vendredi 21 mars 2008

L'intérieur d'un ordinateur



Cet article a pour but de te faire comprendre le fonctionnement d'un ordinateur. Bien évidement, tout y est très simplifié, et schématisé. Le but est de décrire le principe de fonctionnement. Faire un pas plus loin dans le détail nécessiterait des heures d'explications.

  • Le processeur ou CPU
Tout d'abord, partons du processeur ou CPU (Central Processing Unit). Le processeur sert à donner un comportement à l'ordinateur. C'est lui qui permettra d'interpréter des événements, d'effectuer des calculs, des traitements, de décoder une vidéo, etc....

La base du processeur est le transistor. Le transistor est un composant électronique avec un principe simple : il peut dans certaines conditions (qui sont ici les nôtres) être considéré comme un interrupteur. Un interrupteur actionné par la présence ou l'absence d'électricité à son "entrée", et qui laisse ou non passer un autre signal électrique à sa "sortie". Ce principe a permis au départ la confection de systèmes logiques simples, qui pouvaient donner un résultat différent suivant les entrées qu'on leur fournissait. Par exemple : si le bouton 1 est appuyé et le bouton 2 est relevé, alors allumer la lampe.

La technologie évoluant, et les limites étant sans cesse repoussées, les machines ont pu rapidement évoluer. Au cours des années, il fut possible d'intégrer plus de transistors sur de plus petites surfaces. Les transistors sont gravés dans du silicium (d'où l'appellation Silicon Valley). Actuellement la miniaturisation est telle que les transistors de nos processeurs se mesurent en nanomètres. Un nanomètre est un million de fois plus petit qu'un millimètre (1nm = 10-9m). Un processeur est une grosse puce noire, qui contient des milliards de transistors.

  • Le disque dur
Le disque dur est la mémoire de l'ordinateur. C'est ce que l'on appelle un support de stockage. Il est possible d'y stocker différents types d'informations, comme le système d'exploitation, des programmes ou des documents (images, musique, films...).

Il est composé de plusieurs disques superposés, en rotation pendant le fonctionnement. Des aiguilles qui se déplacent sur les surfaces des disques permettent d'y lire des informations stockées de façons magnétiques. Un disque dur est donc un élément fragile : sensible aux chocs et au rayonnements électromagnétiques.

Il est courant qu'un disque dur soit séparé en partitions. Les partitions doivent être vues comme un moyen de délimiter l'espace d'un disque dur pour former plusieurs sous-espaces, et ainsi considérer un disque dur comme plusieurs disques d'un point de vue "logiciel". Bien sûr, il n'existe toujours qu'un disque physique, et toutes les partitions sont perdues dans le cas d'une panne de disque dur. L'intérêt est d'avoir une meilleure organisation des données, ou bien un système de restauration, ou encore plusieurs systèmes d'exploitation sur la même machine (ex : Windows + Linux).

  • La carte mère
La carte mère est l'élément central : c'est une carte électronique sur laquelle l'ensemble des éléments de l'ordinateur sont branchés et reliés. Elle assure la communication entre les différents composants de l'ordinateur, c'est aussi à la carte mère que le bouton pour allumer l'ordinateur est relié, ainsi que tes prises USB...

C'est la carte mère qui est la première à entrer en activité au démarrage de l'ordinateur. Avant même que le système d'exploitation ne démarre, avant même que le disque dur sur lequel est branché le système d'exploitation soit entré en activité, un programme est lancé. Il s'appelle le "BIOS" (pour Basic Input Output System, ce qui signifie système basique d'entrée/sortie). C'est un programme très rudimentaire, mais c'est lui qui permet de régler la carte mère, et c'est lui qui, plus tard, démarrera le système d'exploitation (c'est lui qui lancera Windows par exemple).

  • La RAM, ou mémoire vive
RAM signifie "Random Access Memory", ce qui signifie "mémoire à accès aléatoire". Elle s'appelle ainsi car c'est une mémoire qui n'est pas organisée comme un disque dur... mais plutôt comme un bureau sur lequel on place, pendant que l'on travaille, une grande quantité de données en tout genre : des post-it, des factures, des dossiers... mais dès que l'on a finit de travailler, ces données, si elles n'ont pas été rangées dans des dossiers (le disque dur), disparaissent.

L'intérêt de ce système est que les informations stockées en RAM permettent aux programmes de fonctionner beaucoup plus rapidement. En effet, tout comme rechercher dans une armoire est plus long que prendre le post-it directement sur le bureau, les accès au disque dur sont beaucoup plus lents que ceux de la RAM. Cependant, l'espace en RAM est plus restreint que sur le disque dur. Dans certaines conditions, il est parfois nécessaire d'utiliser un peu de l'espace de stockage du disque dur pour subvenir aux besoins. Cet espace est appelé "swap" ou "fichier d'échange".

  • La carte graphique, la carte son, la carte Wifi, la carte Ethernet...
Toutes ces cartes ont pour but d'ajouter une fonctionnalité à l'ordinateur. Certaines sont toujours présentes, comme la carte graphique ou la carte son, et généralement la carte Ethernet. D'autres sont optionnelles. Il est très difficile d'ajouter et changer des cartes sur un ordinateur portable, il faut se pencher vers des solutions externes (branchées en PCMCIA, USB).

Sur les ordinateurs portables, les cartes sont généralement intégrées à la carte mère, ce qui signfie qu'elles ont leur propre fonctionnalité, mais sont placées sur la même carte électronique. On parle parfois alors de chipset. Les cartes peuvent aussi être physiquement connectées à la carte mère, mais sur des supports qui en sont séparés.

Quelques exemples de cartes très répandues :
  • Les cartes graphiques permettent à l'ordinateur d'envoyer un signal d'image, sous différents formats.
  • Les cartes sons permettent d'envoyer un signal son, mais également d'en recevoir un (entrée micro).
  • Les cartes wifi permettent de se connecter aux réseau sans-fil du même nom.
  • Les cartes Ethernet permettent de se connecter aux réseaux câblés du même nom.

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