Au cœur de l ordinateur

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1 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. 1

2 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. 2

3 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. 3

4 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, ) 4

5 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. 5

6 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. 6