquent est celui de l’écran qui permet d’afficher des données graphiques.
Le périphérique est bien entendu l’écran. Ce dernier est alors relié à la carte vidéo, plus connue sous le nom
de carte graphique, et qui est en fait l’interface. Cette dernière est d’ailleurs placée sur la carte mère de
l’unité centrale. Sans carte graphique l’écran n’afficherait rien.
Il existe d’autres types d’interfaces comme l’interface série ou RS 232 (permettant sur les anciens PC de
connecter une souris), l’interface parallèle (permettant de connecter les imprimantes), l’interface sysam que
nous allons utiliser dans le cadre de la physique.
Enfin il faut savoir que les périphériques et leurs interfaces sont connectés quant à eux à la carte mère par
l’intermédiaire de ports.
Sur la photo de la carte mère, vue de dessus, on décèle la présence de différents types de ports :
•
•
les ports PCI (Peripherical Component Interconnect) sur lesquels par exemple on branche la carte
son, les cartes d’acquisition,…
les ports AGP, généralement réservés au cartes graphiques.
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Si on tourne à présent la tour du PC, on constate une multitude de branchements possibles. Ils correspondent
chacun à différents types de ports :
•
•
•
•
les ports PS2 sur lesquels on branche à présent le clavier et la souris,
les ports série (COM 1 et COM 2) servent à placer d’anciennes souris, à connecter un modem
externe, à connecter des périphériques d’acquisition de données. Les ports série sont de moins en
moins utilisés car le transfert de données est très lent.
le port parallèle (LPT1), plus rapide que le port série, permet de connecter une imprimante et parfois
même un scanner,
les ports USB sont de plus en plus utilisés. Ils permettent de brancher tout type de périphériques
(webcam, scanner, modem,…). L’avantage des ports USB est que les périphériques peuvent être
connectés à l’ordinateur en fonctionnement et ils sont automatiquement reconnus.
III Le BIOS et le système d’exploitation.
On vient de voir la constitution physique d’un ordinateur. Cependant, ce dernier pour fonctionner, nécessite
la présence d’au moins deux logiciels :
- le BIOS,
- le système d’exploitation.
III.1 Le BIOS (Basic Input Output System)
Il est l’un des composants principaux de l’ordinateur. C’est un logiciel intégré dans la ROM de la carte mère
qui doit, entre autres, vérifier au démarrage le bon fonctionnement de certains éléments physiques vitaux de
la machine, puis assurer le lancement du système d’exploitation.
III.2 Le système d’exploitation.
Le système d’exploitation est le programme qui établit les liens entre le matériel, l’utilisateur et les logiciels
(traitement de texte, jeu,…). Les systèmes d’exploitation les plus connus sont : le DOS, Windows, Linux et
Unix.
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