Chapitres
- 01. La carte mère
- 02. Le processeur
- 03. Les Bus PCI
- 04. Bus AGP
- 05. Bus PCI express
- 06. Le Bios
- 07. La Memoire
- 08. Types de mémoires
- 09. Nappes IDE
- 10. Connecteurs Serial-ATA
- Le boîtier : châssis métallique accueillant les éléments internes de l'ordinateur. La plupart du temps il est fourni avec son alimentation électrique et un jeu de vis, connecteurs et nappes.
- La carte mère : grande carte imprimée permettant de connecter un processeur, de la mémoire vive, des disques durs et lecteurs de CD/DVD, et proposant un jeu de connecteurs d'extension.
- Le processeur, circuit intégré principal de l'ordinateur, véritable cerveau de l'ordinateur chargé des principaux calculs.
- Les barrettes de mémoire vive,
- Les périphériques de stockage tels que les disques durs, les lecteurs ou graveurs de CD-ROM et DVD-ROM, ainsi que le lecteur de disquettes.
- Les cartes d'extension, permettant d'étendre les fonctionnalités et performances de l'ordinateur.
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 processeur
Le processeur (noté CPU, pour Central Processing Unit) est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne, grâce à un cristal de quartz qui, soumis à un courant électrique, envoie des impulsions, appelées « top ».
La fréquence d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde, s'exprime en Hertz (Hz).
Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200 000 000 de battements par seconde. La fréquence d'horloge est généralement un multiple de la fréquence du système (FSB, Front-Side Bus), c'est-à-dire un multiple de la fréquence de la carte mère
Les Bus PCI
Les connecteurs PCI sont généralement présents sur les cartes mères au nombre de 3 ou 4 au minimum et sont en général reconnaissables par leur couleur blanche (normalisée).
L'interface PCI existe en 32 bits, avec un connecteur de 124 broches, ou en 64 bits, avec un connecteur de 188 broches. Il existe également deux niveaux de signalisation :
3.3V, destiné aux ordinateurs portables ;
5V, destiné aux ordinateurs de bureau.
La tension de signalisation ne correspond pas à la tension d'alimentation de la carte mais aux seuils de tension pour le codage numérique de l'information.
Il existe 2 types de connecteurs 32 bits :
- Connecteur PCI 32 bits, 5 V :
- Connecteur PCI 32 bits, 3.3 V :
Bus AGP
L'interface AGP a été mise au point spécifiquement pour la connexion de la carte graphique en lui ouvrant un canal direct d'accès à la mémoire (DMA, Direct Memory Access), sans passer par le contrôleur d'entrée-sortie. Les cartes utilisant ce bus graphique ont donc théoriquement besoin de moins de mémoire embarquée, puisqu'elles peuvent accéder directement aux données graphiques (par exemple des textures) stockées dans la mémoire centrale, leur coût de revient est donc théoriquement plus faible.
Le port AGP 1X est cadencé à 66 MHz, contre 33 MHz pour le bus PCI, ce qui lui offre un débit de 264 Mo/s (contre 132 Mo/s à partager entre les différentes cartes pour le bus PCI), soit de bien meilleures performances, notamment pour l'affichage de scènes 3D complexes.
Les cartes mères récentes sont équipées d'un connecteur AGP général reconnaissable par sa couleur marron (normalisée). Il existe trois types de connecteurs :
- Connecteur AGP 1,5 volts
- Connecteur AGP 3,3 volts
- Connecteur AGP universel
Bus PCI express
Le bus PCI Express se décline en plusieurs versions, 1X, 2X, 4X, 8X, 12X, 16X et 32X, permettant d'obtenir des débits compris entre 250 Mo/s et 8 Go/s, soit près de 4 fois le débit maximal des ports AGP 8X.
Ainsi, avec un coût de fabrication similaire à celui du port AGP, le bus PCI Express est amené à le remplacer progressivement.
Les connecteurs PCI Express sont incompatibles avec les anciens connecteurs PCI et possèdent des tailles variables et une plus faible consommation électrique.
Une des caractéristiques intéressantes du bus PCI Express est la possibilité de brancher ou débrancher des composants à chaud, c'est-à-dire sans éteindre ou redémarrer la machine.
- Les connecteurs PCI Express sont reconnaissables grâce à leur petite taille et leur couleur anthracite
- Le connecteur PCI Express 1X possède 36 connecteurs et est destiné à un usage d'entrées-sorties à haut débit
- Le connecteur PCI Express 4X possède 64 connecteurs et est destiné à un usage sur serveurs
- Le connecteur PCI Express 8X possède 98 connecteurs et est destiné à un usage sur serveurs
- Le connecteur PCI Express 16X possède 164 connecteurs, et mesure 89 mm de long et a vocation à servir de port graphique
Le Bios
Lorsque le système est mis sous-tension ou réamorcé (Reset), le BIOS fait l'inventaire du matériel présent dans l'ordinateur et effectue un test (appelé POST, pour "Power-On Self Test") afin de vérifier son bon fonctionnement.
Effectuer un test du processeur (CPU)
Vérifier le BIOS
Vérifier la configuration du CMOS
Initialiser le timer (l'horloge interne)
Initialiser le contrôleur DMA
Vérifier la mémoire vive et la mémoire cache
Installer toutes les fonctions du BIOS
Vérifier toutes les configurations (clavier, disquettes, disques durs ...)
Si jamais le POST rencontre une erreur, il va essayer de continuer le démarrage de l'ordinateur. Toutefois si l'erreur est grave, le BIOS va arrêter le système et :
afficher un message à l'écran si possible (le matériel d'affichage n'étant pas forcément encore initialisée ou bien pouvant être défaillant) ;
émettre un signal sonore, sous forme d'une séquence de bips (beeps en anglais) permettant de diagnostiquer l'origine de la panne ;
envoyer un code (appelé code POST) sur le port série de l'ordinateur, pouvant être récupéré à l'aide d'un matériel spécifique de diagnostic.
Si tout est correct, le BIOS émettra généralement un bip bref, signalant qu'il n'y a pas d'erreur.
La 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, ainsi qu'aux mémoires mortes.
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.
Types de mémoires
Mémoire vive
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.
Mémoire morte
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.
Mémoire flash
La mémoire flash est un compromis entre les mémoires de type RAM et les mémoires mortes. En effet, la mémoire Flash possède la non-volatilité des mémoires mortes tout en pouvant facilement être accessible en lecture ou en écriture. En contrepartie les temps d'accès des mémoires flash sont plus importants que ceux de la mémoire vive.
Nappes IDE
La norme ATA permet de relier des périphériques de stockage directement à la carte mère grâce à une nappe IDE (en anglais ribbon cable) généralement composée de 40 fils parallèles et de trois connecteurs (un connecteur pour la carte mère, généralement bleu, et les connecteurs restants pour deux périphériques de stockage, respectivement noir et gris).
Sur la nappe un des périphériques doit être déclaré comme maître (master), l'autre en esclave (slave). Par convention le connecteur à l'extrémité (noir) est réservé au périphérique maître et le connecteur du milieu (gris) au périphérique esclave.
Un mode appelé cable select (noté CS ou C/S) permet de définir automatiquement le périphérique maître et l'esclave pour peu que le BIOS de l'ordinateur supporte cette fonctionnalité.
Connecteurs Serial-ATA
Le câble utilisé par le Serial ATA est un câble rond composé de sept fils et terminé par un connecteur de 8 mm :
Trois fils servent à la masse et les deux paires servent à la transmission de données.
Le connecteur d'alimentation est également différent, il est composé de 15 broches permettant d'alimenter le périphérique en 3.3V, 5V ou 12V et possède une allure similaire au connecteur de données.
Le Serial ATA permet d'obtenir des débits de l'ordre de 187.5 Mo/s (1,5 Gb/s), or chaque octet est transmis avec un bit de démarrage (start bit) et un bit d'arrêt (stop bit), soit un débit utile théorique de 150 Mo/s (1,2 Gb/s).
Le standard Serial ATA II devrait permettre d'avoisiner les 375 Mo/s (3 Gb/s), soit 300 Mo/s utiles théoriques, puis à terme 750 Mo/s (6 Gb/s), soit 600 Mo/s utiles théoriques.
Les câbles Serial ATA peuvent mesurer jusqu'à 1 mètre de long (contre 45 cm pour les nappes IDE). De plus, le faible nombre de fils dans une gaine ronde permet plus de souplesse et une meilleure circulation de l'air dans le boîtier qu'avec des nappes IDE (même si des nappes IDE rondes existent). Contrairement à la norme ATA, les périphériques Serial ATA sont seuls sur chaque câble et il n'est plus nécessaire de définir des "périphériques maîtres" et des "périphériques esclaves"
D'autre part, la norme Serial ATA permet le raccordement à chaud des périphériques (Hot Plug).
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