STRUCTURE D'UN SYSTEME INFORMATIQUE

Transcription

1 STRUCTURE D'UN SYSTEME INFORMATIQUE Le terme anglais Computer signifiait au départ : calculateur numérique électronique. Le terme français «Ordinateur» parait mieux adapté aujourd'hui ; il s'éloigne de la connotation numérique. L'ordinateur se définit maintenant comme une machine à traiter l'information. Un ordinateur est capable d'acquérir et de conserver des informations, d'effectuer des traitements et de restituer les informations stockées 1 DÉFINITION :SYSTEME INFORMATIQUE Un système informatique est l'ensemble des moyens logiciels et matériels nécessaires pour satisfaire les besoins informatiques de l'utilisateur. La notion de logiciel correspond à une généralisation de celle de programme (suite d'instructions exécutables par la machines) Un ordinateur est une machine électronique à programme enregistré, constitué par des ressources logicielles (software) et par des ressource matérielles (hardware). SCHÉMA GÉNÉRAL D'UN SYSTÈME INFORMATIQUE En première approche, un ordinateur est constitué : d'un processeur qui effectue les traitements, d'une mémoire centrale où ce processeur range les données et les résultats de ces traitements des périphériques permettant l'échange d'informations avec l'extérieur. Tous ces constituants sont reliés entre eux par l'intermédiaire de bus, qui sont les artères centrales et leur permet de s'échanger des données. Alain Boivin 1 UFR Sciences Humaines

2 Un système d'information nécessite des informations ou données en entrées. Ces données doivent être codées (codage de l'information) pour être mise en mémoire dans la machine. Par exemple: un A est entré au clavier, on transmet une impulsion électrique du clavier à l'unité centrale, cette impulsion est codée en binaire (code 65) Ces informations sont traitées par le programme de traitement de textes dans le processeur (ou CPU) puis sont restituées à l écran D'un point de vue matériel, nous avons L'unité centrale composée du processeur et de la mémoire interne Des périphériques d'entrée (1 seul sens) Des périphériques d'entrée/sortie (2 sens) Des périphériques de sortie (1 seul sens) Périphériques d entrée : Clavier Souris Manette de jeux Ecran tactile Scanner Appareil photo Microphone Etc. Périphériques de mémorisation : (mémoire secondaire) Processeur central (CPU) Mémoire centrale (RAM) Disque dur Disquette CD-ROM DVD Bande magnétique Etc. Périphériques de sortie : Écran Imprimante Hauts-parleurs Etc. Périphériques de communication : Carte d interface réseau Modem Interface infra-rouge Etc. Alain Boivin 2 UFR Sciences Humaines

3 2 LE CŒUR DU SYSTEME L'unité centrale est composée de l unité centrale (CPU) composée elle-même : de l'unité arithmétique et logique de l'unité de commande et de contrôle de la mémoire centrale d unités d échanges. 2.1 Le processeur Il est à la base de tous les calculs, c'est le "cerveau" de l'ordinateur. Il est caractérisé par sa marque (Intel 486, Intel Pentium, Intel Pentium III, Cyrix, AMD K6, etc.) et sa fréquence (elle dépasse actuellement 3 GHz). Le premier microprocesseur (Intel 4004) a été inventé en Depuis, la puissance des microprocesseurs a augmenté exponentiellement La cadence d'un processeur, exprimée en mégahertz (MHz), voire en gigahertz (GHz), est la fréquence de ses " cycles d'horloge ". Un circuit spécial de l'ordinateur, surnommé horloge et consistant en un quartz vibrant à haute fréquence, comme dans les montres d'aujourd'hui, donne en effet le " top " nécessaire à toutes les opérations. A chaque cycle, le processeur peut effectuer une opération élémentaire (faire une addition, aller chercher une donnée en mémoire, écrire une donnée en mémoire, etc.). La cadence des processeurs d'aujourd'hui dépasse 3 GHz et permet donc d'effectuer plus de trois milliards d'opérations élémentaires par seconde. A chaque top d'horloge (pour les instructions simples) le processeur: o lit l'instruction à exécuter en mémoire o effectue l'instruction o passe à l'instruction suivante Le processeur est en fait constitué o d'une unité de commande qui lit les instructions et les décode o d'une unité de traitement (UAL - unité arithmétique et logique) qui exécute les instructions. o De mémoires (ses registres) o D une horloge interne Toutes ces opérations sont des informations numériques. Les processeurs utilisent de petits transistors pour faire des opérations de base ; il y en a plusieurs millions. Le processeur travaille en fait grâce à un nombre très limité de fonctions (ET logique, OU logique, addition...) ; celles-ci sont des circuits électronique directement gravés dans le micro-processeur. 2.2 La mémoire centrale La mémoire centrale contient deux types d'information Les instructions de différents programmes Des données II existe plusieurs types de mémoire Alain Boivin 3 UFR Sciences Humaines

4 2.2.1 Mémoire RAM (Random Access Memory) Caractéristiques Deux caractéristiques essentielles : Mémoire dans laquelle on peut lire et écrire. permet de stocker des informations pendant tout le temps de fonctionnement de l'ordinateur (elle contient notamment le système d'exploitation, le(s) logiciel(s) et le(s) document(s) en cours de traitement) Mémoire volatile. elle perd son contenu dès la mise hors tension électrique, contrairement à une mémoire de stockage (ou mémoire de masse) comme le disque dur qui garde les informations même lorsqu'il est hors tension. La mémoire vive se présente sous forme de barrettes qu'on implante sur la carte mère de l'ordinateur. Chaque barrettes contient plusieurs puces de mémoire. Il en existe plusieurs Types o SIMM (Single In-Line Memory Module) : jusqu à 9 puces o DIMM (Dual In-Line Memory Module) : au maximum 18 puces On peut augmenter la mémoire vive d'un ordinateur en rajoutant des barrettes de RAM, de capacité variable. Sur les machines actuelles, la taille de la RAM est de plus en plus importante (128 ou 256 Mo, et 512 Mo). Sur les PC des années 80, la RAM ne dépassait pas le Mega-octet. Trois éléments caractérisent une mémoire : o Le cycle d écriture ou temps d accès (en ns) o La largeur du bus (en bits) o La capacité (Ko ou Mo) Les différentes technologies : - La DRAM EDO (Extended Data Out, soit Sortie des données amélioré parfois également appelé "hyper-page") est apparue en La technique utilisée avec ce type de mémoire consiste à adresser la colonne suivante pendant la lecture des données d'une colonne. Cela crée un chevauchement des accès permettant de gagner du temps sur chaque cycle. Le temps d'accès à la mémoire EDO est donc d'environ 50 à 60 nanosecondes pour une fréquence de fonctionnement allant de 33 à 66 Mhz. Ainsi, la RAM EDO, lorsqu'elle est utilisée en mode rafale permet d'obtenir un gain de 4 cycles sur l'accès à 4 données. Dans la mesure où la mémoire EDO n'acceptait pas des fréquences supérieures à 66 Mhz, elle a disparu au bénéfice de la SDRAM. - La SDRAM (Synchronous DRAM, traduisez RAM synchrone), apparue en 1997, permet une lecture des données synchronisée avec le bus de la carte-mère, contrairement aux mémoires EDO et FPM (qualifiées d'asynchrones) possèdant leur propre horloge. La SDRAM permet donc de s'affranchir des temps d'attente dûs à la synchronisation avec la carte-mère. Celle-ci permet d'obtenir un cycle en mode rafale de la forme , c'est-à-dire un gain de 3 cycles par rapport à la RAM EDO. De cette façon la SDRAM est capable de fonctionner avec une cadence allant jusqu'à 150Mhz, lui permettant d'obtenir des temps d'accès d'environ 10ns. - La DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) est une mémoire basée sur la technologie SDRAM, permettant de doubler le taux de transfert de la SDRAM à fréquence égale. Elle est capable de tranférer de 133 à 266 Mo/s. Alain Boivin 4 UFR Sciences Humaines

5 - La DR-SDRAM (Direct Rambus DRAM ou encore RDRAM) est un type de mémoire permettant de transférer les données sur un bus de 16 bits de largeur à une cadence de 800Mhz, ce qui lui confère une bande passante de 1,6 Go/s. Comme la SDRAM, ce type de mémoire est synchronisé avec l'horloge du bus pour améliorer les échanges de données. En contrepartie, la mémoire RAMBUS est une technologie propriétaire, ce qui signifie que toute entreprise désirant construire des barrettes de RAM selon cette technologie doit reverser des droits (royalties) aux sociétés RAMBUS et Intel Les mémoires RAM dans la machine Registre du CPU : Ils servent au stockage des opérandes et des résultats intermédiaires (5ns). Mémoire cache : Elle sert de tampon entre le CPU et la mémoire centrale (15 ns). Lorsque le processeur d'un ordinateur exécute les instructions d'un programme chargé dans sa mémoire vive, on constate que les mêmes instructions et les mêmes données tendent à réapparaître de façon répétée lors d'une séquence donnée (notamment dans le cas des boucles d'instructions). D'où l'idée, pour accélérer les traitements, d'aménager une zone de mémoire vive intermédiaire avec laquelle l'échange est plus rapide. C'est la mémoire cache. Sur les ordinateurs modernes, la mémoire cache est mise en oeuvre à l'intérieur même du microprocesseur : une zone de transistors est réservée à cet usage dans l'architecture du microprocesseur. Ainsi, au lieu d'" oublier " les instructions qu'il exécute et les données sur lesquelles elles opèrent, le microprocesseur les stocke temporairement dans cette zone au cas où elles seraient à nouveau sollicitées par le programme avant qu'elles aient été remplacées par d'autres. L'avantage est que la mémoire cache, placée au plus près du coeur du processeur (l'ual), fonctionne à la même cadence que ce dernier et n'occasionne donc presque aucun ralentissement. L'inconvénient, c'est que sa capacité est nécessairement limitée à quelques ou quelques dizaines de kilo-octets. On a alors imaginé de mettre en oeuvre un second niveau de mémoire cache (en anglais Level-2 Cache ou L2). Placée à l'extérieur du microprocesseur et proche de ce dernier, le cache de niveau 2 lui est relié par une liaison qui, sans être rythmée à la même cadence que le processeur, est tout de même 2 à 3 fois plus rapide que la vitesse du bus interne. Ce que l'on perd en vitesse, on le gagne en capacité, puisque la mémoire cache de second niveau fait en général plusieurs centaines de kilo-octets. Mémoire centrale : Elle est utilisée pour le rangement des informations; Elle contient s programmes à exécuter et les données traitées. (60 ns). Mémoire d appui : C est la mémoire tampon qui se situe entre la mémoire centrale et les mémoires de masse (100 ns) Mémoire ROM (Read Only Memory) C est une mémoire morte. Elle ne permet que la lecture. Elle contient des informations qui ne peuvent pas être modifiées. Par exemple sur le programme de lancement de la machine, son programme d autotest. Mémoire dans laquelle on ne peut que lire l information. Mémoire permanente (conserve indéfiniment son contenu). 2.3 Les Bus Aujourd'hui nous trouvons des mémoires «intermédiaire EPROM» (Erasable Programmable ROM) qui peuvent être effacées un certain nombre de fois. Ces mémoires ne peuvent pas pour autant servir de rom. Elles sont utilisées dans les PC pour mettre à jour le BIOS c'est à dire le programme de configuration de la machine. Alain Boivin 5 UFR Sciences Humaines

6 Les informations entre la mémoire, l' unité arithmétique et logique et les interfaces sont transportées par des «bus» Définition du BUS : On appelle bus, un ensemble de liaisons physiques (câbles, pistes de circuits imprimés,...) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer. Les bus ont pour but de réduire le nombre de "voies" nécessaires à la communication des différents composants en mutualisant les communications sur une seule voie de données, Les ports sont les différents emplacements de composants qui sont branchés à la carte mère. Dans le cas où la ligne sert uniquement à la communication de deux composants matériels, on parle de port matériel Caractéristiques d'un bus Un bus est caractérisé par le volume d'informations transmises simultanément (exprimé en bits), correspondant au nombre de lignes sur lesquelles les données sont envoyées de manière simultanée. Une nappe de 32 fils permet ainsi de transmettre 32 bits en parallèle. On parle ainsi de "largeur" pour désigner le nombre de bits qu'un bus peut transmettre simultanément. D'autre part, la vitesse du bus est également définie par sa fréquence (exprimée en Hertz), c'est-à-dire le nombre de paquets de données envoyés ou reçus par seconde. On parle de cycle pour désigner chaque envoi ou réception de données. Afin d'augmenter le débit des bus, il existe des techniques permettant d'envoyer plus d'informations sur un même cycle : le DDR (Double Data rate) permet d'envoyer deux fois plus d'informations par cycle le QDR (Quadruple Data rate) permet d'envoyer quatre fois plus d'informations par cycle Les principaux bus le bus système permet au processeur de communiquer avec la mémoire centrale du système (mémoire vive ou RAM). Le bus interne est lui-même subdivisé en deux bus : Le bus d'adressage (appelé parfois bus d'adresses ou bus mémoire) transporte les adresses mémoire auxquelles le processeur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée. Le bus de données véhicule les informations en provenance ou à destination du processeur. Le bus d'extension (parfois appelé bus d'entrée/sortie) permet aux divers composants de la cartemère (USB, série, parallèle, cartes branchées sur les connecteurs PCI, disques durs, lecteurs et graveurs de CD-ROM, etc.) de communiquer entre eux mais il permet surtout l'ajout de nouveaux périphériques grâce aux connecteurs d'extension (appelés slots) connectés sur le bus d'entrées-sorties. On appelle chipset (en français jeu de composants) l'élément chargé d'aiguiller les informations entre les différents bus de l'ordinateur afin de permettre à tous les éléments constitutifs de l'ordinateur de communiquer entre eux. Alain Boivin 6 UFR Sciences Humaines

7 le bus série : c'est le bus que tous les PC possèdent, celui qui débouche sur le port servant à brancher une souris ou un modem, ou encore certains périphériques de jeux. Ses défauts sont sa lenteur extrême car les données ne sont envoyées que bit par bit ( 0 ou 1 ). le bus parallèle : c'est le bus qui communique avec le port parallèle, qui sert à brancher l'imprimante, le scanner, des graveurs externes, etc... Il est 8 fois plus rapide que le port série (les informations sont transmises par tranche de 8 bit, soit 1 octet à la fois), mais toujours lent si on le compare aux bus USB et FIREWIRE. le bus USB ( Universal Serial Bus ) : il est largement plus rapide que le bus parallèle et peut aller à la vitesse de 1.5 Mo par seconde pour l'usb 1.1. L'USB 2.0 peut quant à lui monter à 60 Mo par seconde! Il est relié au port USB qui sert à brancher presque tous les périphériques du marché : webcams, modems, imprimantes, scanners, manettes de jeu... Son avantage est de pouvoir en théorie brancher 127 périphériques! Le bus FIREWIRE : il permet de brancher 63 périphériques et offre des caractéristiques semblables à l'usb, en beaucoup plus performant : le bus FIREWIRE permet d'atteindre de 25 à 100 Mo par seconde! Ses défauts sont que les périphériques qui se branchent sur ce type de port sont rares (et chers). le bus ISA ( industry standard architecture ) : c'est le bus archaïque du PC avec le port série! il fonctionne en 8 bit ( 1 octet ) pour les ordinateurs anciens, ou 16 bit pour les ordinateurs récents disposant encore de ce type de bus. Son taux de transfert est d'environ 8 Mo par seconde pour le 8 bit et 16 Mo par seconde pour le 16 bit. le bus PCI ( peripheral component interconnect : c'est le bus qui est encore d'actualité sur PC avec l'agp. Son taux de transfert est de 125 Mo par seconde pour les processeurs 32 bit, 2 fois plus pour les processeurs 64 bit. Il communique avec le port PCI. le bus AGP ( accelerated graphic port ) : Il est apparu avec le pentium II en Il permet de traiter 32 bit à la fois et à une fréquence de bus de 66 mhz. Ses qualités sont sa rapidité (500 Mo par seconde pour le 2 X et 1 Go pour le 4 X, et maintenant 2 Go par seconde pour le 8x). Il communique avec le port AGP. Bus PCMCIA : C est un bus développé principalement pour les portables. Ses performances sont relativement limitées. Sa largeur n est que de 16 bits et sa vitesse ne dépasse pas 33 Mhz. Il ne possède que 26 lignes d adresses, ce qui limite l espace mémoire à 64 mégaoctets. Il n autorise pas la prise de contrôle du bus par les périphériques. En revanche, il présente un certain nombre d avantages, particulièrement intéressants dans le cas des ordinateurs portables. Le principal est la très petite taille des connecteurs et des cartes d extension (format carte de crédit). De plus, c est le seul qui autorise la connexion et la déconnexion des cartes d extension sans couper l alimentation de l ordinateur. Alain Boivin 7 UFR Sciences Humaines

8 Norme Largeur du bus Vitesse du bus Bande passante (bits) (MHz) (Mo/sec) ISA 8-bit ISA 16-bit EISA VLB PCI 32-bit PCI 64-bit AGP AGP(x2 Mode) 32 66x2 528 AGP(x4 Mode) 32 66x AGP(x8 Mode) 32 66x ATA ATA ATA Serial ATA (S-ATA) Serial ATA II (S- ATA2) USB USB Firewire Firewire SCSI SCSI-2 - Fast SCSI-2 - Wide SCSI-2 - Fast Wide 32 bits SCSI-3 - Ultra SCSI-3 - Ultra Wide SCSI-3 - Ultra SCSI-3 - Ultra 2 Wide SCSI-3 - Ultra 160 (Ultra 3) SCSI-3 - Ultra 320 (Ultra 4) DDR 320 SCSI-3 - Ultra 640 (Ultra 5) QDR 640 Alain Boivin 8 UFR Sciences Humaines

9 3 Les périphériques Le fonctionnement physique d'une unité périphérique est commandé par un contrôleur de périphérique dont le rôle consiste à: o harmoniser les différentes vitesse de fonctionnement entre le processeur central et les unités périphériques o décharger le processeur des opérations d entrée-sortie On distingue deux groupes d'unités périphériques o les mémoires auxiliaires, secondaires ou mémoires de masse disque dur, disquette, CD-ROM, DVD, etc. o les unités d'entrée-sortie (interaction et dialogue avec l'utilisateur) pour faciliter les interactions entre l'humain et l ordinateur l'écran, imprimante, clavier, souris, haut-parleurs, etc. 3.1 LES MÉMOIRES DE MASSE Ce sont des mémoires d'appui ou de stockage. Elles sont généralement plus lente que la mémoire centrale mais de capacité plus importante. La première mémoire est la carte perforée ; elle est aujourd'hui abandonnée. Elle n'est techniquement plus d'actualité. Aujourd'hui, nous avons deux grands type de mémoires : o les enregistrements magnétiques o et les disques optiques L'enregistrement magnétique Ce sont des mémoires non volatiles L'enregistrement magnétique est analogue à l'enregistrement des magnétophones. II consiste à utiliser les propriétés magnétiques d'une couche ferro-magnétique.. Cette couche est déposée sur un support souple dans le cas d'une bande ou dur dans le cas d'un disque. Alain Boivin 9 UFR Sciences Humaines

10 La lecture chaque cellule aimantée induit un courant dans une bobine ; suivant le sens de celui -ci l'information est 0 ou 1 L'écriture on fait passer un courant électrique dans une bobine qui a pour effet de créer un champ magnétique. On modifie le sens du courant pour modifier le sens de l'orientation de l'aimantation. Les bandes à accès séquentiel : les informations sont les unes à la suite des autres Les disques et disquettes :l information est organisée en pistes et secteurs Le fonctionnement interne Un disque dur est constitué non pas d'un seul disque, mais de plusieurs disques rigides (en anglais hard disk signifie disque dur) en métal, en verre ou en céramique empilés à une très faible distance les uns des autres. Ils tournent très rapidement autour d'un axe (à plusieurs milliers de tours par minute actuellement) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Un ordinateur fonctionnant de manière binaire, il faut donc stocker les données sous forme de 0 et de 1 ; c'est pourquoi les disques sont recouverts d'une très fine couche magnétique de quelques microns d'épaisseur, elle-même recouverte d'un film protecteur. La lecture et l'écriture se font grâce à des têtes (head) situées de part et d'autre de chacun des plateaux (un des disques composant le disque dur). Ces têtes sont des électroaimants qui se baissent et se soulèvent (elles ne sont qu'à quelques microns de la surface, séparées par une couche d'air provoquée par la rotation des disques qui crée un vent d'environ 250km/h) pour pouvoir lire l'information ou l'écrire. De plus ces têtes peuvent balayer latéralement la surface du disque pour pouvoir accéder à un emplacement quelconque... L'ensemble de cette mécanique de précision est contenue dans un boîtier totalement hermétique, car la moindre particule peut détériorer l'état de surface du disque. Vous pouvez donc voir sur un disque des opercules permettant l'étanchéité, et la mention "Warranty void if removed" qui signifie littéralement "la garantie expire si retiré" car seul les constructeurs de disques durs peuvent les ouvrir (dans des salles "blanches" exemptes de particules) La lecture et l'écriture Les têtes de lecture/écriture sont dites "inductives", c'est-à-dire qu'elles sont capables de générer un champ magnétique. C'est notamment le cas lors de l'écriture : les têtes en créant des champs positifs ou négatifs viennent polariser la surface du disque en une très petite zone, ce qui se traduira lors du passage en lecture par des changements de polarité induisant un courant dans la tête qui sera ensuite transformé par un convertisseur analogique numérique en 0 et en 1 compréhensibles par l'ordinateur. Les têtes commencent à inscrire des données à la périphérie du disque (piste 0), puis avancent vers le centre. Les données sont organisées en cercles concentriques appelés "pistes". Les pistes sont séparées en quartiers (entre deux rayons) que l'on appelle secteurs, c'est la zone dans laquelle on peut stocker les données (512 octets général). en Alain Boivin 10 UFR Sciences Humaines

11 On appelle cylindre l'ensemble des données situées sur une même pistes de plateaux différents (c'est-à-dire à la verticale les unes des autres) car cela forme dans l'espace un "cylindre" de données. On appelle cluster la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque. En effet le système d'exploitation exploite des blocs qui sont en fait plusieurs secteurs (entre 1 et 16 secteurs). Un fichier minuscule devra donc occuper plusieurs secteurs (un cluster). Les premiers disques durs commercialisés pour le grand public avaient une capacité de 10 Mo (années 80). Ils atteignent aujourd'hui des capacités de 200 Go, voire plus (pour des prix inférieurs aux 10 Mo d'antan ). En outre leurs dimensions sont très réduites, et ils peuvent facilement s'intégrer dans les portables. 10 Mo = 7 disquettes 3'' 1/2 HD 2 Go = 1400 disquettes 3'' 1/2 HD 10 Go = 7000 disquettes 3'' 1/2 HD Avantages du disque dur : Sa grande capacité et sa rapidité Inconvénients : Il n'est pas transportable (mais pour remédier à cet inconvénient, il existe des racks amovibles) Les disques optiques numériques Les disques optiques utilisent un rayon laser. Pour écrire, on creuse des petits trous ou cuvettes dans le couche métallique Pour lire on utilise un laser moins puissant qui va détecter la présence ou l'absence de trous. CD-ROM et DVD-ROM (périphériques d'entrée) Le CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) est un disque optique de 12 cm de diamètre et de 1mm d'épaisseur, permettant de stocker des informations numériques correspondant à 650 Mo de données informatiques (correspondant à pages dactylographiées) ou bien jusqu'à 78 mn de données audio. Le Compact Disc a été inventé par Sony et Philips La composition d'un CD-ROM Le CD est constitué de matière plastique, recouvert d'une fine pellicule métallique sur une des faces. Les pistes sont gravées en spirales, ce sont en fait des alvéoles d'une profondeur de 0,83µ et espacées de 1,6µ. ces alvéoles forment un code binaire, une alvéole correspond à un 0, un espace à un 1. Exemple : prenons la séquence suivante : Celle-ci correspond sur le CD-ROM à deux espaces, deux trous, un espace, un trou, un espace, un trou, un espace, un trou. On a ainsi une séquence binaire que le lecteur parcourt grâce à un laser ; celui-ci est réfléchi lorsqu'il rencontre un espace, il ne l'est pas lorsqu'il rencontre une alvéole Le lecteur de CD-ROM C'est une cellule photoélectrique qui permet de capter le rayon réfléchi, grâce à un miroir semi-réfléchissant comme expliqué sur le dessin ci-contre. Alain Boivin 11 UFR Sciences Humaines

12 Un chariot permet de déplacer le miroir de façon à pouvoir accéder au CD-ROM en entier. Il est ainsi possible de stocker sur ce support des musiques, des images, des vidéos, du texte et tout ce qui peut être enregistré de façon numérique. Ses caractéristiques Le lecteur CD-ROM est caractérisé Par sa vitesse : celle-ci est calculée par rapport à la vitesse d'un lecteur de CD-Audio (150 Ko/s). Un lecteur allant à 3000Ko/s sera caractérisé de 20X (20 fois plus vite qu'un lecteur 1X) Par son temps d'accès. C'est le temps moyen qu'il met pour aller d'une partie du CD à une autre. Par son type : ATAPI (IDE) ou SCSI De plus en plus rapides, les lecteurs de CD-ROM sont aussi de moins en moins coûteux : le quadruple vitesse coûtait 1500F il y a 3 ans, le 40X coûte actuellement environ 300F Le DVD-ROM (Digital Versatile Disc - Read Only Memory) C est une variante du CD-ROM dont la capacité est largement plus grande que celle du CD-ROM. En effet, les alvéoles du DVD sont beaucoup plus petites (0,4µ et un espacement de 0.74µ), impliquant un laser avec une longueur d'onde beaucoup plus faible. Les DVD existent en version "double couche", ces disques sont constitués d'une couche transparente à base d'or et d'une couche réflexive à base d'argent. Pour aller lire ces deux couches le lecteur dispose de deux intensités pour le laser : avec une intensité faible le rayon se réfléchit sur la surface dorée lorsqu'on augmente cette intensité le rayon traverse la première couche et se réfléchit sur la surface argentée. Type de support Il existe 4 types de DVD différents Capacité Temps équivalent musical CD 650Mo 1h18 min 1 DVD simple face simple couche 4.7Go 9h30 7 DVD simple face double couche 8.5Go 17h30 13 DVD double face simple couche 9.4Go 19h 14 Nombre de CD équivalent DVD double face double couche 17Go 35h 26 L'intérêt du DVD touche en priorité le stockage vidéo qui demande une place de stockage importante. Un DVD de 4,7 Go permet de stocker plus de deux heures de vidéo compressées en MPEG-2 (Motion Picture Experts Group), un format qui permet de compresser les images tout en leur gardant une très grande qualité. Alain Boivin 12 UFR Sciences Humaines

13 3.2 LES PERIPHERIQUIES D ENTRÉES / SORTIES La fonction de l'ordinateur est le traitement de l'information. Ce sont les équipements appelés Entrées/Sorties qui permet de communiquer avec l'extérieur. Dans le cas des premiers ordinateurs, On entrait l'information par bandes perforées ou bien en actionnant des interrupteurs. On a introduit par la suite le clavier alphanumérique.. Aujourd'hui les outils sont nombreux scanners crayons optiques disques lecteurs optiques... Nous allons voir le fonctionnement de quelques uns Le Clavier Le fonctionnement. On appuie sur une touche, un code binaire est généré et envoyé à l'unité centrale. Techniquement: Un réseau de câbles est placé sous les touches. Une touche correspond à une intersection. Lorsqu'on presse une touche, un circuit est fermé La souris (périphérique d'entrée) Totalement absente sur les premiers PC, la souris a fini par s'imposer pour devenir un outil indispensable de la relation hommemachine. C'est la société Apple qui a largement contribué à la faire connaître et apprécier pour son ergonomie. La souris est un petit boîtier sous lequel une bille transmet tout mouvement de déplacement à un pointeur visible à l'écran. Cette bille fait tourner deux rouleaux. Ces rouleaux comportent chacun un disque cranté qui tourne entre une photodiode et une LED (Diode électroluminescente) laissant passer la lumière par séquence. Lorsque la lumière passe, la photodiode renvoie un "1", lorsqu'elle rencontre un obstacle, la photodiode renvoie un "0". A l'aide de ces informations, le PC peut connaître la position de votre curseur (voire la vitesse...!!). La souris est en outre équipée d'un (sur le Mac) ou plusieurs (sur le PC) boutons qui permettent de "cliquer" et d'effectuer ainsi une action sur le texte ou l'objet pointé sur l'écran. Sur les souris à plusieurs boutons (2 ou 3) et sous environnement windows, le bouton gauche est l'équivalent de l'unique bouton de la souris du Mac, tandis que le bouton droit permet d'ouvrir un "menu contextuel" en rapport avec la situation du pointeur ou l'objet sélectionné. Il existe aussi, notamment sur les portables, des trackball, sorte de souris renversée où l'on agit directement sur la boule, ou, plus récemment, des touchpad, sorte d'écran miniature sur lequel on se déplace avec le doigt. Dépannage : A force de l'utiliser, votre souris récolte de la poussière qui vient se déposer sur les rouleaux, ainsi la souris peut avoir des réactions curieuses. Il suffit d'ouvrir la cage contenant la bille et de nettoyer les rouleaux (avec un coton tige par exemple). La souris optique comporte une minuscule caméra et un système de comparaison des images successives qui permettent de repérer les mouvements de la souris. Alain Boivin 13 UFR Sciences Humaines

14 3.2.3 Le moniteur (périphérique de sortie) L'image à afficher est définies dans une mémoire (mémoire vidéo). Pour changer l'image de l'écran, il suffit de changer le contenu de cette mémoire. Indépendamment du contenu de cette mémoire, tout l'écran est rafraîchit périodiquement ligne par ligne. (effet de balayage): changement ou pas dans la mémoire-image on a un balayage régulier de l'écran qui utiliser le contenu de la zone mémoire Le moniteur à tube cathodique Les moniteurs (écrans d'ordinateur) sont la plupart du temps des tubes cathodiques, c'est à dire un tube en verre dans lequel un canon à électrons émet des électrons dirigés par un champ magnétique vers un écran sur lequel il y a de petits éléments phosphorescents (luminophores) constituant des points (pixels) émettant de la lumière lorsque les électrons viennent les heurter. Le champ magnétique dévie les électrons de gauche à droite afin de créer un balayage, puis vers le bas une fois arrivé en bout de ligne. Ce balayage n'est pas perçu par l'oeil humain grâce à la persistance rétinienne, essayez par exemple d'agiter votre main devant votre écran pour visualiser ce phénomène : vous voyez votre main en plusieurs exemplaires... Un moniteur noir et blanc permet d'afficher des dégradés de couleur (niveaux de gris) en variant l'intensité du rayon. Pour les moniteurs couleur, trois faisceaux d'électrons sont utilisés simultanément en visant chacun un point d'une couleur spécifique : un rouge, un vert et un bleu (RGB : Red/Green/Blue ou en français RVB : Rouge/vert/bleu). Cependant ces luminophores sont situés de façon tellement proche que l'oeil n'a pas un pouvoir séparateur assez fort : il voit une couleur composée de ces trois couleurs Les moniteurs à cristaux liquides Cette technologie est basée sur un écran composé de deux plaques transparentes entre lesquelles il y a une fine couche de liquide où se trouvent des cristaux qui ont la propriété de s'orienter lorsqu'ils sont soumis à du courant électrique. L'avantage majeur de ce type d'écran est son encombrement réduit, d'où son utilisation sur les ordinateurs portables. En revanche, son prix est très élevé (ce qui explique le prix élevé des portables). Les caractéristiques : Les moniteurs sont souvent caractérisés par les données suivantes La résolution : elle détermine le nombre de pixels (points) par unité de surface (pixels par pouce carré (en anglais DPI : Dots Per Inch). Ce nombre de points est actuellement compris entre 640x480 (640 points en longueur, 480 points en largeur) et 1600x1200. La dimension : elle se mesure en "pouces" (1pouce = 2,55cm) et correspond à la mesure de la diagonale de l'écran. On trouve les dimensions suivantes : 9", 12", 13", 14", 15", 17", 20", etc. La dimension de l'écran d'un micro-ordinateur standard varie entre 14" et 17". Par exemple, un écran de 17 pouces a une diagonale de 43,35 cm. Le pas de masque : C'est la distance qui sépare deux points ; plus celle-ci est petite plus l'image est précise La fréquence de balayage : C'est le nombre d'images qui sont affichées par seconde, on l'appelle aussi rafraîchissement, elle est exprimée en Hertz. Plus cette valeur est élevée meilleur est le confort visuel (on Alain Boivin 14 UFR Sciences Humaines

15 ne voit pas l'image scintiller), il faut donc qu'elle soit supérieure à 67 Hz (limite inférieure à partir de laquelle l'oeil remarque véritablement l'image "clignoter" L'imprimante (périphérique de sortie) L'imprimante permet de faire une sortie imprimée (sur papier) des données de l'ordinateur. Il en existe plusieurs types dont les plus courants sont l'imprimante matricielle (à aiguilles) l'imprimante à jet d'encre l'imprimante laser L'imprimante matricielle Elle permet d'imprimer des documents grâce à un va-etvient de la tête sur le papier. La tête est constituée de petites aiguilles, poussées par des électro-aimants, qui viennent taper contre un ruban de carbone situé entre la tête et le papier. Ce ruban de carbone défile pour qu'il y ait continuellement de l'encre dessus. A chaque fin de ligne un rouleau fait tourner la feuille L'imprimante jet d'encre La technologie du jet d'encre repose sur le principe simple mais efficace qu'un fluide chauffé produit des bulles. Les têtes des imprimantes actuelles sont composées de nombreuses buses (jusqu'à 256), qui sont chauffées entre 300 et 400 C plusieurs fois par seconde grâce à un signal impulsionnel. Chaque buse produit une bulle minuscule qui fait s'éjecter une gouttelette extrêmement fine. Le vide engendré par la baisse de pression aspire une nouvelle goutte L'imprimante laser L'imprimante laser reproduit à l'aide de points l'image que lui envoie le PC par le port LPT. Grâce au laser, les points sont plus petits et la définition est meilleure. Fonctionnement Un ionisateur de papier charge les feuilles positivement. Un ionisateur de tambour charge le tambour négativement. Le laser quant à lui (grâce à un miroir qui lui permet de se placer) charge le tambour positivement en certains points. Du coup, l'encre du toner chargée négativement se dépose sur les parties du toner ayant été chargées par le laser, qui viendront se déposer sur le papier. L'imprimante laser n'ayant pas de tête mécanique est plus rapide et moins bruyante. La qualité d'une imprimante se définit par - sa rapidité : nombre de pages par minute (exemple : 6 pages/min) - sa définition : résolution, qualité d'impression (exemple : 600 dpi ou points par pouce) Le Scanner (périphérique d'entrée) Alain Boivin 15 UFR Sciences Humaines

16 Le scanner est un périphérique permettant de numériser des documents à partir d'un format "papier" et de générer des documents au format "électronique ou numérique" qu'il est possible d'enregistrer dans la mémoire de l'ordinateur. Le scanner est caractérisé par sa qualité de numérisation : la résolution Le MODEM (périphérique d'entrée-sortie) Le modem est le périphérique utilisé pour transférer des informations entre plusieurs ordinateurs (2 à la base) via les lignes téléphoniques. Les ordinateurs fonctionnent de façon numérique, ils utilisent des signaux binaires (représentables par des séries de zéros et de uns). Les signaux numériques passent de l un à l autre sans valeur intermédiaire. Le mode analogique par contre couvre est continu. Le modem convertit en analogique l'information binaire provenant de l'ordinateur. Il envoie ensuite ce nouveau code dans la ligne téléphonique. Ainsi, le modem module les informations numériques en ondes analogiques ; en sens inverse il démodule les données numériques. C'est pourquoi modem est l'acronyme de MOdulateur/DEModulateur. Alain Boivin 16 UFR Sciences Humaines

17 1 DÉFINITION :SYSTEME INFORMATIQUE LE CŒUR DU SYSTEME Le processeur La mémoire centrale Mémoire RAM (Random Access Memory) Mémoire ROM (Read Only Memory) Les Bus Caractéristiques d'un bus Les principaux bus Les périphériques LES MÉMOIRES DE MASSE L'enregistrement magnétique Les disques optiques numériques LES PERIPHERIQUIES D ENTRÉES / SORTIES Le Clavier La souris (périphérique d'entrée) Le moniteur (périphérique de sortie) L'imprimante (périphérique de sortie) Le Scanner (périphérique d'entrée) Le MODEM (périphérique d'entrée-sortie)...16 Alain Boivin 17 UFR Sciences Humaines