DE QUOI SE COMPOSE UN ORDINATEUR?

    Sortons des méchanismes internes au niveau des bits, et regardons l'ordinateur d'un point de vue plus large.
          Nous avons une partie principale (à droite sur le dessin) qui s'appelle l'unité centrale. C'est elle qui contient les éléments essentiels de l'ordinateur (voir plus bas).
          A cette unité centrale se branchent le clavier, l'écran et la souris. Si vous êtes arrivés jusqu'à cette page, nous allons supposer que vous savez ce qu'ils sont... Notez que le clavier et la souris vous permettent d'introduire des informations dans l'ordinateur et de lui faire exécuter des actions. L'écran vous permet de visualiser sous forme de texte ou sous forme graphique (images, photos, etc) des informations contenues dans la machine. Donc la souris et le clavier sont des périphériques d'entrée, et l'écran est un périphérique de sortie.

L'unité centrale

          Sommes-nous au coeur de l'ordinateur? Pas encore. Il y a une confusion de langage. Les Anglais ne l'appellent pas "unité centrale", mais "boîtier de l'ordinateur" (computer case). Ils ont raison car cette unité est elle-même composée de plusieurs parties dont l'une est centrale, et d'autres sont aussi périphériques. Ouvrons le boîtier et voyons ce qu'il y a à l'intérieur... Cliquez sur les différentes régions de l'image ainsi que sur les rubriques afin d'avoir plus d'images. Voir explications plus détaillées dans les pages suivantes.

LA CARTE MÈRE

          La carte mère est un circuit électronique très compliqué, bourré de composants électroniques qui sont tous fixés sur une plaque de résine Epoxy. (C'est une résine spécialement conçue pour les circuits électroniques).
        Elle constitue une pièce maîtresse de l'ordinateur, et elle contient des emplacements (slots) où l'on peut enficher d'autres cartes dites d'extension comme la carte réseau, la carte graphique, etc.
        Si vous survolez la photo avec votre souris ou si vous cliquez dessus vous verrez cette même carte mère sans les cartes d'extension.
        Ces cartes sont comme des modules que l'on peut brancher à la carte mère, ce qui lui donne davantage de fonctionnalités. On peut apercevoir les cartes d'extension vers le bas de la photo. Elles se branchent perpendiculairement à la carte mère et sont également fixées au boîtier de manière telle qu'on puisse y brancher toutes sortes de connecteurs. On voit bien sur la photo à gauche les nombreuses connexions à la carte mère ainsi qu'aux cartes d'extension. Par exemple la carte du bas est branchée dans un réceplacle blanchâtre de la carte mère (visible sur la photo). Il s'agit d'une carte TV. Le gros cable blanchâtre qui est branché en bas à gauche est un cable TV. Il est relié à la carte TV qui est enfichée dans la carte mère, et cela permet de voir la TV sur l'écran de l'ordinateur, d'ailleurs avec une meilleure qualité d'image que sur un poste de TV....
          Caché derrière le gros ventilateur se trouve le coeur de l'ordinateur: le processeur (voir photo d'un processeur à gauche). C'est la partie de l'ordinateur qui contrôle tous les autres composants. C'est réellement là qu' a lieu le traitement des données. Il contient une puce électronique, un micro-circuit qui contient des milliers ou même des millions de composants électroniques aux dimensions infimes. Sur la photo on peut voir des dizaines de connexions tout autour du boîtier qui fait quelque chose comme 2,5 cm sur 2,5 cm, mais la puce qui se trouve à l'intérieur est d'une taille d'à peine quelques mm². Elle est construite avec du silicium dans lequel on arrive à faire diffuser différentes couches de certaines matières selon un schéma extrêmement complexe, et on peut ainsi créer un réseau de condensateurs et de transistors de tailles microscopiques, formant un circuit conçu pour effectuer toutes les opérations requises pour gérer les bits. Il y a tellement d'activité à l'intérieur de cette puce que la température y monte vite, et s'il n'y avait pas de ventilateur pour la refroidir elle serait vite endomagée, grillée.
          La carte graphique est optionnelle, car la carte mère peut normalement gérer les images. Mais pour des applications qui demandent plus de performances, telles que jeux, images 3D, TV, etc, il vous faut une carte graphique car la carte mère serait insuffisante. Son but est de prendre en charge tout ce qui est graphique. Il y a un gros cable (non visible sur la photo) qui relie le moniteur à l'unité centrale et se branche sur la carte graphique s'il y en a une, ou bien sur la carte mère. A titre d'exercice vous pourriez localiser ce cable maintenant.
          La carte réseau permet de brancher votre ordinateur à un modem qui se branche à votre ligne téléphoniqe ou à votre cable TV, c'est ainsi que vous accédez à Internet. On peut aussi brancher plusieurs ordinateurs entre eux à la maison ou au bureau, tout cela en les reliant par des cables à leur carte réseau. Il existe aussi des cartes réseaux sans fil qui sont munies d'une petite antenne afin de communiquer les bits par ondes magnétiques.

QUELQUES PÉRIPHÉRIQUES DE STOCKAGE           Un périphérique de stockage est un composant dans lequel une grande quantité d'informations peut être enregistrée sous forme de bits.           Les disques durs sont les périphériques de stockage par excellence. Ce sont des disques rotatifs rigides magnétisés à la surface d'un ou des deux côtés. Les informations peuvent être écrites ou lues par l'intermédiaire d'un bras (Voir photo ci-dessous) dont la tête est sensible aux champs magnétiques de zônes minuscules à la surface du disque. Bien sûr il faut des circuits électroniques (partiellement visibles sur la photo) pour accomplir ceci et pour contrôler le dique. L'unité complète s'appelle un lecteur de disque ou simplement un lecteur. Ils contiennent des dizaines de gigaoctets (milliards d'octets). C'est là que sont enregistrés tous les fichiers que vous créez lorsque vous enregistrez des textes que vous avez tapés au clavier. Ils contiennent également des tas de programmes enregistrés sous forme de fichiers et qui sont nécessaires au fonctionnement du système.           Ici le type d'enregistrement est donc magnétique et se fait sur le disque métallique que vous voyez sur la photo. Il peut y avoir plusieurs disques magnétiques en parallèle dans les disques durs à grande capacité de stockage. Lorsque vous éteignez votre ordinateur ces enregistrements persistent. Ceci n'est pas à confondre avec la mémoire RAM (qui sera vue en détails à la page suivante).           Ces disques tournent à une vitesse de l'ordre de 5 à 10.000 tours par minute, et selon la position des bras on peut accéder rapidement à n'importe quelle zône du disque. 10.000 tours par minute signifie 3/1000 seconde pour un demi-tour, ce qui donne une idée du temps moyen nécessaire pour arriver à la position géographique d'un bit sur le disque. Et ceci est encore bien lent pour un processeur...           Le lecteur de disquettes permet d'enregistrer et de lire les informations sur une disquette. Les disquettes ne peuvent d'habitude contenir que 1,44 mégaoctets. De plus ils ne sont pas très fiables, leur temps de vie n'est généralement pas très élevé. Leur avantage est qu'ils sont pratiques pour le transport de petites quantités d'informations.           Le lecteur CD-ROM permet de lire les informations sur un CD-ROM, ce qui peut contenir environ 700 mégaoctets. Si c'est un graveur, il peut en outre enregistrer des informations sur des CDs. La musique étant enregistrée sous forme de bits, celle-ci est restituée par le lecteur qui envoit les bits à l'ordinateur et celui-ci transforme l'information en impulsions électriques qui font vibrer les hauts parleurs.           CD est un acronyme pour Compact Disc en Anglais. ROM correspond à Read Only Memory (Mémoire en lecture seule). On l'appelle aussi "mémoire morte" en Français.           Le lecteur DVD est l'équivalent pour les images. L'acronyme DVD correspondait au départ à Digital Video Disc, puis à Digital Versatile Disc. Le mot Anglais "versatile" est un exemple typique de faux ami qui veut dire que la chose a beaucoup d'utilités diverses ou que la personne a des talents variés, alors qu'en Français cela qualifie une personne qui change facilement d'opinion, lunatique... Un DVD peut contenir 133 minutes de film en plus de l'enregistrement sonore. QU'EST-CE QUE LA MÉMOIRE RAM?           Voici un concept clef pour la compréhension du fonctionnement d'un ordinateur. RAM est un acronyme pour Random Access Memory en anglais, ce qui signifie Mémoire à accès aléatoire, c à d que l'on peut accéder à n'importe quel endroit de cette mémoire directement pour y lire ou écrire des informations. On l'appelle également la mémoire vive de l'ordinateur ou même tout simplement la mémoire. Quand on parle simplement de "mémoire", le débutant a le réflexe de penser aux disques durs, aux informations stockées dans les périphériques de stockage, alors que l'informaticien sait que l'on parle de mémoire vive et ce n'est pas du tout la même chose.           Qu'est-ce que cette mémoire vive, RAM, mémoire RAM, ou mémoire?           Cela désigne d'une part le composant (visible sur la photo d'une barrette de mémoire) et dans d'autres contextes cela désigne la quantité de mémoire contenue dans ce composant. Ce composant contient des quantités astronomiques de condensateurs et transistors qui fonctionnent selon les explications données plus haut à leur propos.           Une différence importante avec les périphériques de stockage est que le temps d'accès à ce type de mémoire est environ 200 fois plus rapide. Cette mémoire RAM est située très près du processeur et lui sert de mémoire rapide pour stocker les programmes actifs de même que des données et des résultats intermédiaires dont le processeur peut avoir besoin.           Par exemple si vous double-cliquez sur une icône pour lancer un programme, l'ordinateur va d'abord aller chercher sur votre disque dur le ou les fichiers correspondant à ce programme, et va les copier dans cette mémoire vive. On dit alors que le programme est "chargé en mémoire". Maintenant le processeur va lire dans cette mémoire et exécuter les instructions de ce programme une à une. Et il va garder ce programme en mémoire au moins jusqu'à la fin de son exécution. S'il y a suffisamment de mémoire disponible il va même le garder plus longtemps de sorte que si vous devez rappeler ce programme plus tard cela prendra moins de temps. Quand il n'y a plus assez de mémoire (car beaucoup de processus tournent), le processeur va libérer la place que prenait ce programme dans la mémoire vive, afin de la laisser pour d'autres programmes à exécuter. Pour illustrer ceci vous pouvez constater que la première fois que vous appelez le moteur de recherche de ce site il faut (malheureusement) un certain temps pour qu'il se charge en mémoire. Et lors des appels suivants c'est beaucoup plus rapide. La raison en est qu'il est conservé en mémoire. Bien sûr à chaque redémarrage de l'ordinateur il doit se recharger en mémoire lors de sa première utilisation.           Vous demanderez peut-être alors pourquoi ne pas remplacer les disques durs par de la mémoire vive. Parce que d'une part cette RAM est plus coûteuse, d'autre part l'architecture est telle qu'il serait probablement difficile de conserver la même vitesse d'accès avec des quantités beaucoup plus grandes de celle-ci, et enfin non la moindre raison, parce que cette mémoire n'est pas persistante. Lorsque vous éteignez votre ordinateur, cette mémoire se vide, tout se met automatiquement à 0 puisque tous les condensateurs sont alors déchargés.           Donc toutes les informations sont enregistrées sur les disques durs où elles peuvent rester pendant des années. Mais chaque fois qu'un programme est appelé, ses fichiers correspondants sont chargés en mémoire s'ils n'y sont pas déjà et le processeur peut travailler dessus.           Quelle quantité de RAM faut-il? De nos jours, 32 mégaoctets semble être un minimum acceptable. Tout dépend de ce que vous avez comme machine et du nombre de programmes gourmands en mémoire. Les jeux vidéos en sont très gourmands. 64 mégaoctets sera plus confortable, 128 serait une bonne quantité. 256 et plus sont encore mieux. La mémoire virtuelle           Que se passe-t-il s'il n'y a pas assez de mémoire? Cela peut se produire si vous exécutez trop de programmes en même temps. Par exemple vous ouvrez plusieurs fenêtres, du traitememnt de texte, vous ouvrez votre programme de couriel et vous lancez un DVD, tous ces programmes essaient de se charger en mémoire jusqu'à ce qu'il n'y en aie plus... A ce moment le processeur va utiliser une partie de votre disque dur comme mémoire vive. On appelle cela le "swap". (Swap est un terme d'Anglais familier pour dire troquer. En jargon informatique on l'utilise aussi bien comme verbe que comme nom pour désigner alors cette partie du disque dur). Seulement l'accès est beaucoup plus lent et de plus le processeur doit maintenant gérer la répartition de mémoire pour tous ces programmes. Certaines parties sont dans la RAM, d'autres sont dans le swap, il faut garder un enregistrement de tout cela, ce qui en soi rajoute à la consommation en ressources du processeur. La partie du disque dur est un fichier qui s'appelle en Français "fichier d'échange". En conséquence votre ordinateur fonctionne toujours, mais il est devenu extrêmemnt lent. Soit il faut fermer tout programme inutile, soit il vous faut plus de RAM. Pour accomplir cela il faut rajouter physiquement des barettes de mémoire ou remplacer celles existantes par des barrettes de plus haute capacité, en faisant attention d'obtenir le même type de RAM.           Cette mémoire supplémentaire qui est troquée avec le disque dur est appelée mémoire virtuelle.           Donc nous avons la mémoire vive (très rapide) d'une part, et la mémoire virtuelle (bien plus lente, mais qui vient bien à point lorsque la mémoire vive fait défaut...) d'autre part. NAPPES DE CONNEXION, IDE ET SCSI           Les nappes assurent le transfert d'informations (bits) entre les périphériques de stockage et la carte mère. Il est bon de savoir qu'il y a 2 types de disques auxquels vont correspondre 2 types de nappes: Les disques IDE et SCSI. Les disques IDE           IDE pour Intelligent Drive Electronics ou Integrated Drive Electronics. Pour assurer la connexion entre les périphériques de stockage et le processeur il y a besoin d'un dispositif (circuit électronique) appelé le contrôleur qui contrôle les transferts de données. Avec le système IDE, ce contrôleur est intégré au disque dur ou autre périphérique de stockage, d'où son nom (on pourrait traduire par "électronique d'intégration au lecteur" ou "électronique de lecteur intelligent"). La nappe est donc reliée directement à la carte mère d'un côté, et à un ou 2 périphériques de stockage de l'autre côté. Il n'y a pas de contrôleur entre les deux, comme dans le cas du SCSI.           Ces nappes ont normalement 40 points de connexion. Cela veut dire que les bits et autres informations de contrôle sont transportés en 40 canaux parallèles Les disques SCSI           On prononce habituellement "scouzi". Cela vient de "Small Computer Systems Interface". (Interface pour systèmes de petits ordinateurs) Il s'agit d'un interface entre disques et carte mère qui est beaucoup plus rapide (et plus coûteux...). Par interface, on veut dire la connexion entre 2 systèmes ou 2 composants de l'ordinateur et qui permet des échanges d'informations.           Cet interface SCSI inclut un contrôleur qui est une carte d'extension enfichée dans la carte mère. Les nappes SCSI relient ce contrôleur aux périphériques de stockage. Sur la photo on voit la connexion à un contrôleur SCSI.           Les nappes SCSI ont normalement 50 ou 68 points de connexion selon le modèle.           On peut brancher jusqu'à 16 périphériques de stockage avec une seule nappe et un contrôleur, alors que pour un interface IDE on ne peut brancher que 2 disques par nappe