Ordinateur que signifie ?
Dans cet article, nous explorerons en détail les composants fondamentaux de l’ordinateur, plongeant dans l’essence de chaque élément qui compose cette technologie omniprésente.
Définition de l'ordinateur
Un ordinateur est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme binaire, c’est-à-dire sous forme de bits. Le mot « ordinateur » provient de la société IBM France.
François Girard, alors responsable du service promotion générale publicité de l’entreprise IBM France, eut l’idée de consulter son ancien professeur de lettres à Paris, afin de lui demander de proposer un mot caractérisant le mieux possible ce que l’on appelait vulgairement un « calculateur » (traduction littérale du mot anglais « computer »).
Ainsi, Jaques Perret, agrégé de lettres, alors professeur de philologie latine à la Sorbonne, proposa le 16 avril 1955 le mot « Ordinateur » en précisant que le mot « Ordinateur » était un adjectif provenant du Littré signifiant « Dieux mettant de l’ordre dans le monde ». Ainsi, il expliqua que le concept de « mise en ordre » était tout à fait adapté.
Les trois éléments essentiels d’un ordinateur sont, le processeur, la mémoire et le dispositif de gestion des entrées-sorties. Ils communiquent entre eux par l’intermédiaire du bus. Schématiquement un ordinateur peut être symbolisé comme suit :
Types d'ordinateurs
Toute machine capable de manipuler des informations binaires peut être qualifiée d’ordinateur, toutefois le terme « ordinateur » est parfois confondu avec la notion d’ordinateur personnel (PC, abréviation de personal computer), le type d’ordinateur le plus présent sur le marché. Or il existe beaucoup d’autres types d’ordinateurs (la liste suivante est non exhaustive) :
- Amiga
- Atari
- Apple
- Macintosh Stations
- Alpha Stations
- SUN Stations
- Silicon Graphics
La suite de ce dossier, aussi générique soit-elle, s’applique ainsi plus particulièrement aux ordinateurs de type PC, appelés aussi ordinateurs compatibles IBM, car IBM est la firme qui a créé les premiers ordinateurs de ce type et a longtemps (jusqu’en 1987) été le leader dans ce domaine, à tel point qu’elle contrôlait les standards, copiés par les autres fabricants.
Constitution de l'ordinateur
Un ordinateur est un ensemble de composants électroniques modulaires, c’est à dire des composants pouvant être remplacés par d’autres composants ayant éventuellement des caractéristiques différentes, capables de faire fonctionner des programmes informatiques. On parle ainsi de « hardware » pour désigner l’ensemble des éléments matériels de l’ordinateur et de « software » pour désigner la partie logicielle.
Les composants matériels de l’ordinateur sont architecturés autour d’une carte principale comporte quelques circuits intégrés et beaucoup de composant électroniques tels que condensateurs, résistances, etc. Tous ces composants sont soudés sur la carte et sont reliés par les connexions du circuit imprimé et par un grand nombre de connecteurs : cette carte est appelée carte mère.
La carte mère est logée dans un boîtier (ou châssis), comportant des emplacements pour les périphériques de stockage sur la face avant, ainsi que des boutons permettant de contrôler la mise sous tension de l’ordinateur et un certain nombre de voyants permettant de vérifier l’état de marche de l’appareil et l’activité des disques durs. Sur la face arrière, le boîtier présente des ouvertures en vis-à-vis des cartes d’extension et des interfaces d’entrée-sortie connectées sur la carte mère.
Enfin, le boîtier héberge un bloc d’alimentation électrique (appelé communément alimentation), chargé de fournir un courant électrique stable et continu à l’ensemble des éléments constitutifs de l’ordinateur. L’alimentation sert donc à convertir le courant alternatif du réseau électrique (220 ou 110 Volts) en une tension continue de 5 Volts pour les composants de l’ordinateur est de 12 volts pour certains périphériques internes (disques, lecteurs de CD-ROM, …).
Le bloc d’alimentation est caractérisé par sa puissance, qui conditionne le nombre de périphériques que l’ordinateur est capable d’alimenter. La puissance du bloc d’alimentation est généralement comprise entre 200 et 450 Watts.
On appelle « unité centrale », l’ensemble composé du boîtier et des éléments qu’il contient. Les éléments externes à l’unité centrale sont appelés périphériques.
L’unité centrale doit être connectée à un ensemble de périphériques externes. Un ordinateur est généralement composé au minimum d’une unité centrale, d’un écran (moniteur), d’un clavier et d’une souris, mais il est possible de connecter une grande diversité de périphériques sur les interfaces d’entrée-sortie (ports séries, port parallèle, port USB, port firewire, etc.) :
- Imprimante,
- Scanner,
- Carte Son Externe,
- Disque Dur Externe,
- Périphérique De Stockage Externe,
- Appareil photo ou caméra numérique,
- Assistant Personnel (PDA), etc.
La carte mère
L’élément constitutif principal de l’ordinateur est la carte mère (en anglais « mainboard » ou « motherboard », parfois abrégé en « mobo »). La carte mère est le socle permettant la connexion de l’ensemble des éléments essentiels de l’ordinateur.
Comme son nom l’indique, la carte mère est une carte maîtresse, prenant la forme d’un grand circuit imprimé possédant notamment des connecteurs pour les cartes d’extension, les barrettes de mémoires, le processeur, etc.
Le chipset
Le chipset (traduisez jeu de composants ou jeu de circuits) est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l’ordinateur (processeur, mémoire…). Dans la mesure où le chipset est intégré à la carte mère, il est important de choisir une carte mère intégrant un chipset récent afin de maximiser les possibilités d’évolutivité de l’ordinateur.
Certains chipsets intègrent parfois une puce graphique ou une puce audio, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire d’installer une carte graphique ou une carte son. Il est toutefois parfois conseillé de les désactiver (lorsque cela est possible) dans le setup du BIOS et d’installer des cartes d’extension de qualité dans les emplacements prévus à cet effet.
L'horloge et la pile du CMOS
L’horloge temps réel (notée RTC, pour Real Time Clock) est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d’un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d’horloge) afin de cadencer le système.
On appelle fréquence de l’horloge (exprimée en MHz) le nombre de vibrations du cristal par seconde, c’est-à-dire le nombre de tops d’horloge émis par seconde. Plus la fréquence est élevée, plus le système peut traiter d’informations
Le BIOS
Le BIOS (Basic Input/Output System) est le programme basique servant d’interface entre le système d’exploitation et la carte mère. Le BIOS est stocké dans une ROM (mémoire morte, c’est-à-dire une mémoire en lecture seule), ainsi il utilise les données contenues dans le CMOS pour connaître la configuration matérielle du système.
Il est possible de configurer le BIOS grâce à une interface (nommée BIOS setup, traduisez configuration du BIOS) accessible au démarrage de l’ordinateur par simple pression d’une touche (généralement la touche Suppr.
En réalité le setup du BIOS sert uniquement d’interface pour la configuration, les données sont stockées dans le CMOS. Pour plus d’informations n’hésitez pas à vous reporter au manuel de votre carte mère.
Le support de processeur
Le processeur (CPU, pour Central Processing Unit, soit Unité Centrale de Traitement) est le cerveau de l’ordinateur. Il permet de manipuler des informations numériques, c’est-à-dire des informations codées sous forme binaire, et d’exécuter les instructions stockées en mémoire.
Le premier microprocesseur (Intel 4004) a été inventé en 1971. Il s’agissait d’une unité de calcul de 4 bits, cadencé à 108 kHz. Depuis, la puissance des microprocesseurs augmente exponentiellement.
Les connecteurs de mémoire vive
La mémoire vive (RAM pour Random Access Memory) permet de stocker des informations pendant tout le temps de fonctionnement de l’ordinateur, son contenu est par contre détruit dès lors que l’ordinateur est éteint ou redémarré, contrairement à une mémoire de masse telle que le disque dur, capable de garder les informations même lorsqu’il est hors tension. On parle de « volatilité » pour désigner ce phénomène.
Pourquoi alors utiliser de la mémoire vive alors que les disques durs reviennent moins chers à capacité égale ? La réponse est que la mémoire vive est extrêmement rapide par comparaison aux périphériques de stockage de masse tels que le disque dur.
Elle possède en effet un temps de réponse de l’ordre de quelques dizaines de nanosecondes (environ 70 pour la DRAM, 60 pour la RAM EDO, et 10 pour la SDRAM voire 6 ns sur les SDRam DDR) contre quelques millisecondes pour le disque dur.
Les connecteurs d'extension
Les connecteurs d’extension (en anglais slots) sont des réceptacles dans lesquels il est possible d’insérer des cartes d’extension, c’est-à-dire des cartes offrant de nouvelles fonctionnalités ou de meilleures performances à l’ordinateur. Il existe plusieurs sortes de connecteurs :
- Connecteur ISA (Industry Standard Architecture) : permettant de connecter des cartes ISA, les plus lentes fonctionnant en 16-bit
- Connecteur VLB (Vesa Local Bus): Bus servant autrefois à connecter des cartes graphiques
- Connecteur PCI (Peripheral Component InterConnect) : permettant de connecter des cartes PCI, beaucoup plus rapides que les cartes ISA et fonctionnant en 32- bit
- Connecteur AGP (Accelerated Graphic Port): un connecteur rapide pour carte graphique.
- Connecteur PCI Express (Peripheral Component InterConnect Exress) : architecture de bus plus rapide que les bus AGP et PCI.
- Connecteur AMR (Audio Modem Riser): ce type de connecteur permet de brancher des mini-cartes sur les PC en étant équipés.
Les connecteurs d'entrée-sortie
La carte mère possède un certain nombre de connecteurs d’entrées-sorties regroupés sur le « panneau arrière ». La plupart des cartes mères proposent les connecteurs suivants :
- Port série, permettant de connecter de vieux périphériques ;
- Port parallèle, permettant notamment de connecter de vieilles imprimantes ;
- Ports USB (1.1, bas débit, ou 2.0, haut débit), permettant de connecter des périphériques plus récents ;
- Connecteur RJ45 permettant de connecter l'ordinateur à un réseau. Il correspond à une carte réseau intégrée à la carte mère ;
- Connecteur VGA (appelé SUB-D15), permettant de connecter un écran. Ce connecteur correspond à la carte graphique intégrée ;
- Prises audio (entrée Line-In, sortie Line-Out et ), permettant de connecter des enceintes acoustiques ou une chaîne hi-fi, ainsi qu'un microphone.
Le boîtier
Le boîtier (ou châssis) de l’ordinateur est le squelette métallique abritant ses différents composants internes. Les boîtiers ont par ailleurs d’autres utilités telles que l’isolement phonique ou la protection contre les rayonnements électromagnétiques. Ainsi des normes existent afin de garantir un niveau de protection conforme à la réglementation en vigueur.
Les éléments de choix principaux d’un boîtier sont son facteur de forme, ses dimensions, le nombre d’emplacements pour des lecteurs, son alimentation, la connectique en façade et enfin son design et ses couleurs.
Ainsi, si les boîtiers se ressemblaient tous aux débuts du PC, il existe aujourd’hui des boîtiers de toutes les formes, parfois même transparents afin de permettre aux utilisateurs de faire du tuning à l’aide par exemple de néons.
La plupart des boîtiers sont fournis avec un bloc d’alimentation (en anglais power supply). L’alimentation permet de fournir du courant électrique à l’ensemble des composants de l’ordinateur.
Aux Etats-Unis les blocs d’alimentation délivrent un courant à 110V et à 60 Hz, tandis qu’en Europe la norme est 220V à une fréquence de 50 Hz, c’est la raison pour laquelle les blocs d’alimentation possèdent la plupart du temps un commutateur permettant de choisir le type de tension à délivrer.
Il est essentiel de s’assurer que le commutateur est bien positionné sur le bon voltage afin de ne pas risquer de détériorer des éléments de l’unité centrale. Ainsi Le bloc d’alimentation doit posséder une puissance suffisante pour alimenter les périphériques de l’ordinateur.
Memoire
On appelle « mémoire » tout composant électronique capable de stocker temporairement des données. On distingue ainsi deux grandes catégories de mémoires:
La mémoire centrale (appelée également mémoire interne) permettant de mémoriser temporairement les données lors de l’exécution des programmes. La mémoire centrale est réalisée à l’aide de micro-conducteurs, c’est-à-dire des circuits électroniques spécialisés rapides. La mémoire centrale correspond à ce que l’on appelle la mémoire vive.
La mémoire de masse (appelée également mémoire physique ou mémoire externe) permettant de stocker des informations à long terme, y compris lors de l’arrêt de l’ordinateur. La mémoire de masse correspond aux dispositifs de stockage magnétiques, tels que le disque dur, aux dispositifs de stockage optique, correspondant par exemple aux CD-ROM ou aux DVD-ROM.
Les principales caractéristiques d’une mémoire sont les suivantes : La capacité, représentant le volume global d’informations (en bits) que la mémoire peut stocker ;
- Le temps d'accès, correspondant à l'intervalle de temps entre la demande de lecture/écriture et la disponibilité de la donnée ;
- Le temps de cycle, représentant l'intervalle de temps minimum entre deux accès successifs ;
- Le débit, définissant le volume d'information échangé par unité de temps, exprimé en bits par seconde ;
- La non volatilité caractérisant l'aptitude d'une mémoire à conserver les données lorsqu'elle n'est plus alimentée électriquement.
La mémoire vive, généralement appelée RAM (Random Access Memory, traduisez mémoire à accès direct), est la mémoire principale du système, c’est-à-dire qu’il s’agit d’un espace permettant de stocker de manière temporaire des données lors de l’exécution d’un programme.
En effet, contrairement au stockage de données sur une mémoire de masse telle que le disque dur, la mémoire vive est volatile, c’est-à-dire qu’elle permet uniquement de stocker des données tant qu’elle est alimentée électriquement. Ainsi, à chaque fois que l’ordinateur est éteint, toutes les données présentes en mémoire sont irrémédiablement effacées.
On distingue généralement deux grandes catégories de mémoires vives :
Les mémoires dynamiques (DRAM, Dynamic Random Access Module), peu coûteuses. Elles sont principalement utilisées pour la mémoire centrale de l’ordinateur ;
Les mémoires statiques (SRAM, Static Random Access Module), rapides et onéreuses. Les SRAM sont notamment utilisées pour les mémoires cache du processeur ;
La mémoire morte, appelée ROM pour Read Only Memory (traduisez mémoire en lecture seule) est un type de mémoire permettant de conserver les informations qui y sont contenues même lorsque la mémoire n’est plus alimentée électriquement. A la base ce type de mémoire ne peut être accédée qu’en lecture. Toutefois il est désormais possible d’enregistrer des informations dans certaines mémoires de type ROM.
La mémoire flash est une mémoire à semi-conducteurs, non volatile et réinscriptible, c’est-à-dire une mémoire possédant les caractéristiques d’une mémoire vive mais dont les données ne se volatilisent pas lors d’une mise hors tension. Ainsi la mémoire flash stocke les bits de données dans des cellules de mémoire, mais les données sont conservées en mémoire lorsque l’alimentation électrique est coupée.
En raison de sa vitesse élevée, de sa durabilité et de sa faible consommation, la mémoire flash est idéale pour de nombreuses applications – comme les appareils photos numériques, les téléphones cellulaires, les imprimantes, les assistants personnels (PDA), les ordinateurs portables, ou les dispositifs de lecture ou d’enregistrement sonore tels que les baladeurs mp3.
La mémoire de masse (appelée également mémoire physique ou mémoire externe) permettant de stocker des informations à long terme, y compris lors de l’arrêt de l’ordinateur. La mémoire de masse correspond aux dispositifs de stockage magnétiques, tels que le disque dur, aux dispositifs de stockage optique, correspondant par exemple aux CD-ROM ou aux DVD-ROM, ainsi qu’aux mémoires mortes.