Constitution d'un ordinateur Cours Architecture et fonctionnement des ordinateurs

1 -  Introduction 

  

Ce  chapitre  fais  suite  au  précédent  et  vous  permettra  de  mieux  appréhender les différents éléments composants un PC. 

Il vous permettra de comprendre les termes techniques et d'être en mesure d'effectuer des choix.

2 -  Présentation  

2.1    L'architecture de Von Neuman  

John Von Neumann (mathématicien d'origine hongroise) a décrit les lignes essentielles pour construire  une  machine  électronique.  Ce  principe  a  permis  l'élaboration  de  l'ENIAC,  le premier ordinateur  et est toujours d'actualité de nos jours.

Ce modèle permet  une séparation  des composants matériels de l'ordinateur en  trois groupes principaux :

o    Le processeur (élément central dans ce modèle)

o    Les composants d‘entrée et de sortie

o    La mémoire de travail (ou vive)

2.2    Les différents composants d'un système

  

  

Dans un  système,  l'élément  central  et  le  cœur se  trouve  être  le  microprocesseur.  Celui-ci dialogue avec sa périphérie à savoir :

o    La mémoire programme 

o    La mémoire contenant les données 

o    Les différents périphériques d'entrée / sortie.

Afin  de  dialoguer  avec  son  environnement,  des  choix  doivent  être  faits  à  partir  des informations (signaux) fournies par le microprocesseur. Ces choix peuvent être : 

o    Accès en lecture ou en écriture 

o    Choix de l'opération vers la mémoire donnée ou programme

o    Détermination de l'adresse de destination

o    Détermination du périphérique concerné

o    … 

Cette  sélection  est  réalisée  à  l'aide  de  composants électroniques aujourd'hui  appelé chipset  comme  jeu  de  circuit   Ces  fonctions  aujourd'hui  rassemblées  dans  de  gros composants étaient auparavant éparpillées dans différents circuit

    

          

Les différents composants sont donc : 

o    Le microprocesseur

o    Les mémoires 

o    Les composants d'entrée/sortie

o    Les bus 

o    La circuiterie permettant de faire fonctionner l'ensemble ou chipset.

L'ensemble de ces composants sont regroupés sur la carte mère du PC.

 

3    La carte mère de PC

Le  PC  correspond  à  la  machine  que  vous devez  connaître  le  mieux.  Son  architecture  est organisée autour d'une carte réunissant un maximum de fonction. Cette carte est appelée carte mère, puisque c'est sur elle que se connectent tous les éléments.

3.1    Schéma d'une carte mère 

  

                  

Une carte mère est caractérisée par l'ensemble des éléments qui la composent à savoir : 

3.2    Le Microprocesseur :

Il s'agit de l'élément clé de la carte mère. C'est 'élément principal duquel découlent pour une grande part les performances de la machine.

Les choix sont : 

o    La marque : AMD ou INTEL

o    Simple double ou quatre cœur 

o    La fréquence qui oscille aujourd'hui autour des 3 Ghz.

En  fonction  de  ces  choix,  cela  détermine  la  puissance  de  votre machine.  Synthétiquement,  plus la fréquence et  le nombre de cœur est  important  et  plus  la  puissance  de  la  machine  est  importante.

Néanmoins  il  ne  faut  pas  perdre  de  vue  que  le  prix  augmente fortement  également.  De  plus  pour  faire  de  la  bureautique  une machine simple cœur peut amplement suffire.

3.3    La mémoire 

Il existe deux types de mémoire.

La mémoire morte dans laquelle est  stockée un programme et  qui  garde ces données même en cas de coupure secteur. C'est dans ce type de mémoire qu'est stocké le programme qui permet au PC de démarrer juste après la mise sous tension. Ce programme est appelé le Bios.

La  mémoire  vive  qui  est  une  mémoire  volatile  (elle  perd  ses  données  en  cas  de coupure secteur. Elle sert à stocker les données ainsi que les programmes en cours d'exécution qui sont transférés du disque dur.

La mémoire vive se présente sous forme de barrettes.

Les caractéristiques d'une barrette mémoire sont : 

o    Son type (DDR, DDR2, DDR3…)

o    Sa capacité 256,  512,  1000 Ko (Attention,  la capacité est  toujours donnée en octets).

o    Sa vitesse qui dépend du processeur et du chipset. La vitesse est exprimée soit en fréquence, soit en bande passante   

  

     

3.4    Les bus 

Les bus sont prévus pour connecter des cartes d'extension afin d'étendre (ou de compléter) les possibilités de l'ordinateur. Les bus possibles sur une carte mère récente sont : 

·    Bus PCI

  

          o    Peripheral Component Interconnect

         o    Ils sont symbolisés par des connecteurs blancs.

         o    Ils ont tendance à disparaître au profit du PCI Express

·    bus AGP  

  

         o    Accelerated Graphic port

         o    Spécifiquement conçu pour connecter une carte graphique 

         o    Aujourd'hui remplacé par le bus PCI-Express.

·    bus PCI-Express 

  

         o    version série 

         o    Existe en 1x, 4x, 8x et 16x.

         o    Les connecteurs sont différents en fonction du modèle 

         o    La version 16x est dédié pour les cartes graphiques

         o    Attention, PCI express et PCI sont incompatibles 

Connecteurs PCI express :

 

 

   

Il  est  important  pour  rajouter  une  carte  dans  votre  machine  de  savoir  quels  bus  sont disponibles et de quels types.

4  - Les périphériques 

Les différents périphériques seront abordés lors du prochain cours. Ce n'est ici qu'un aparté lié à la carte mère.

   

4.1    Les cartes périphériques 

Il  s'agit  de cartes enfichables sur un  bus fond  de panier ou  sur une carte mère qui supportent  une ou plusieurs fonctions.  Elles sont prévues pour une utilisation spécifique.  La connectique et les caractéristiques doivent être adaptées à l'utilisation ainsi qu'au bus concerné (PCI, AGP, mais aussi PXI, VME …). Elles ne font pas à proprement parler de la carte mère mais permettent d'en étendre les possibilités.

Les fonctions les plus courantes sont : 

o    Cartes graphiques 

o    Cartes d'interface (série, parallèle, disques …)

o    Cartes SCSI

o    Cartes son 

o    Cartes d'acquisition analogique (vidéo, industrie …)

o    …

 

Exemple : carte USB et Firewire

  

   

4.2    Les périphériques internes 

Les périphériques internes sont ceux qui sont intégrés dans le boîtier et connectés directement sur la carte mère. 

  

Ces périphériques se raccordent :

·    Sur un port spécifique dans le cas du lecteur de disquette

·    Sur des ports IDE (ou ATA) disques dur, lecteur et ou graveur de CD/DVD

·    Sur des ports SATA pour les disques durs  compatibles SATA 

·    Sur  des  ports  SCSI  pour  les  périphériques  compatibles  :  disques  durs,  CD, sauvegardes … 

·    Sur des ports USB internes dans certains cas (lecteur de disquette, disque durs …)

Il est important pour connecter un périphérique interne de s'assurer de la compati lité avec la carte mère ainsi que de la disponibilité des connecteurs appropriés.

4.3    Les périphériques externes 

Les périphériques externes se connectent à l' de de différents connecteurs présents en partie arrière ou avant de l'ordinateur.

Les principaux connecteurs (hors carte spécifique) sont : 

o    liaison série (Subd 9 points)

o    Liaison parallèle (Subd 25 points)

o    Souris et clavier en ports PS2 

o    Ecran VGA sur carte mère ou sur carte périphérique (VGA ou DVI)

o    Liaisons USB

o    Liaison réseau (prise RJ45)

o    Liaisons audio (connecteurs jack ou spdif)

o    Liaison firewire 

Partie arrière sur carte ASRock 939Dual-SATA2 (ULi M 1695) - ATX

  

  

4.4    L'identification des cartes mères 

Pourquoi avoir besoin d'identifier une carte mère ?

o    Pour connaître les différents composants installés

o    Pour connaître ses possibilités 

o    Pour étendre ses possibilités sans faire d'erreur

Comment l'identifier ? 

·    A partir de la marque et du modèle de votre machine quand il s'agit d'un PC de marque 

·    A partir de l'inscription qui s'y trouve apposée. Les éléments à identifier sont alors

         o    Le fabricant de la carte mère 

         o    Le modèle de la carte  

  

 

·    A partir d'outils logiciels 

Certains logiciels réalisent  une cartographie complète de votre système avec  précision.  Pour n'en cit  qu'un :  

o    Everest    qui    dispose     d'une     version     gratuite     intéressante.:

http://www.lavalys.com/

Il existe également des outils en lignes qui après avoir installé un plugin sur votre PC en font une cartographie. : 

http://www.ma-config.com/

  

 

4.5    Exemple d'une carte mère avec ses caractéristiques  

    

Carte mère  ASRock 939Dual-SATA2 (ULi M 1695) - ATX

 

Principales caractéristiques : 

   

• Support des processeurs AMD Athlon 64, Athlon 64 FX et Athlon 64 X2 Dual-Core sur socket 939 
• Compatible avec les technologies AM D HyperTransport et Cool 'n' Quiet
• Support  de 4  Go  de mémoire DDR  cadencée à 400/333/266  M Hz avec  mode Dual Channel
• Port PCI Express 16x ou port AGP 8x permettant d'installer les cartes graphiques les plus performantes du marché 
• Interface Serial ATA II autorisant des taux de transfert de 300 M o/s avec les disques durs compati es 
• Support des modes Serial ATA RAID 0, 1 et JBOD pour d'excellentes performances etune sécurité accrue de vos données 
• Contrôleur audio  8  canaux  intégré pour profiter pleinement  des bandes son  les plus récentes 
• Contrôleur FastEthernet intégré pour une connexion réseau ultrarapide 
• Technologie Hybrid  Booster :  outil  d'overclocking précis et  assurant  en permanence une protection de vos composants.

  

Implantation et descriptif de la carte