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Les bases de l'informatique

HARD & SOFT

Par BITOMOL 1er Freddy Bernard.

Technicien de maintenance des systèmes informatique

/

Administrateur Réseaux (Windows et linux). 

PLAN DE LA FORMATION

1.   l’informatique HARDWARE

REVISION AUTOUR DE LA NOTION D’INFORMATIQUE

                        (Informatique, ordinateur, réseau informatique)

i.      VUE GENNERALE D’UN PC

• Vue extérieure  • Vue intérieure

ii.      ARCHITECTURE D’UN PC

A.  Boîtier et Alimentation

                              Boîtier

? Forme de boîtier

? Type (AT, ATX, NLX)

                              Alimentation

? Son rôle

? Types d’alimentations

? Puissance de l’alimentation

? Gestion d’énergie

B.  La carte mère et ses accessoires         Le bios

? Présentation

? Bios et cmos

? Manipulation du bios

? Messages et bips d’erreurs           Le chipset

? Les différents chipsets

? Son rôle

                              Le processeur

? Les types de processeurs

? Les caractéristiques d’un processeur

C.  Les mémoires et mémoires de masse

? Mémoire morte (ROM)

? Mémoire vive (RAM)

a.    Le disque dur (HDD)

? Mécanisme et fonctionnement

? Capacité d’un disque dure (relation octet, méga, giga)

? Interface de connexion ou type de disque ? Petit notion sur le RAID

b.   La disquette (FDD)

c.    Le stockage optique

? Le CDROM

? Le CD-R et CD-RW

? Le DVD

d.   Les autres unités de stockages

? LA BANDE MAGNETIQUE

? LA CLE USB

D.    Les bus systèmes

? Les bus processeurs

? Les bus d’adresses

? Les bus d’E/S ou connecteurs d’extensions

E.  Les interfaces et ports de communication

? Les ports séries  (COM

? Les ports parallèle (LPT

? Les ports USB

? Les ports infrarouges

                              Les périphériques d’entrée / sortie

Clavier

Souris

Le moniteur

L’imprimante

2.   l’informatique SOFTWARE

LES GENERALITES SUR LES SYSTEMES D’EXPLOITATIONS

? Type (système (OS), et les systèmes gestionnaires de réseaux : network operating systèm)

? Ergonomie d’un OS

1)   Démarrage d’un système d’exploitation

?

Fichiers de configuration

?

Systèmes de fichiers o FAT o NTFS

?

Etude de la base de registre

o Rôle o Structure

? Notion de mémoire virtuelle et mémoire paginée 

2)   Active directory o Présentation de Active Directory o Caractéristiques d'Active directory o Principe de fonctionnement d'Active Directory o Structure Active Directory

3)   Quelques commandes usuelles 

 

OBJECTIFS :

A l’issue de ce cours l’apprenant devrais être en mesure :

 De mettre un ordinateur sous tension, de le démarrer et l’arrêter.  

 D’assembler un OC (ordinateur compatible).

 De prévoir les besoins en ressources pour une éventuelle mise en réseau

 De comprendre sont fonctionnement

 De comprendre le codage de l’information (système binaire), ainsi que les unités de mesure utilisées en informatique.

REVISION AUTOUR DE LA NOTION D’INFORMATIQUE

Informatique : Science du traitement rationnel, notamment par machines automatiques, de l'information considérée comme le support des connaissances humaines et des communications dans les domaines technique, économique et social (définition approuvée par l'Académie française).

Ordinateur : Équipement informatique de traitement automatique de données comprenant les organes nécessaires à son fonctionnement autonome.

Anglais : computer.

Réseau informatique : Est l’interconnexion de plusieurs postes ou nœuds, dans le but d’échanger des données, et de partager des informations ou ressources. 

i.      VUE GENNERALE D’UN PC

•   Vue extérieure 

•   Vue intérieure

 

ii.      ARCHITECTURE D’UN PC

A.    Boîtier et Alimentation

Le boîtier et l’alimentation sont en général vendus ensemble, mais il est possible de les trouver séparément. Les boîtiers existent en différents models déterminés par la taille de la carte mère à y installer, par le nombre baies disponible pour les lecteurs et par la forme du boîtier selon qu’il est destiné à être posé sur un bureau ou au sol. Son choix est aussi déterminé par son type d’alimentation (de préférence ATX) LES FORMES :

Les pc sont classés selon la forme de leur boîtier o Le boîtier horizontal (desktop)

o Le boîtier vertical (tour et moyenne tour et mini tour) o Et en fin le laptop

 Alimentation

Le NLX : c’est un model peut connu on pourrait dire futuriste

? Puissance de l’alimentation

? Gestion d’énergie

B.  La carte mère et ses accessoires

LA CARTE MÈRE 

C’est 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. 

Caractéristiques

Il existe plusieurs façons de caractériser une carte mère, notamment selon les caractéristiques suivantes : 

Par sa qualité mais aussi par les technologies plus ou moins à la pointe du progrès qu'elle supporte. 

La qualité d'une carte mère c'est sa capacité à tirer le meilleur des autres composantes, c'est aussi la faculté de supporter les problèmes sans être endommagée on parle alors d'une carte mère robuste et fiable.

La carte mère se caractérise aussi par sa capacité à "supporter" 6 ports PCI au lieu des 5 habituels, à gérer l'interface USB 2.0 et le Firewire, un port réseau 1000 Mbs au lieu de 100 Mbs, avoir un port AGP 8X un port PCI Express  

Ce raisonnement dire raison à travers divers facteurs tel que : 

•     le bios  •          le chipset,  •     le type de support de processeur, 

        •     les connecteurs d'entrée-sortie

                              Le bios

? Présentation

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. 

Quand vous allumez votre machine, c'est le BIOS qui démarre en premier, bien avant le système d'exploitation (Windows, Linux, Mac OS.).

C’est un l’élément indispensable au fonctionnement de l'ordinateur car Il a pour rôle, entre autres, de vérifier que tous les éléments matériels indispensables au démarrage de la machine fonctionnement correctement et d'en assurer la communication avec le système d'exploitation.

? Bios et cmos

Lorsque l'ordinateur est mis hors tension, l'alimentation cesse de fournir du courant à la carte mère. Or, lorsque l'ordinateur est rebranché, le système est toujours à l'heure. Un circuit électronique, appelé CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor, parfois appelé BIOS CMOS), conserve en effet certaines informations sur le système, telles que l'heure, la date système et quelques paramètres essentiels du système. 

Le CMOS est continuellement alimenté par une pile (au format pile bouton) ou une batterie située sur la carte mère. Ainsi, les informations sur le matériel installé dans l'ordinateur (comme par exemple le nombre de pistes, de secteurs de chaque disque dur) sont conservées dans le CMOS. Dans la mesure où le CMOS est une mémoire lente, certains systèmes recopient parfois le contenu du CMOS dans la RAM (mémoire rapide), le terme de « memory shadow » est employé pour décrire ce processus de copie en mémoire vive. 

? Manipulation du bios

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). 

? Messages et bips d’erreurs

   

Le chipset

                              Le processeur

Aussi connu sous le nom de Micro-Processeur car de plus en plus petit, il est le véritable cerveau de l'ordinateur car c'est à lui que revient la tache d'effectuer tous les calculs nécessaires au fonctionnement de la machine. 

? Les types de processeurs Il existe à ma connaissance 03 types de processeurs, à savoir :

 Le Pentium : sûrement le plus connu mais aussi le plus performant, il est celui qui intègre à nos jour la plus par des machine de marque. La limite ici est le P4 et ces extensions : P4 (M, R, Q, S) limite de la fréquence 4G 

Le core duo, le core deux duo et le dual band ici la limite d’environ 6Gx2

 Le Pentium Pro : cette gamme était le plus utilisée sur les ordinateurs de grandes productions tel que les serveurs.

RQ : mais aujourd’hui quant ont de processeur pro on fait le plus souvent allusion à un type de processeur soudé sur la carte mère.

 Le processeur Celeron : les Pentium étant cher le Celeron à été mise sur pieds pour que chacun puis trouver son compte, bien sur il est aussi moins performant que le Pentium.   

? Les caractéristiques d’un processeur Pour l’achat d’un processeur certaines informations sont à connaître :

 La génération du processeur P11, 111, 4 …

 Autre

 La fréquence

 Type de connexion (socket 7 (zip), super 7 et slot 1)

C. Les mémoires et mémoires de masse

La mémoire centrale

Une mémoire est formée d'un certain nombre de cellules (ou cases), chacune de ces cellules contenant une certaine quantité d'informations. Chaque cellule a un numéro, que nous appellerons son adresse, qui permet à un programme de la référencer. Si une mémoire a n cellules, les adresses iront de 0 à n-1. Toutes les cases de la mémoire contiennent le même nombre de bits, par exemple k bits, ce qui permet de représenter 2k combinaisons différentes.       Elle est organisée de façon matricielle par des transistors où chacun d'eux se trouve à l’intersection d’une ligne et d’une colonne. Elle ne peut contenir que deux types d’information, les instructions et les données. 

La mémoire centrale est divisée physiquement en cellules, qui elles-mêmes contiennent un mot-mémoire (word), et chacune possède une adresse propre. A chaque mot est associé une adresse et un contenu (soit une instruction, soit une donnée). 

La mémoire est organisée de façon à respecter une certaine hiérarchie dictée essentiellement par la rapidité de ses composants. On peut donc les classer de la manière suivante : 

•    Registre du CPU : Ils servent au stockage des opérandes et des résultats intermédiaires (5ns). 

•    Antemémoire ou mémoire cache : Elle sert de tampon entre le CPU et la mémoire centrale (15 ns). 

•    Mémoire centrale : Elle est utilisée pour le rangement des informations; Elle contient le programme à exécuter (60 ns). 

•    Mémoire d’appui : C’est la mémoire tampon qui se situe entre la mémoire centrale et les mémoires de masse (100 ns). 

•    Mémoire de masse : Ce sont tous les systèmes d’archivage comme le disque dur, la bande magnétique, etc. (10-30 ms).  Organisation

La mémoire est constituée dans l’ordre croissant : du bit, de l’octet, du caractère, du mot, de l’enregistrement (bloc de données) et du fichier. 

Ses principales caractéristiques sont : l’adresse, la capacité, le temps d’accès, le cycle mémoire (temps entre deux accès successifs), le débit et la volatilité. 

Il existe différents types d’accès suivant les fonctions mémoire désirées: 

•    Accès séquentiel : Pour accéder à l’information, il faut parcourir toutes celles qui la précèdent (bande magnétique). 

•    Accès direct : L’information possède une adresse propre qui permet de la localiser directement (RAM). 

•    Accès semi-séquentiel : C’est une combinaison entre l’accès direct et l’accès séquentiel (Disque dur). 

•    Accès par contenu : L’information est identifiée par une clé de recherche ( mémoire cache). 

Mémoires à semi-conducteurs 

Le principe de base est d’utiliser des bistables (bascules RS) comme point de mémoire. Ce sont des mémoires à accès direct qui peuvent être lues et écrites. Il en existe plusieurs type qui sont de conception et de nature différente et qui correspondent à des besoins bien particuliers en informatique: 

   La RAM (Random Accès Memory) est à accès direct et on distingue plusieurs technologies : 

-       SRAM (Static RAM) : de technologie bipolaire (2 portes NOR et chaque porte NOR est formée de deux transistors); C’est un type de mémoire qui est très rapide et on s’en sert essentiellement pour constituer la mémoire centrale de l’ordinateur. 

-       DRAM (Dynamic RAM) : de technologie MOS (transistor + condensateur); Elle demande à être rafraîchie périodiquement et est donc plus lente. Elle sert beaucoup en vidéo, en particulier sur les cartes graphiques, et permet pour une résolution d’écran donnée d’afficher davantage de couleurs.

-       SDRAM (Synchronous DRAM) : qui est une DRAM dont l'accès est synchrone; c'est a dire que chaque requête mémoire se fait en un seul cycle d'horloge. 

-       EDO (Extended data Output) : Elle est structurée comme la DRAM, à une petite différence près : un petit circuit a été ajouté , qui agit comme une minuscule zone de stockage ou tampon servant à sauvegarder les adresses. Ce tampon reçoit l’adresse de la prochaine donnée à lire ou à écrire avant même que la donnée précédemment lue ou écrite ait été traitée. 

 

            La ROM (Read Only Memory) est une mémoire morte où l’on peut lire uniquement. Ce sont des mémoires non volatiles et de technologie MOS et bipolaire (programmation par masque).Elles sont fréquemment utilisées pour y implanter le BIOS (Basic Input Output System) de l’ordinateur. 

La PROM (Programmable ROM) est une mémoire morte programmable une seule fois par l’utilisateur. Elle est  non volatile et de technologie MOS-bipolaire (programmation courante par stockage de charge), MOS (unipolaire à grille flottante qui décide si il y a canal ou pas) ou par claquage de jonctions (réseau de diodes en matrice). Elle est très peu utilisée en informatique. 

L’EPROM (Erasable PROM) est sur le même principe que la PROM mais peut être reprogrammée plusieurs fois après effacement aux Ultra-Violet. 

Les EEPROM, EAROM, EEROM sont des ROM programmables et effaçables électriquement. 

            Mémoire cache

Le principe de la mémoire cache est de trouver une solution à la grande différence de vitesse entre le processeur et la mémoire centrale, car il existe une grande disparité de vitesse entre ces deux modules ( celle-ci peut atteindre un rapport 10). Les ordinateurs ont différents types de cache, chacune a son propre usage, mais elles possèdent toutes, à peu de chose près, la même définition. 

Les fonctions d'une cache 

La cache réalise quelques tâches spécifiques. Certaines caches sont dédiées à ne faire qu'une seule tâche, mais la plupart réalisent les tâches suivantes : Cache en écriture - utilisée lorsqu'un périphérique rapide envoi de l'information à un périphérique lent. Normalement le périphérique rapide devrait attendre que le périphérique lent lui indique qu'il est prêt à recevoir d'autres données. C'est comme essayer de tenir une conversation pendant que quelqu'un traduit chaque mot que l'on dit avec un dictionnaire. Ainsi la cache en écriture possède une logique et les logiciels lui permettant de transmettre (écrire) sont contenu dans le périphérique lent à la vitesse de celui-ci automatiquement, de manière à ce que les périphériques soient libérés et prêts à une autre utilisation. 

Le rapport entre les vitesses des périphériques décidera de la grosseur de la cache à utiliser (plus la différence de vitesse est grande, plus grande devra être la cache). Cache en lecture - utilisée lorsqu'un périphérique rapide obtient de l'information d'un périphérique lent. Les caches en lecture possèdent la plupart du temps une logique leur permettant de lire d'avance (prefetch) ce que vous pourriez avoir besoin par la suite. Ainsi ils font une lecture lente de toutes les informations dont vous pourriez avoir besoin. Lorsque vous demandez quelque chose qui est déjà dans la cache, vous l'obtiendrez rapidement. Lorsque la cache est vide, elle peut se remplir d'elle même pendant que vous faites autre chose.  Types de cache : 

Cache L1 

Le processeur de votre ordinateur est très rapide, il peut tourner à des vitesses dépassant 2 Ghz. La mémoire RAM standard est plus rapide que la plupart des autres composantes de votre ordinateur, mais elle ne tient pas le coup face à des vitesses approchant celle du processeur. Ainsi les concepteurs de processeur (CPU) ont réservé un espace mémoire très rapide à l'intérieur même de la puce du processeur. C'est la cache L1, elle fonctionne à la même vitesse que le processeur. L'espace sur la puce du processeur coûte très chère, il n'est alors pas possible de réserver une grande quantité de mémoire pour la cache L1



(approximativement 1/1000 de la taille totale de la mémoire RAM de votre ordinateur). Même une petite cache L1 peut donner un gain très appréciable en vitesse. Plus la vitesse du processeur est rapide par rapport à la mémoire principale RAM et plus la quantité de données sur laquelle vous travaillez est importante, plus grande devra être la cache L1.  Cache L2 

La mémoire rapide situé dans le processeur (cache L1) est de petite taille, et la cache L1 ainsi que le processeur sont encore beaucoup plus rapides que la mémoire RAM (jusqu'à 50 fois plus rapide). Lorsque que les données ne sont pas dans la cache L1, le processeur doit aller les chercher dans la mémoire RAM, il y a alors un ralentissement notable. Le processeur doit alors attendre un long moment (par rapport à sa vitesse) pour que la mémoire RAM lui rende l'information, le processeur ne peut alors rien faire d'autre qu'attendre. Ainsi entre la cache rapide L1 (et le processeur) et la mémoire lente RAM, est insérée une deuxième cache, la cache niveau 2 ou L2. Cette cache est fabriquée à partir de mémoire rapide, mais relativement peu dispendieuse, appelée mémoire statique ou SRAM et est approximativement 10 fois plus rapide que la mémoire RAM standard. On peut ainsi se permettre 256k et même 1 ou 2 megabytes de SRAM. Le processeur travaille presque toujours sans arrêt, il fera probablement quelque chose qu'il a fait récemment (une boucle) et les données seront dans la cache L1; ou il possédera la logique qui lui aura permit de lire d'avance (prefetch) l'information située dans la cache L1; cependant les ordinateurs exécutent des centaines de millions d'instructions à la seconde! 1% de ratés dans la cache L1 signifie que pendant un million de fois par seconde le processeur devra lire dans la mémoire RAM. Les ratés dans la cache L1 peuvent atteindre 10 à 20%, ainsi la cache L2 apporte un aide précieux. Lorsque le processeur ne trouve pas ce dont il a besoin dans la cache L1, il le trouvera la plupart du temps dans la cache L2. Le fait que la mémoire RAM soit plus lente que le processeur devient alors beaucoup moins significatif. Lorsqu'on entend parler de cache, il s'agit la plupart du temps de la cache L2. La majorité des ordinateurs personnels d'aujourd'hui possède les deux niveaux de cache (L1 et

L2). 

Cache L3 et L4 

Certains systèmes sont tellement rapides qu'ils ont besoin de plusieurs niveaux de cache entre le processeur et la mémoire RAM. Chacun de ces niveaux possède le numéro suivant dans la séquence de numérotation des caches (L1, L2, L3, etc.). 

Cache de disque dur 

De la même manière que le processeur est plus rapide que la mémoire RAM, celle-ci est beaucoup plus rapide que les disques durs. Une cache est utilisée entre le disque dur et la mémoire, lorsque l'ordinateur écrit sur le disque, les données sont placées dans la cache, elles sont alors écrites lentement (à la vitesse maximale du disque dur) alors que l'ordinateur peut s'occuper à faire autre chose. Lorsque l'ordinateur désire lire sur le disque, la cache peut avoir lu d'avance (prefetch) ou posséder des données lues auparavant, celles-ci sont alors tirées directement de la cache sans avoir à passer par le disque dur. Non seulement l'ordinateur peutil lui même utiliser une partie de sa mémoire RAM comme cache entre lui et le disque dur (cache logicielle), les concepteurs de disques durs ont également ajouté une petite quantité de mémoire directement sur les contrôleurs de disques durs comme cache (cache matérielle) et c'est la norme actuellement dans la fabrication des disques durs. Cependant les gens ont de la difficulté à différencier entre la cache logicielle et la cache matérielle du disque dur, soyez donc prudent lorsque vous utiliserez cette terminologie; les caches font la même chose, mais différemment. 

Cache de CD-ROM 

Les disques durs sont rapides comme l'éclair comparativement à la majorité des lecteurs CDROM. Des ingénieurs astucieux ont décidé d'utiliser le disque dur ou la mémoire RAM ou les deux à la fois pour accélérer les accès au CD-ROM. Ils fonctionnement comme les caches de disques durs et conservent les données temporairement sur le disque dur ou dans la mémoire RAM, jusqu'à ce que l'ordinateur ait besoin de lire. Rappelez-vous que les CD-ROM ne peuvent être que lus, il n'y donc pas de cache en écriture pour ceux-ci. (On peut écrire sur certains lecteurs CD, mais ils ne sont pas appelés CD-ROM, plutôt CD-R). 

En conclusion, une cache est placée entre deux composantes possédant des vitesses différentes. Quelquefois la cache est matérielle, mais plus souvent elle est logicielle. Les caches ne sont parfois utilisées que pour emmagasiner de l'information, elles peuvent posséder également leur propre logique leur permettant de se vider et lire d'avance ce que vous risquez d'avoir besoin plus tard. Merci aux caches, nos ordinateurs et leurs composantes fonctionnent beaucoup plus rapidement grâce à elles. 

Hiérarchie des mémoires 

Mémoire 

Taille moyenne 

Temps d'accès 

Registre des mémoires

 < 100 octets

 1 cycle (qq nano-secondes)

Mémoire cache

 Quelques kilo-octets

 1 à 10 cycles

Mémoire centrale

 Plusieurs méga-octets

 5 à 20 cycles

Mémoire de masse

 Plusieurs dizaine de Giga-octets

 10 à 50 ms

LE BINAIRE

Introduction 

En première approche, un ordinateur est constitué d'un processeur qui effectue les traitements, d'une mémoire centrale où ce processeur range les données et les résultats de ces traitements et de périphériques permettant l'échange d'informations avec l'extérieur. Tous ces constituants sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un bus, qui est l'artère centrale et leur permet de s'échanger des données. Pratiquement, tous les ordinateurs actuels ont cette architecture, que ce soient les micro-ordinateurs personnels ou les gros ordinateurs des entreprises. Les différences résident essentiellement dans les performances des constituants. 

L'ensemble des communications à l'intérieur de l'ordinateur s'effectue en langage binaire. 

Codage de l’information : QU'EST CE QUE LE SYSTEME BINAIRE ? 

Le microprocesseur et tous les composants qui l'entourent doivent traiter les nombres usuels (0, 1, 2 8, 9) dont la représentation au moyen d'états électriques est très complexe. C'est la raison pour laquelle les ordinateurs travaillent sur des nombres "binaires", et n'utilisent que les chiffres 1 ("allumé") et 0 (« éteint »). Chaque 0 ou 1 d'un nombre binaire constitue un bit. C'est la plus petite unité envisageable (un périphérique qui ne serait capable que de stocker des zéros ne pourrait pas être utilisé comme mémoire, il faut pouvoir distinguer au moins deux valeurs). 

Il faut, par exemple, 4 bits pour représenter un chiffre ordinaire tel que "8" (qui s'écrit 1000 en représentation binaire). 

Une lettre majuscule telle que "A" est codée 01000001. Un groupe de huit bits est appelé octet, chaque octet correspondant ainsi à un caractère. Les PC disposent de microprocesseurs très puissants qui peuvent manipuler des nombres de 32 bits (4 octets à la fois). Pour toutes les opérations portant sur des nombres plus importants, le microprocesseur doit travailler sur des portions réduites, puis reconstituer le résultat sous forme d'un nombre unique. 

Un code Universel : Si mystérieux que paraissent les ordinateurs, ils ne font qu'allumer et éteindre des milliers de minuscules interrupteurs. En combinant un grand nombre de ces interrupteurs, on peut créer une grande variété d'instructions pour diriger l'ordinateur. 

On dit toujours qu'on utilise en informatique l'arithmétique binaire parce que c'est la plus efficace. Cela veut dire qu'une information numérique peut être stockée en distinguant plusieurs valeurs d'un phénomène physique continu comme une tension ou une intensité. Plus on distinguera de valeurs, plus l'espace entre les valeurs sera petit et moins le dispositif de mémorisation sera fiable. Avec la numération binaire, il suffit de savoir distinguer deux états, c'est en ce sens que c'est la méthode la plus fiable pour coder l'information numérique. 

 Deux autres systemes, l'octal (base 8)  et le l'hexadecimal (base 16) sont très souvent employés, car ils facilitent le dialogue entre informaticiens. Difficile en effet d'exprimer oralement une adresse mémoire avec les seuls 0 et 1 du binaire ! 

DECIMAL 

BINAIRE 

OCTAL 

HEXADECIMAL 

01 

10 

                      3                               11                           3           

                           3 

100 

101 

110 

111 

                      8                             1000                        10          

                           8 

                      9                             1001                        11          

                           9 

10 

1010 

12 

                     11                            1011                        13          

                           B 

12 

1100 

14 

13 

1101 

15 

14 

1110 

16 

15 

1111 

17 

16 

10000 

20 

10 

17 

10001 

21 

11 

Comment coder le nombre 1944 avec seulement nos deux digits, 0 et 1 ? 

 On peut coder chacun de ses chiffres séparément (minimum 4 bits par chiffre)   0001 1001 0100 0100 

On peut coder la valeur 1944 entièrement en binaire :   0000011110011000 

Avec 16 bits, on peut représenter les nombres de 0 à 9999 en format décimal, ce qui nous donne 10000 combinaisons, alors qu'avec 16 bits en binaire pur, on peut représenter 65536 nombres différents. C'est pour cela aussi qu'on dit que le binaire est plus efficace. 

Quelques exemples de conversions 

Binaire 

Hexadécimal 

Décimal 

1001 

101101 

2D 

45 

11110111 

F7 

247 

Les unités de mesure

Devant l'augmentation croissante des volumes de données mis en jeu, de nouvelles unités apparaissent pour caractériser les nouveaux supports de stockage. Aujourd'hui, un disque dur fait couramment une taille de 120 Go, la mémoire centrale 256 Mo, une clé USB 128 Mo et une disquette 1,44 Mo. Notez que depuis la normalisation de 1998 par la Commission électrotechnique internationale, les préfixes kilo, méga, giga, téra, etc, correspondent aux mêmes multiplicateurs que dans tous les autres domaines, soit des puissances de 10. L'ancienne règle qui prévalait (à savoir 1 ko=2 puissance10 octet=1024 octets), n'est plus de mise, même si encore couramment employée.

1 octet

= 8 bits

1000 octets

= 1 Ko (Kilo-octets)

1 000 000 octets = 1000 Ko                                                      = 1 Mo (méga-octets)

1 000 000 000 octets = 1000 Mo                                              = 1 Go (Giga-octets)

1 000 000 000 000 octets = 1000 Go

= 1 To (Téra-octets)

1 000 000 000 000 000 octets = 1000 To

= 1 Po (Péta-octets)

Données non numériques

Pour permettre la manipulation, l’échange et le stockage de fichier texte, il faut les coder sous un format universel qui peut être reconnu par tous les ordinateurs. Le codage des caractères alphanumériques se fait par une table de correspondance propre à chaque code utilisé : 

-  BCD (Binary Coded Decimal) : le caractère est codé sur 6 bits 

-  ASCII (American Standard Code for Information Interchange) : le caractère est codé sur 7 bits 

-  EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Internal Code) : le caractère est codé sur 8 bits  - UNICODE : Le caractère est codé sur 16 bits (soit 65536 combinaisons possible); il permet de traiter des textes écrits aussi bien en hiéroglyphes qu’en français. 

Entier positif 

Conversion d’une base à l’autre: 

décimal à binaire 

La conversion se fait par divisions entières successives par 2. L’arrêt se fait à un quotient nul.

Le nombre binaire est obtenu en lisant le reste, du dernier au premier. 

Ex : 25 

25 / 2 = 12 reste 1 

12 / 2 = 6 reste 0 

6 / 2 = 3 reste 0 

3 / 2 = 1 reste 1  1 / 2 = 0 reste 1 

donc 25(10) = 11001 (2)  (NB : 25 en base 10 équivaut a 11001 en base 2) 

octal à décimal 

La conversion se réduit à une addition de puissance de 8 (ou 16). 

décimal à octal 

La conversion se fait par divisions entières successives par 8 (ou 16). L’arrêt se fait à un quotient nul. Le nombre binaire est obtenu en lisant le reste, du dernier au premier. 



octal (ou hexadécimal) à binaire 

La conversion correspond à un éclatement de chaque chiffre octal (ou hexa) en son équivalent binaire sur 3 (ou 4) bits. Ex : 

7(8) = 111(2) car 1(8) = 001(2) et 7(8) = 111(2) A(16) = 1010(2) car 2(16) = 10(2) et A(16) = 1010(2) 

binaire à octal (ou hexadécimal) 

On effectue un remplacement de droite à gauche de 3(ou 4) bits par le chiffre octal (hexa) correspondant. Si le nombre de bits n’est pas multiple de 3(ou 4), il faut compléter à gauche avec des 0. 

Ex : 

01101(2) = 55(8) = 2D(16) 

Nombre fractionnaire  Changement de base : 

binaire à décimal 

On additionne les puissances de 2. 

x : 0,01 (2) = 0 * 2e - 1 + 1 * 2e - 2 = 0,25(10) décimal à binaire 

La conversion s’effectue par des multiplications successives par 2, de nombres purement fractionnaires. On s’arrête dès que l’on obtient une partie fractionnaire nulle. Le résultat est obtenu en lisant les parties entières de la première vers la dernière. 

Ex : 0,125 * 2 = 0,250 = 0 + 0,250 

0,25 * 2 = 0,50 = 0 + 0,50  0,5 * 2 = 1,0 = 1 + 0,0  on lit donc de haut en bas 0,125(10) = 0,001(2) 

Nombres fractionnaires à virgule fixe 

Les nombres sont traités comme des entiers avec une virgule virtuelle gérée par le programmeur ; le problème est la gestion de la place de la virgule au cours des opérations ce qui rend son traitement très difficile et le résultat peu précis. 

Protection contre les erreurs 

Avec l'augmentation constante des vitesses et des taux de transfert, il a fallut sans cesse perfectionner les algorithmes de vérification de l'intégrité des données transmises. On recense plusieurs type de codes vérificateurs mais les principaux sont les suivants : 

Codes autovérificateurs : Le contrôle de parité est le plus simple; le mot se compose de m+1 bits ; la valeur est telle que le nombre total de bit à 1 (calculé sur m+1) est pair ou impair. Si la parité n’est plus respectée, l’erreur est détectée, mais s’il y a double erreur, la parité est aussi respectée et alors l’erreur n’est plus détectée. 

Codes autocorrecteurs : La double parité est un contrôle double du code mais seul un nombre impair d’erreur est possible à détecter. 

Le code de Hamming est basé sur les tests de parité et ne permet de corriger qu’un bit en erreur. On peut aussi l’utiliser dans le cas d’erreurs multiples sur une séquence de bits en arrangeant le message de façon matricielle. 

Détection d’erreurs groupées : CRC (Cyclique Redondancy Check) ou méthode des codes polynomiaux qui consiste avant la transmission à ajouter des bits de contrôle. Une information de n bits peut être considérée comme la liste des coefficients binaires d’un polynôme de n termes et donc de degré n-1. 

101101 = 1+x2+x3+x5 

Ce sont ces types de détection d’erreur que l’on utilise aujourd’hui car ce sont de loin les plus performants. 

ELEMENTS DE LOGIQUE 

Certaines des fonctions accomplies par l'ordinateur peuvent être obtenues avec d'autres circuits. Cette technique s'appelle "logique cablee" 

Les opérateurs :

Le micro-ordinateur, ou plus exeactement l'un de ses composants, l'UC (unité centrale) peut accomplir aussi bien des opérations arithmétiques que des opérations logiques. 

Les opérations sont surtout utilisées pour comparer des données entre elles et déclencher, à partir du résultat, une transaction particulière. 

Par exemple, on peut insérer dans un programme calculant la feuille de paie, un système de contrôle du nom qui se présente; Si ce nom est FIN, la machine doit en aviser l'opérateur et mettre fin au programme. 

Dans l'éxécution d'un calcul arithmétique normal, nous pouvons distinguer trois entités fondamentales : 

1- Les opérandes : nombres sur lesquels on effectue l'opération.  2- L'opérateur : symbole indiquant l'opération à accomplir  3- Le résultat : nombre associé par l'opérateur aux opérandes. 

On connaît les opérateurs correspondant aux opérations arithmétiques ordinaires mais il existe aussi une série d'operateurs appelée : les opérateurs logiques. Ces opérateurs obéissent à des règles spécifiques, parfois très complexes. 

Les opérateurs logiques : 

Prenons l'exemple des feux de circulation. 

Il y a quatre situations possibles : 

1-  feux éteints 

2-  feu rouge 

3-  feu orange 

4-  feu vert 

A la question : "Quel est l'état des feux de circulation ?", la réponse est nécessairement l'une des quatre situations énumérées plus haut. 

Soit : éteint OU rouge OU orange OU vert 

Le mot OU est un opérateur logique. Le symbole est OU. 

On peut donc exprimer les quatre situations possibles de la façon suivante :  état des feux de circulation : 1 OU 2 OU 3 OU 4 

Question : "Quand une voiture a-t-elle le droit de passer ?" 

Réponse :  "Feux éteints OU feu vert." 

On peut traduire symboliquement la réponse par : 

PASSEZ = 1 OU 4 

En réalité, l'expression 1 OU 4 n'est pas suffisante puisque si les feux sont éteints, il faut encore s'assurer que la voie est libre. La réponse complète est donc :  PASSEZ = feu vert OU feux éteints ET voie libre  Considérons cette dernière condition. 

Le mot ET signifie qu'on doit avoir simultanément les deux situations :  feux éteints et voie libre 

C'est un  nouvel opérateur logique que l'on symbolise par ET. 

En attribuant le chiffre 5 à la condition voie libre, on aura : 

PASSEZ = 4 OU 1 ET 5 

Mais cette expression est susceptible de deux interprétations :  a) PASSEZ = (4 OU 1) ET 5 

b) PASSEZ = 4 OU (1 ET 5) 

L'expression a) signifie que le passage est autorisé si l'on a (4 OU 1) et en même temps 5.

C'est une interprétation erronée contrairement à l'expression b) qui est correcte. 

Il est donc indispensable d'utiliser correctement les parenthèses, exactement comme dans les formules algébriques. 

Les opérateurs ET / OU s'appliquent à deux éléments d'un ensemble quelconque. 

Considérons un exemple à deux chiffres binaires A et B. Ces deux éléments peuvent prendre la valeur 0 ou 1. Il s'ensuit que les diverses combinaisons entre les valeurs A et B sont les

suivantes : 

A B 

1 1 

1 0 

0 1 

0 0 

En faisant appel aux opérateurs ET/OU, nous obtenons : 

A    B            A ET B            A OU B 

1 1                1                        1 

1 0                0                        1 

0 1                0                        1 

0 0                0                        0 

Introduisons maintenant un nouvel opérateur : OU exclusif, OUX (XOR en anglais). cet opérateur est équivalent à OU sauf dans le cas où A=1 et B=1 où il donne 0 comme résultat. 

En d'autres termes, OUX n'équivaut à 1 que si l'un seulement de A ou de B a pour valeur 1. La table de vérité de cet opérateur est par conséquent : 

A    B            A OUX B 

1 1                    0 

1 0                    1 

0 1                    1 

0 0                    0 

Le dernier des opérateurs est le NON (NOT en anglais). Il s'applique à un seul opérateur avec un sens complémentaire. Il remplace donc le symbole 1 par 0 et réciproquement. 

A            NON A 

1 0 

0 1 

On peut également appliquer les opérateurs logiques à des nombres binaires à plusieurs chiffres.  Si nous prenons : 

A = 01101  B = 10011 

on a : 

NON A = 10010 

NON B = 01100 

A ET B = 00001 

A OU B = 11111 

A OUX B = 11110 

La logique cablée 

Les opérateurs logiques peuvent s'appliquer aux signaux électriques de la même manière qu'ils s'appliquent aux symboles 0 et 1 (signaux électriques numériques). 

L'opération qui permet d'obtenir le signal A ET B est effectué par des circuits numériques spécialisés que l'on appelle les circuits logiques. 

Chacun de ces circuits a une fonction qui lui est propre. A chaque opérateur logique correspond un circuit spécifique. 

Il faut donc construire un appareil particulier renfermant un circuit pour chacune des fonctions logiques dont on a besoin. 

Concevoir un circuit, c'est relier électriquement entre eux un certain nombre de composants. On obtient ainsi un circuit intégré. 

Cette opération de connexion s'appelle un câblage et le circuit prend alors le nom de logique cablée. 

Les opérateurs logiques peuvent s'appliquer sur des nombres quelque soit la base concernée. 

b.Le disque dur (HDD)

     

? Mécanisme et fonctionnement

Les disques durs 

Un disque magnétique est constitué par une plaque métallique (aluminium) circulaire, recouverte d’une mince couche d’oxyde de fer. L’information est enregistrée sur la surface de ce disque, le long de pistes concentriques de quelques microns de largeur. La capacité d’une piste varie d’un modèle à l’autre, cependant sur un même disque elle est constante pour toutes les pistes concentriques, ce qui implique une densité d’enregistrement variable. Chaque piste est divisée en secteurs. 

Dans certains systèmes il y a plusieurs disques superposés et regroupés autour d’un axe. Dans ce cas les disques sont séparés par un espace de quelques millimètres qui permet le passage du mécanisme pour effectuer le lecture et l’écriture. 

Caractéristiques d’un disque : 

-  Format (pouces) : 3,5  5,25  

-  Capacité formatée (Go) : 9 Go,  36 Go, 120 Go

-  Nombre de plateaux : 2, 3, 4  

-  Nombre de cylindres : plusieurs milliers  - Nombre de tête : 4, 6,.. 

-  Taille de la mémoire tampon (ko) : 96ko 512ko   - Temps d’accès moyen (ms) : 10-15ms 

-  Vitesse de rotation (rpm) : 7000 - 10000 rpm 

-  Technique d’enregistrement : RLL, PRML 

-  Densité d’enregistrement (bpi) :  env 100000 bpi  - Densité de pistes (tpi) : 4000 à 7000 tpi  - Type d’interface : EIDE, SCSI,  

? Capacité d’un disque dure (relation octet, méga, giga) Le disque dur n'est pas un composant indispensable au fonctionnement d'un ordinateur. Toutefois, il est présent dans toutes les machines car il représente le périphérique de stockage des données indispensable notamment à l'installation d'un système d'exploitation comme Windows. Voyons donc quels critères prendre en compte lors de l'achat d'un disque dur 

L'ESPACE DE STOCKAGE (TAILLE) 

L'espace de stockage offert par un disque dur est indiscutablement le critère de choix numéro 1. Il se mesure en Go (Gigaoctets), 1 Go étant égal dans la nomenclature utilisée par les constructeurs à 1000 Mo alors qu'en réalité 1 Go équivaut à 1024 Mo pour votre oridinateur.

Ceci étant dit, sachez que la taille standard des disques varie actuellement entre 80 et 500 Go et que celle-ci est en constante augmentation. Nous pensons que pour une utilisation standard un disque de 160 Go est généralement suffisant.

LA VITESSE

Pour mesurer la rapidité d'un disque dur on utilise deux indicateurs : Sa vitesse et le type

? Interface de connexion ou type de disque

 

? Petit notion sur le RAID

Le système RAID 

Le système RAID est un système à tolérance de pannes. Il permet de regrouper plusieurs disques pour n’en former qu’un seul. Ceci améliore la fiabilité car il faudrait que plusieurs disques tombent en panne en même temps pour que des données soit perdues. 

Il existe plusieurs niveaux de RAID mais les plus souvent retenus sont le RAID 0, le RAID 1 et le RAID 5. 

Lorsqu’un des disques tombe en panne, on peut le remplacer facilement (c’est une armoire contenant plusieurs disques sous forme de tiroir) sans perturber le système car tous contiennent les mêmes informations et se comportent tous comme un seul et même disque. 

RAID 0  ( RAID 0 n’est pas un système à tolérance de pannes, il améliore seulement le taux de transfert !) 

Les informations sont réparties sur plusieurs disques sans aucun contrôle de parité. Il faut au minimum 2 disques 

Avantage : très bonnes performances puisque l’information est découpée sur plusieurs disques. Les disques vont traiter indépendamment et pratiquement en parallèle leur morceau de donnée avant de le transmettre au bus. 

Inconvénient : si un des disques tombe en panne, il est impossible de récupérer les données inscrites. De ce fait toutes les données sont perdues. 

RAID 1 

Il existe deux techniques du RAID 1 : le mirroring et le duplexing. Dans le premier cas, on utilise un contrôleur et dans le second on utilise deux contrôleurs. Mais le principe de base de ces deux techniques est de faire la copie exacte du premier disque sur le second. De ce fait, on se retrouve avec deux disques parfaitement identiques. Il faut un nombre de disques pair, deux au minimum. 

Avantage: gain en sécurité. Si un disque lâche, on a toujours le second qui prend la main jusqu'à réparation du premier. Il est possible de recopier les informations du second disque sur le premier, même en cours de fonctionnement du serveur. Bien entendu les performances du serveur seront plus faibles pendant la recopie du disque. 

Inconvénient: puisqu’il faut absolument une paire de disque, la solution est chère.

Puisqu’avec deux  disques de 2Gbytes, on n’aura que 2Gbytes de capacité disque utilisable. 

Raid 5 

C’est une technique qui ressemble au RAID 0 mais la grande différence est que cette fois, il y a un contrôle de parité. Les données sont donc toujours réparties sur tous les disques. Il y a en plus un calcul de parité qui ce fait à l’écriture et la lecture des donnés. Cette parité est aussi répartie sur tous les disques. Il faut au minimum 3 disques. 

Avantage : Si un disque tombe en panne, grâce au contrôle de parité on peu le remplacer et reconstruire les données plus ou moins rapidement selon la qualité du contrôleur. C’est aussi une solution moins chère que le RAID 1 car la capacité de stockage est de N disques - 1, soit au minimum  66%. C’est une solution très intéressante lorsqu’on a beaucoup de disques. 

Inconvénient : Le temps de reconstruction des données peut être assez lent. Il faut à chaque fois recalculer la parité des données. 

Pour tous ces niveaux de RAID, on peut utiliser un contrôleur standard ou un contrôleur RAID. 

Contrôleur standard : La gestion RAID se fait par logiciel (avec Windows NT™ par exemple). C’est une solution peu onéreuse mais lente. 

Contrôleur RAID : La gestion est effectuée par le matériel: il y a un processeur dédié et de la mémoire sur le contrôleur pour gérer le RAID. 

Cette solution est totalement indépendante du système d’exploitation. Elle est très rapide mais malheureusement son prix est encore élevé. 

HD1 

HD2 

HD3 

HD4 

RAID 0

Information 1 

Information 2 

Information 3 

Information 4 

Information 5 

Information 6 

Information 7 

Information 8 

RAID 1

Information 1 

Information 1 

Information 2 

Information 2 

Information 3 

Information 3 

Information 4 

Information 4 

RAID 5

            Information 1        

         Information 2                 Information 3 

     Parité (ECC 1, 2, 3) 

Parité (ECC 4, 5, 6) 

Information 4 

Information 5 

Information 6 

Information 7 

Parité (ECC 7, 8, 9) 

Information 8 

Information 9 

b.   La disquette (FDD)

c.    Le stockage optique

? Le CDROM

? Le CD-R et CD-RW

? Le DVD

d.   Les autres unités de stockages

? LA BANDE MAGNETIQUE

? LA CLE USB

D. Les bus systèmes

? Les bus processeurs

? Les bus d’adresses

Unités d’entrée-sortie 

Elles permettent de transférer des informations entre l’unité centrale et les périphériques qui composent l’ordinateur. Les plus courantes sont : 

•    le bus 

•    le DMA (Direct Memory Access) 

•    le canal 

Le bus 

Le bus n'est rien d'autre au fond qu'un simple câble de n lignes qui permet de faire passer des données du processeur à la mémoire et vice-versa. Il constitue une sorte d'autoroute qui traverse le PC, réglementée par le processeur. C'est une voie d'interconnexion et d'échanges permettant le transfert de données entre les éléments internes d'un ordinateur, le processeur et la mémoire centrale. 



Le bus permet de véhiculer tous les signaux entre l’Unité Centrale et les périphériques. On peut le décomposer en trois grands groupes principaux qui sont : 

Le bus de données qui sert a transporter l’information proprement dite et qui est constitué, pour les processeurs les plus récents, de 32 voir 64 lignes parallèles. 

Le bus d’adresse qui permet d’identifier la case mémoire concernée par l’opération en cours (lecture ou écriture) qui est lui aussi de 32 voir 64 lignes parallèles. 

Le bus de commande qui détermine le type d’opération a effectuer (lecture, écriture, sélection du composant, etc.). 

En regard des vitesses de fonctionnement des processeurs actuels, celle des périphériques est bien inférieure. C’est pourquoi le bus est divisé au moins en trois sections ; l’une rapide dessert l’intérieur de l’Unité Centrale (mémoire cache, ), la seconde ,appelée bus local interface les périphériques du voisinage immédiat (vidéo, disque dur, ..) et la dernière connecte les périphériques les plus lents (carte son, clavier, ). Le bus est donc divisé en cycles, généralement un multiple de la fréquence d’horloge du processeur, ce qui exige une synchronisation précise et parfaite. 

Chaque périphérique doit être relié à un bus ou un canal par un contrôleur spécialisé et en plus il existe plusieurs types de contrôleurs de bus : 

Bus ISA (Industry Standard Architecture) : C'est le bus originel du PC qui se décline en version 8 bits ou 16 bits. Il permet au maximum un transfert de 8 Mégabits par seconde soit 1Mo/s ce qui est parfois suffisant pour certains périphériques comme les cartes réseaux. C'est l'architecture du bus du PC/AT. 

Bus LOCAL : Pour améliorer la vitesse des échanges entre le processeur et la mémoire, la solution adoptée consiste à installer un bus local entre ces deux éléments. Ce bus fonctionne à la vitesse du microprocesseur sans nécessiter une électronique coûteuse, en raison de sa faible longueur et du fait qu’aucun autre périphérique n’y est relié. La grande majorité des PC vendus aujourd’hui possèdent un bus local de ce type. 

Bus VESA (VL-BUS) : La présence d’un bus local donna rapidement aux constructeurs l’envie de l’utiliser pour les périphériques demandant une grande vitesse de transfert. Il s’agit en premier lieu de l’affichage, dont les besoins croissent dans des proportions énormes avec l’adoption des interfaces graphiques telles que Windows et, dans une moindre mesure, des disques durs et des cartes réseau. Dans le cas d’un disque dur par exemple, il ne sert à rien de communiquer à une vitesse supérieure à celle du disque. Cependant, le problème peut être contourné en installant sur la carte d’interface du disque une quantité de mémoire servant de tampon. L’échange de données peut ainsi se faire à une vitesse maximale entre le processeur et le tampon, l’électronique de la carte se chargeant ensuite d’envoyer le contenu du tampon sur le disque pendant que le processeur fait autre chose. Un certain nombre de constructeurs ont développé leur propre bus local, incompatible avec les produits de marque différente. En revanche, certains se sont associés pour créer le standard VLSA (Video Electronic

Association) qui avait pour objet initial de permettre l’installation d’une carte d’affichage sur le bus local. 

Bus EISA (Extended Industry Standard Architecture) : C'est une évolution du bus ISA qui permet la reconnaissance automatique des périphériques connectés à ce bus. 

Bus VLB (VL-Bus) : C'est un bus 32 bits qui permet la technique du "bus mastering".Il nécessite 2 cycles d'horloge pour transférer un mot de 32 bits à 33 Mhz dont le débit peut varier de 66Mo/s à 105 Mo/s en mode VL-Bus 2 quant à lui est un bus 64 bits fonctionnant à 50 Mhz et autorisant un taux de tranfert de 320 Mo/s. 

Bus PCI : C'est un bus 32 bits indépendant, séparé du CPU et qui est contrôlé par ce que l'on appelle le "chipset" qui est en fait un véritable processeur. Il permet des taux de tranferts de 132 Mo/s et 264 Mo/s avec la norme fonctionne à des fréquences de 33 voir 66 Mhz. Il permet lui aussi la technique du "bus mastering" et représente une partie de la norme plug and play. Conçu par Intel, ce bus connaît un beau succès. 

Bus PCMCIA : C’est un bus développé principalement pour les portables. Ses performances sont relativement limitées. Sa largeur n’est que de 16 bits et sa vitesse ne dépasse pas 33 Mhz. Il ne possède que 26 lignes d’adresses, ce qui limite l’espace mémoire à 64 mégaoctets. Il n’autorise pas la prise de contrôle du bus par les périphériques. En revanche, il présente un certain nombre d’avantages, particulièrement intéressants dans le cas des ordinateurs portables. Le principal est la très petite taille des connecteurs et des cartes d’extension (format carte de crédit). De plus, c’est le seul qui autorise la connexion et la déconnexion des cartes d’extension sans couper l’alimentation de l’ordinateur. 

Type de bus 

Date d'introduction

Longueur des données 

Fréquence d'horloge 

Débit théorique 

PC/XT

1981

8 bits

4,77 MHz

4,77 Mo/s

PC/AT

1985

16 bits

8,33 MHz

16,66 Mo/s

Nu Bus

1987/1993

32/32 bits

10/20 MHz

40/80 Mo/s

MCA

1987/1991/1994

32/64/64 bits

10/10/20 MHz

40/80/160 Mo/s

EISA

1988

32 bits

8,33 MHz

33 Mo/s

VL Bus

1991/1994/1994+

32/32/64 bits

33/66/66 MHz

132/264/528

Mo/s

PCI Bus

1993/1994

32/64 bits

33/33 MHz

132/264 Mo/s

PCI Bus v2.1

1995

64 bits

66 MHz

528 Mo/s

PCI-X ou

NGI/O

1999

64 bits

133 MHz

1 Go/s

Accès direct à la mémoire (DMA) 

Le DMA permet à un périphérique d’accéder directement à la mémoire sans passer par le CPU , il est prioritaire sur celui-ci pour l’accès à la mémoire. Il est doté d’un registre d’adresses, d’un compteur, d’un registre de données et d’un dispositif de commande capable d’assurer le transfert. Il ne vérifie pas l’intégrité des informations qui est assurée par le contrôleur du périphérique concerné. Le fait d’utiliser un DMA pour gérer un périphérique améliore notablement les performances de celui-ci. La carte son utilise ce procédé. 

Canaux d’entrées-sorties 

Ils sont plus performants que les DMA et permettent à plusieurs périphériques de travailler simultanément; ce sont de véritables processeurs spécialisés. Ils sont programmables, enchaînent les opérations d’entrées-sorties et ont un accès prioritaire à la mémoire par la technique du "vol-de-cycle" et en plus, ils vérifient l’intégrité des informations échangées, ce que ne fait pas le DMA. Il existe deux types de canaux : 

Le canal sélecteur totalement réservé au périphérique concerné. Il est particulièrement adapté aux échanges avec des unités rapides.

Le canal multiplexé partagé en plusieurs unités et appelé sous-canal. On peut ainsi travailler en parallèle et donc obtenir plusieurs accès simultanés sur un même périphérique; par contre, il est adapté aux périphériques à faible débit du fait de son parallélisme. 

Système d’interruption

Pour mener à bien les échanges, les unités d’entrées-sorties doivent pouvoir signaler au CPU qu’elles sont connectées et prêtes à transférer des données ou bien que l’échange de celles-ci s’est bien déroulé. Le traitement d’une interruption se déroule en plusieurs étapes et il consiste à : 

1.  arrêter le programme en cours. 

2.  sauvegarder l’état de la machine. 

3.  exécuter le programme de service de l’interruption. 

4.  rétablir l’état de la machine. 

5.  reprendre l’exécution du programme interrompu. 

Il peut arriver que plusieurs interruptions arrivent simultanément Pour parer à cette éventualité, il existe des systèmes d’interruptions hiérarchisées à niveaux de priorités qui les gèrent non pas dans l’ordre chronologique d’arrivée mais dans l’ordre de priorité définit par le dispatcheur

? Les bus d’E/S ou connecteurs d’extensions

Les interfaces d'entrées/sorties

La spirale des données riches et multimédia que tout utilisateur de PC souhaite manipuler sur son système, s'accélère depuis plus de deux décennies. L'émergence des appareils numériques et de l'Internet a conforté cette accélération de la quantité de données utilisées sur le PC. Cette tendance a justifié l'utilisation de microprocesseurs de plus en plus rapides, de disques durs de plus en plus gros, d'écrans de plus en plus large, de connexions Internet de plus en plus haut débit. Les interfaces ont suivi la même tendance. Elles ont su s'adapter à la même Loi de Moore qui a imposé le doublement de la puissance tous les 18 mois. Peut-être d'une façon plus discrète, les interfaces ont toujours su assurer les échanges de données de plus en plus importants qui ont lieu dans la chaîne multimédia. C'est pour cette raison que le classement des interfaces suivant leur débit tel que décrit ci-après ne peut être qu'éphémère, car telle interface qui était à débit moyen à un instant donné aura tendance à devenir "d'entrée de gamme" quelques années plus tard pour assurer l'augmentation des performances que l'utilisateur souhaite. 

Les standards d'interface à faible débit

Interface PS/2 : vitesse jusqu'à 25 kbits/s, utilisé pour connecter le clavier et la souris au PC, en cours de remplacement par l'interface USB pour cette fonction. 

Interface Infrarouge : vitesse jusqu'à 4 Mbits/s, utilisée pour connecter un agenda personnel, un téléphone GSM, toujours disponible sur les ordinateurs portables, rarement sur les PC de bureau, appelée à être remplacée par les interfaces utilisant la norme Bluetooth. 

Interface Série (UART en mode normal, EPP, ECP) : vitesse jusqu'à 115 kbits/s, utilisée pour connecter modem, agenda personnel, téléphone GSM, liaison de PC à PC, quasiment remplacée par l'interface USB dans toutes ses fonctions. 

Interface Port Jeux : vitesse jusqu'à 31 kbits/s, utilisé pour connecter manettes de jeux, volants et instruments de musique MIDI, en cours de remplacement par l'interface USB pour toutes ses applications 

Interface Parallèle : vitesse jusqu'à 1,2 Mbits/s, utilisée pour connecter une imprimante, pour une liaison PC à PC, en cours de remplacement par l'interface USB pour toutes ces fonctions. 

Les standards d'interface à débit moyen

Interface USB 1.1 : provenant de l'acronyme Universal Serial Bus, il possède deux vitesses de transfert, 1,5 Mbits/s et 12 Mbits/s, utilisé pour connecter clavier, souris, manette de jeux, liaison PC à PC, appareil photo et caméra vidéo à faible résolution, lecteur MP3, agenda mais aussi lecteur de disquette standard ou ZIP, disque externe de sauvegarde, graveur de CD-RW, enceintes audio, un certain nombre d'interfaces émulant des interfaces de générations antérieures telles interfaces séries, parallèles, réseau, liaison PC à PC, SCSI, interface réseau sans fil à la norme 802.11b.. La généralisation de son utilisation provient en grande partie de la simplicité à ajouter ou retirer tout élément périphérique qui peut se faire "à chaud", c'est-àdire sans arrêter le PC. Les standards d'interface à haut débit

Interface USB 2.0 : vitesse jusqu'à 480 Mbits/s, utilisable pour connecter clavier, souris, manette de jeux, liaison PC à PC, appareil photo et caméra vidéo à haute résolution, lecteur MP3, agenda, lecteur de disquette standard ou ZIP, disque dur externe, graveur de CD-RW. 

 
 

Interface SCSI : provenant de l'acronyme Small Computer System Interface, elle a été déclinée en plusieurs versions depuis son apparition : SCSI-1 à 32 Mbits/s, SCSI-2, 3 et Wide SCSI jusqu'à 160 Mbits/s, Ultra 2 Wide SCSI à 640 Mbits/s. Elle a toujours été utilisée pour connecter des disques durs de hautes performances mais également les CD-R, CD-RW, DVD, scanners, imprimantes. Elle permet la connexion d'un grand nombre de périphériques, 7 en général et même 31 pour le Fast 40 et Ultra 2. Outre sa rapidité, elle fait peu appel au processeur central du système grâce à la sophistication du contrôleur. Elle assure ainsi d'excellentes performances de débits, indépendantes de la charge du système. Mais de ce fait, l'interface n'est pas bon marché. Son plus gros inconvénient, la limitation de la longueur des connexions qui est inversement proportionnelle à la fréquence utilisée. Cet handicap a été levé par l'emploi de signaux différentiels sur l'Ultra 2 qui lui permet de passer de 1,5 m à 12 m, bien que le débit soit doublé par rapport à la version Ultra. 

Interface FireWire ou iLink : A été normalisée sous la référence IEEE 1394. Elle est aussi appelée SCSI Série du fait de son mode de transmission. Elle présente de grandes similitudes avec l'interface USB telles que le Plug & Play ou l'utilisation de trames. Des considérations totalement non techniques ne lui ont pas permis de figurer sur la carte mère ce qui a freiné sa dissémination. Elle est très utilisée dans les périphériques d'imagerie, en particulier dans les caméscopes au standard DV. Il est clair que la performance et le coût des bus séries tels que USB 2.0 et IEEE 1394 les rendent particulièrement attractifs pour les évolutions futures des architectures du PC. La connexion des disques, des graveurs et autres sauvegardes sera réalisée à l'avenir grâce à des bus série rapides au détriment des interfaces Ultra-DMA moins rapides et plus coûteuses. 

Les standards d'interface à très haut débit

Interface AGP : Ce bus Accelerated Graphics Port a été introduit par Intel en 1998 pour relier directement la mémoire du système au processeur de la carte graphique. Avec un bus de 32 bits, il offre un débit maximum de 4,2 Gbits/s en version de base. Il a été décliné en versions AGP 2X, 4X et bientôt 8X, qui lui permettent d'atteindre la vitesse respectable de 33,6 Gbits/s. Le connecteur AGP ressemble énormément à un connecteur PCI, si ce n'est qu'il est de couleur brune. Par contre, il est placé plus en recul du bord de la carte-mère que les slots PCI.

Clavier 0 ; 102 ; 105

 

Souris

Le moniteur

L’imprimante

 



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