Architecture matérielle d'un système informatique I) DEFINITION 2 II) REPRESENTATION EN COUCHES 2 III) SCHEMA EN COUCHES 2 IV) DESCRIPTION DES COUCHES 2 V) ORGANISATION DE LA COUCHE MATERIELLE 4 VI) DESCRIPTION ET ROLE DES ELEMENTS 4
I) Définition Un système informatique est un ensemble d'éléments mécaniques, électriques et électroniques permettant l'acquisition, le stockage, le traitement et la diffusion automatisée de l'information au sein d'une organisation. II) Représentation en couches Pour faciliter la compréhension du fonctionnement d'un système informatique et la relation entre ses différents éléments, celui-ci est souvent représenté à l'aide d'un schéma en couches. Elles sont composées de deux grands ensembles : La couche matérielle La couche logicielle Tous les éléments de ce schéma constituent un ensemble cohérent dans lequel chaque élément joue un rôle particulier et communique avec le ou les éléments voisins. III) Schéma en couches Applications Logiciel Système d'exploitation Matériel Unité de traitement Pilotes Interfaces Périphériques IV) Description des couches a) Couche application Elle est située dans la catégorie logicielle et est constituée par l'ensemble des applications nécessaires au fonctionnement du système informatique et plus particulièrement au traitement de l'information. Cette couche communique uniquement avec la couche "Système d'exploitation".
b) Couche Système d'exploitation Elément indispensable situé entre la couche application et la couche matérielle, le système d'exploitation est un ensemble cohérent de logiciels et de fonctions, en grande partie indissociables, permettant d'exploiter les ressources matérielles du système informatique. c) Couche Pilotes Cet élément de la couche logicielle vient compléter le système d'exploitation pour lui permettre de communiquer avec les périphériques par l'intermédiaire des interfaces. Elle se compose de l'ensemble des logiciels développés par les constructeurs de matériel prése nt sur le système informatique. Certains systèmes d'exploitation possèdent une bibliothèque de pilotes génériques. Ces systèmes ont tendance à utiliser leurs pilotes par défaut. Cette solution est fonctionnelle mais ne permet pas d'obtenir les meilleures performances. Chaque périphérique, sans aucune exception, doit posséder son pilote sur le système informatique. d) Couche Unité de traitement Cette couche est représentée par l'ensemble des matériels assurant le traitement de l'information et la gestion des droits d'accès aux ressources. Ses éléments sont principalement électroniques et ils constituent le cœur du système informatique. e) La couche Interfaces Cette couche se compose des éléments électriques et électroniques permettant de relier physiquement les périphériques au système informatique. Ces éléments assurent la communication entre le périphérique et le système informatique, et parfois même l'alimentation du périphérique f) Couche Périphériques Cette couche comprend l'ensemble des matériels permettant d'assurer l'acquisition, le stockage et la diffusion de l'information. Ces éléments sont d'ordre mécanique, électrique et électronique.
V) Organisation de la couche matérielle Unité de traitement PERIPHERIQUES HORLOGE MEMOIRES U.C. U.A.L. INTERFACE BUS VI) Description et rôle des éléments a) L'horloge C'est un composant électronique qui génère une impulsion de référence dont la fréquence est mesurée en Hertz (Hz). Tous les composants du système informatique seront synchronisés sur cette fréquence ou un sous - multiple de cette fréquence. Lorsque le matériel informatique n'est plus alimenté, la pile installée sur l a carte mère permet de maintenir le fonctionnement de l'horloge. La date et l'heure du système seront maintenues à jour en utilisant les impulsions de l'horloge. b) UC L'Unité de Commande est un ensemble de composants électroniques rassemblés sous la forme d'un ou plusieurs microcontrôleurs. Cette unité assure le pilotage de tous les composants du système informatique en adressant à chacun d'eux les ordres nécessaires pour leur indiquer ce qu'ils doivent faire et quand ils doivent le faire.
L'unité de commande recueille également en permanence l'état de chacun des composants pour savoir : S'il a terminé sa tâche en cours S'il est disponible pour une autre tâche S'il est fonctionnel ou joignable L'UC représente la "tour de contrôle" du système informatique. Elle se situe physiquement dans le chipset de la carte mère. Cet élément n'étant pas amovible ou interchangeable, son choix est donc très important au moment de l'achat de la carte -mère. En cas de dysfonctionnement ou de besoin d'évolution, il faudra impérativement changer la carte-mère. L'UC sera déterminante pour le nombre et le type de périphériques utilisables sur le système informatique. c) UAL L'UAL (Unité Arithmétique et Logique) est un ensemble de composants électroniques destiné à assurer le traitement de l'information. Cet ensemble se situe physiquement dans le processeur du système. La densité des composants est aujourd'hui très importante (plusieurs millions par UAL). Cette densité et la complexité de ce composant rend difficile son évolution vers une capacité de traitement plus importante. Par conséquent on utilisera une autre méthode pour augmenter la capacité de traitement des processeurs : ajout de plusieurs UAL à l'intérieur du même processeur. Elles seront utilisées simultanément ou séparément pour répartir l'ensemble des tâches à réaliser. Il existe différentes technologies, souvent incompatibles entre elles et imposant parfois des systèmes d'exploitation spécifiques. Les technologies ou architectures les plus connues sont : Intel AMD ARM Le processeur est relié à la carte-mère à l'aide d'un support connecteur appelé le socket. Cet élément ne peut pas être changé sur la carte-mère. Le type et le modèle de processeur utilisable sur la carte-mère sera déterminé par le socket. Le processeur est l'un des éléments du système informatique qui dégage le plus de chaleur. Pour éviter sa destruction, il devra impérativement être équipé d'un système de refroidissement.
d) Mémoires Il existe 4 types de mémoire : Mémoire vive (RAM) Mémoire morte (ROM) Mémoire cache Mémoires de masse des périphériques (disque dur, etc) La mémoire vive est dite volatile elle perd toutes ses données lorsqu'elle n'est plus soumise à une alimentation électrique. Parmi les nombreux types de mémoire vive qui existe, on peut citer principalement : DDR (classique) SO-DIMM (portable) ECC (serveur, cette RAM possède des bits de correction d'erreur et permet un fonctionnement H24 longue durée) Les mémoires mortes sont dites non-volatiles : elles conservent leurs données même lorsqu'elles ne sont plus alimentées. Ces mémoires sont réservées à un usage particulier, comme le stockage du programme de démarrage du système informatique. Les mémoires cache sont des zones tampon servant d'intermédiaire pour l'échange d'informations entre deux composants dont les vitesses de transfert sont différentes. Les exemples les plus courants sont : Mémoire vive Processeur Mémoire vive Disque dur (mémoire de masse) Mémoire vive graveur (support optique) Cette méthode permet d'une part de permettre au composant le plus rapide de travailler à une vitesse proche de la normale et d'autre part d'éviter des ruptures de transfert d'information dues au composant le plus lent. Les mémoires de masse représentent tous les moyens de stockage à plus ou moins long terme de l'information. La quantité d'information et les vitesses de transfert sont très variables d'un type de support à un autre. Les mémoires de masse les plus utilisées sont les disques durs. Ces supports reçoivent généralement le système d'exploitation du système informatique. Une attention particulière doit être accordée au support spécifique que sont les clés usb : leur fragilité mécanique et électronique ne permet pas d'en faire un véritable support de stockage. Par conséquent, elles devront être réservées au transport de l'information en s'assurant que cette information est également stockée sur un support fiable.
e) Bus Il existe trois types de bus pour transporter les différentes informations entre les éléments de l'unité de traitement et entre l'unité de traitement et les périphériques. Nom Bus de donnée Bus d'adresse Bus de commande Transporte Les informations entre les périphériques et la mémoire vive ainsi qu'entre la mémoire vive et l'ual Les adresses mémoire (emplacements dans la mémoire) où devront être lues ou écrites les informations. Transporte également les adresses ou identifiants des périphériques. Les ordres de l'uc vers les composants, les informations concernant l'état des composants vers l'uc