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L’INFORMATIQUE ET L’ORDINATEUR

L’informatique (INFORMAtion automaTIQUE) consiste à rassembler et transformer diverses informations à l’aide d’un (ou plusieurs) ordinateur(s) afin d’obtenir la solution d’un problème :

- les informations utiles doivent être disponibles pour l’ordinateur, donc être collectées, clairement codifiées, saisies et enregistrées sur un support informatique (une « mémoire ») ;

- le problème à résoudre doit avoir été analysé avec précision, la façon d’en obtenir la solution doit avoir été traduite sous la forme d’un programme.

L’ordinateur est une machine électronique qui inclue des dispositifs optiques, électromécaniques ou électromagnétiques et dont le fonctionnement est guidé par des programmes réalisés par l’homme :

- un ordinateur est inerte en l’absence d’alimentation électrique ou de programme ;

- son « QI » (quotient intellectuel) est NUL et il est incapable d’initiative

- l’ordinateur est un outil complexe. Il est encore nécessaire d’en connaître le fonctionnement pour bien l’utiliser.

L’ordinateur fonctionne aujourd’hui comme à ses débuts. C’est une machine qui travaille sur des données binaires (représentées symboliquement par des suites de 0 et de 1) de manière séquentielle et au rythme d’une horloge interne :

- dans l’ordinateur, toute information est représentée par une suite de bits. Un bit (abréviation de BInary digiT) représente une valeur choisie parmi deux possibilités (symbolisées par 0 et 1, mais concrétisées par un phénomène physique à deux état stables comme « allumé-éteint », « 0 volts – 3 volts », « aimantation nord ou sud », « courant passant ou bloqué », etc ...) ;

- à chaque « top » d’horloge, il y a modification d’une série de bits représentant les données en cours de traitement ;

- entre deux tops d’horloge, l’ordinateur est improductif.

Des conventions permettent d’effectuer la codification des informations en binaire, et inversement. Par exemple :

- 0101 représente la valeur 5 en binaire pur sur 4 bits (valeur que l’on retrouve en

effectuant le calcul 0x23+1X22+0x21+1x20 =5, 2 étant la base de numération binaire) ; - 01010001 représente la lettre Q (majuscule) sur 8 bits, en code ASCII.(American

Standard Code for Information Interchange)

L'ordinateur, les bases

  1. LES COMPOSANTS DE L’ORDINATEUR INDIVIDUEL

L’ordinateur individuel (« Personal Computer » ou « PC ») est généralement composé, au plan matériel:

- d’un clavier et d’une souris qui permettent d’entrer des informations dans la machine ; - d’un écran qui permet de visualiser les informations sortant de l’ordinateur ;

- d’un « boîtier unité-centrale » qui contient les mémoires de l’ordinateur (mémoire vive ou « RAM », mémoires mortes ou « ROM », disques) et son organe actif, le processeur central ou microprocesseur (par exemple PENTIUM 4), ainsi que divers circuits électroniques nécessaires au fonctionnement de l’ensemble;

- d’une imprimante (sortie sur papier) et d’un scanner (entrée papier).

Clavier, écran, souris, imprimante, scanner et disques constituent des périphériques de l’ordinateur, ainsi nommés car ils sont situés autour du processeur.

Les mémoires mortes servent le fonctionnement de la machine, mais ne peuvent être couramment modifiées. La mémoire RAM « dynamique » est par contre perpétuellement en évolution : les données et les programmes nécessaires au fonctionnement de l’ordinateur à un instant donné y sont recopiés. Cette mémoire s’efface quand la machine est éteinte.

Les disques (disque interne, disquette ou disque optique -CD-) permettent de conserver données et programmes entre deux utilisations de l’ordinateur ou de les transférer d’une machine à l’autre.

Au plan logiciel (les logiciels sont constitués de programmes), l’ordinateur dispose d’un système d’exploitation (par exemple WINDOWS) et d’applications (comme WORD, qui est un traitement de texte)

  1. LA CODIFICATION BINAIRE

Le choix du binaire résulte du fait que de nombreux phénomènes physiques admettent deux états stables et faciles à distinguer.

Dès lors, le développement de l’algèbre de Boole (une algèbre définissant diverses opérations sur des ensembles à deux éléments) a permis la réalisation des premiers calculateurs binaires, ancêtres des ordinateurs.

Illustrons la possibilité de transposer en binaire nos habitudes de calcul par la réalisation d’additions simples en binaire, c'est-à-dire dans une base de numération ne comportant que deux symboles [0,1] alors que notre système décimal en comporte 10 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] :

...

  1. LES MESURES INFORMATIQUES

Le système métrique est organisé sur une base décimale : 1 kilogramme = 1000 grammes, 1 décagramme = 10 grammes, ... .Des préfixes permettent d’abréger l’écriture des valeurs. Par exemple kilo pour un facteur 1000 (103), méga pour un facteur 1000 000 (106) ou giga pour un facteur 1000 000 000 et terra pour un facteur 1000 000 000 000.

Il en va de même en informatique, avec une nuance car il est d’usage de compter en puissances de 2. Le kilo vaut alors 210 soit 1024 et non 1000.

Dans cette convention,                1 kilo (K) = 1024 , 1 méga (M) = 1024 x 1024 = 220 , 1 giga (G) =

1024 x 1024 x 1024 = 230 et 1 terra = 240 .

La capacité des mémoires et des disques est par ailleurs mesurée en octets (un octet est une suite de 8 bits qui permet de stocker un caractère codé en ASCII). Ainsi par exemple 1 Ko = 1 kilo octet = 8192 bits.

  1. LES MEMOIRES INFORMATIQUES

Les mémoires informatiques se distinguent par leur rapidité, par leur capacité, par leur permanence, par leur mobilité, par la possibilité d’en modifier le contenu (mémoire réinscriptible ou non) ou par leur coût.

...

L’USAGE D’UN ORDINATEUR INDIVIDUEL

Le « PC » (personal computer) est un outil individuel, en ce sens qu’il n’est utilisé directement et à un instant donné que par un seul utilisateur.

Pour autant, en entreprise, l’utilisateur du PC n’a pas toute liberté pour équiper et aménager ce poste de travail :

- les choix d’équipement en matériels ou logiciels doivent être coordonnés au sein de l’entreprise, pour assurer une cohérence de fonctionnement et optimiser les coûts d’acquisition et d’entretien par le groupement des achats et la standardisation

- un ordinateur individuel peut parfois être utilisé par différentes personnes, en raison de l’absence de son principal utilisateur ou en cas de travail en équipe. Chacun doit alors pouvoir s’en servir sans avoir à rechercher le sens d’innombrables « astuces » imaginées par le « propriétaire » précédent

- dans un réseau « poste à poste », où chaque machine laisse certaines de ses ressources accessibles aux autres (données, répertoires disque, imprimantes), l’organisation du poste de travail peut également intéresser d’autres employés.

En règle générale, le poste doit être maintenu en bon état d’utilisation par la personne à qui il est confié. Ce qui impose une connaissance suffisante de la composition et du fonctionnement de la machine.



Dans les petites organisations, un utilisateur pourra même être chargé de choisir lui-même son ordinateur et ses caractéristiques et d’en piloter l’acquisition, d’y installer de nouveaux composants matériels ou logiciels, d’effectuer un premier diagnostic en cas de panne afin d’orienter les techniciens spécialisés et de réduire les coûts d’entretien.

Les connecteurs internes & externes

L’ARCHITECTURE DU MICRO-ORDInATEUR

  1. STRUCTURE D'UN MICRO-ORDINATEUR

Le schéma ci-dessous résume l’architecture d’un micro-ordinateur. Remarque :

Tout ce qui est doté d’un clavier et d’un écran n’est pas obligatoirement un micro-ordinateur. Les entreprises ayant besoin d’un réseau étendu utilisent un gros ordinateur (« main-frame »), un ordinateur moyen ou un « mini », selon le nombre de postes qui y seront connectés simultanément. Les postes connectés à cette machine centrale puissante peuvent être de simples terminaux passifs (sans capacité de traitement local et sans disque). Parfois, pour des connections occasionnelles, on utilise comme terminaux des micro-ordinateurs capables de se connecter en « émulation de terminal ».

Boîtier unité centrale

Les connecteurs internes & externes

La carte mère est un circuit imprimé qui supporte divers composants.

Le bus est un ensemble de conducteurs électriques capable de transférer des informations binaires d’un élément à l’autre (il y a plusieurs bus, spécialisés en fonction des types de périphériques concernés et de la nature des informations transportées: adresses, commandes ou données). La performance d’un bus est conditionnée par sa capacité de transport simultané (16, 32, 64 bits ...) et par l’électronique qui le pilote (le « chipset »).

Exemples :

Bus IDE (Integrated Drive Electronic) qui gère en standard disque dur, disquette et CD-ROM, bus PCI (Peripheral Component Interconnect) destiné aux périphériques rapides (disques SCSI notamment), bus AGP (Accelerated Graphics Port) destiné à la vidéo.

Le terme « unité centrale » désigne traditionnellement l’ensemble formé de la réunion du processeur et des mémoires centrales (ne pas confondre avec le boîtier unité centrale qui contient en plus des périphériques).

Le fonctionnement des bus et du processeur est cadencé par une horloge interne placée sur la carte mère.

Le microprocesseur (CPU, central processor unit) fonctionne à un rythme de plusieurs centaines de Géga-Hertz (Ghz, 1 Ghz=1 000 000 000 d’impulsions par seconde, le Giga-Hertz représente 1 000 000 000 impulsions à la seconde). Il assure l’exécution des programmes instruction par instruction (il contrôle le déroulement des programmes et exécute les opérations arithmétiques et logiques binaires).

Les connecteurs internes & externes

Exemple :

Parmi les microprocesseurs PENTIUM ou CELERON (Intel) et ATHLON (AMD), le Pentium 4 2,6 Ghz, le Celeron 1.3 Mhz et l’Athlon 2 Ghz i

La mémoire ROM ou « mémoire morte » contient le BIOS (Basic Input Output System), un micro-programme chargé de contrôler et de reconnaître les différents éléments de l’ordinateur et d’initialiser son fonctionnement lors du démarrage (notamment en assurant la fonction de « bootstrap » ou amorce, qui consiste à commencer le chargement du système d’exploitation en RAM).

Les connecteurs internes & externes

Que se passe-il lors du démarrage d’un micro-ordinateur

Les connecteurs internes & externes

La mémoire RAM se présente sous la forme de modules (barrettes) enfichables, ce qui facilite son extension.

Remarque :

Les barrettes mémoire étant de technologie très variable, il est préférable de faire appel au conseil d’un spécialiste avant d’effectuer une extension de la RAM.

Les connecteurs internes & externes

  1. LES CONNECTEURS INTERNES

1.1 LE SOCKET

Le socket est l'emplacement de la carte mère dans lequel vient se loger le processeur central de votre ordinateur.

Il existe plusieurs modèles de sockets, chacun compatible avec un type bien particulier de processeur. Aussi, une carte mère ne peut pas héberger n'importe quel processeur.

Les sockets les plus utilisés à l'heure actuelle sont le socket A dédiés aux processeurs Duron et Athlon XP du constructeur AMD et le socket 478 pour les processeurs Célérons et Pentium 4 de la firme Intel.

Sur le côté du socket se trouve le ZIF (Zero Force Insertion), petit levier en métal permettant de fixer le processeur au socket.

1.2 LES SLOTS DE LA MEMOIRE VIVE (RAM)

Également appelée RAM, la mémoire vive est souvent comparée aux poumons de l'ordinateur, puisque c'est de cette mémoire que sont puisées les ressources nécessaires au lancement de vos applications. Plus vous en avez, plus votre ordinateur sera endurant. La mémoire vive se présente sous forme d'une ou plusieurs barrettes qui viennent se clipser dans des slots intégrés à la carte mère.

Deux types de format existent pour les barètes de mémoire vive, ce qui explique la présence sur de nombreuses cartes mère des deux formats de slots (nombre différent de connecteurs). Les barrettes au format SDRAM (plus anciennes) s'enfichent dans les slots noirs ayant deux détrompeurs, tandis que les barètes de DDRAM (plus rapides que les barètes SDRAM dans les anciennes versions) s'enfichent dans les slots généralement bleus avec un détrompeur.

1.3 LES PORTS IDE ET LE PORT FLOPPY

La carte mère intègre par défaut deux ports IDE et un port Floppy.

Les ports IDE, sont utilisés pour connecter à votre carte mère vos disques durs, mais aussi votre lecteur de CD, de DVD et votre graveur par le biais d'un câble spécial appelé Nappe IDE. Un seul port IDE peut supporter deux périphériques (vous pouvez donc utiliser vos deux ports IDE pour au maximum deux disques durs, un lecteur DVD et un graveur par exemple). Un des ports IDE est de couleur bleu, il s'agit du port le plus rapide à utiliser pour relier votre carte mère et le disque dur contenant le système d'exploitation.

Le port Floppy, plus petit est nécessaire au raccordement à la carte du lecteur de disquette, devient de moins en moins sollicité

Les connecteurs internes & externes

1.4 LES PORTS PCI

Les ports PCI sont des slots d'extension situés sur la carte mère dans lesquels s'enfichent les périphériques internes sous forme de carte (carte modem, carte d'acquisition vidéo, etc...). Ils sont toujours de couleur blanche. Une carte mère en intègre entre 3 à7

1.5 LE PORT AGP

Il peut ne pas être présent sur les cartes mères avec vidéo intégrée, puisque le port AGP est destiné à recevoir la carte vidéo de votre ordinateur sur laquelle est relié l'écran. Il s'agit d'un slot de couleur marron, situé juste au dessus des ports PCI. Le port AGP existe en différentes normes de débit AGPx2, AGP x4 et AGPx8, avec pour chacune de ces normes un débit des données plus rapide que la norme précédente. Le connecteur AGP n'est utilisable que par des cartes graphiques alors que les PCI peuvent recevoir d'autres types de cartes, contrôleur SCSI, carte son, carte réseau ...

1.6 LE PORT AMR/CNR

Les ports AMR/CNR (Audio and Modem Riser / Communication and Networking Riser) sont des ports internes. Le premier, le port AMR, permet de connecter soit une carte audio soit un modem tout les deux au format AMR. Bien que très peu utilisé, une évolution vient de sortir le port CNR qui doit permettre de connecter toutes sortes de périphériques. L'utilité de ces nouveaux ports actuellement est encore à démontrer.

  1. LES CONNECTEURS EXTERNES

2.1 LES PORTS PS2



Au nombre de deux, ils accueillent clavier et souris. Le clavier se met à droite, la souris à gauche. De plus en plus, les cartes mères adoptent un code couleur pour les différencier. Le port PS2 de la souris est vert tandis que celui du clavier est violet. Ces ports sont très fragiles, ne jamais forcer si vous constatez que votre clavier ou votre souris n'y rentrent pas du premier coup                 

Chapitre : les connecteurs externes

Les connecteurs internes & externes

Souris PS/2 (femelle 6 broches)

2.2 LES PORTS USB

Ce sont des ports universels qui servent à brancher tous les périphériques USB. L'USB est destiné à remplacer les autres ports encore existants tels que le port PS2, le port série ou le port parallèle. Il sert beaucoup aujourd'hui pour brancher les appareils photo ou les scanners, mais déjà toutes les catégories de périphériques (clavier, souris...) possèdent au moins un modèle qui peut être brancher sur le port USB.

Ports USB

2.3 LES PORTS SERIE

On y connecte encore quelques périphériques tels que modems, souris. Ce port est en voie de disparition au profit de l'USB plus rapide en termee de débit d'information. Les ports série sont généralement au nombre de 2. Ils sont différenciés par l'appellation COM1 et COM2 depuis votre système d'exploitation.

2.4 LE PORT PARALLELE

Autre fois également utilisé pour y connecter graveur, webcam, le port parallèle est maintenant utilisé pour y connecter une imprimante.      

2.5 LE PORT VIDEO

Comme son nom l'indique se branchement qui se trouve relié à votre carte graphique à l'intérieur de votre unité centrale n'a qu'un usage ; celui de connecter votre moniteur.

2.6 LE PORT MIDI            

Egalement appelé port jeu ou port joystick puisque c'est ici que vous devez brancher votre manette de jeu. Ce port sert aussi à y connecter un clavier musical.

2.7 LES PORTS AUDIO

Généralement au nombre de trois ou quatre et placés à côté du port midi, ces branchements jack 3,5 servent à connecter Haut-parleurs (SPK), micro (MIC) et chaine hifi (Line IN/OUT). On trouve maintenant couramment sur le marché des cartes son équipées de deux sorties SPK (1 sortie pour deux haut-parleurs avant et une autre pour deux haut-parleurs arrières).

2.8 JACK LAN (RJ-45) (EN OPTION)

La carte mère dispose d’une prise standard RJ-45 pour raccorder à un réseau local (LAN). Vous pouvez brancher un câble réseau sur la prise jack LAN.

Préparation du boîtier

La carte mère et ses principaux composants

  1. LE CHIPSET

Le chipset (traduisez jeu de composants) est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire; ...). Dans la mesure où le chipset est intégré à la carte mère, il est important de choisir une carte mère embarquant un chipset récent afin de garantir à votre PC un maximum de chance de pouvoir évoluer.

Certains chipsets intègrent parfois une puce graphique ou une puce audio (généralement sur les PC bas de gamme), ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire d'installer une carte graphique ou une carte son. Toutefois, étant donné la piètre qualité de ces composants intégrés, il est généralement conseillé de les désactiver (lorsque cela est possible) dans le setup du BIOS et d'installer des cartes d'extension dans les emplacements prévus à cet effet

  1. L’HORLOGE ET LA PILE DU CMOS

L'horloge temps réel (parfois notée RTC, ou real time clock) est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d'un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de cadencer le système. On appelle fréquence de l'horloge (exprimée en Mhz) le nombre de vibrations du cristal par seconde, c'est-à-dire le nombre de tops d'horloge émis par seconde. Plus la fréquence est élevée, plus il y a de tops d'horloge et donc plus le système pourra traiter d'informations.

Lorsque vous mettez votre ordinateur hors tension, l'alimentation cesse de fournir du courant à la carte mère. Or, lorsque vous le rebranchez, votre système d'exploitation est toujours à l'heure bien que l'unité centrale n'était plus alimentée pendant un certain temps.

En réalité même lorsque votre PC est débranché ou qu'une panne d'électricité intervient, un circuit électronique appelé CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor, parfois appelé BIOS CMOS) conserve certaines informations sur le système, y compris l'heure et la date système. Le CMOS est continuellement alimenté par une pile (au format pile bouton) située également 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 utilisé pour décrire ce processus de copie en mémoire vive.

Le "complémentary metal-oxyde semiconductor", est une technologie de fabrication de transistors, précédée de bien d'autres, comme la TTL ("Transistor-transistor-logique"), ou la TTLS (TTL Schottky) (plus rapide), ...

Préparation du boîtier

Avant le CMOS, il y avait également le NMOS (canal négatif) et le PMOS (canal positif). Le CMOS, qui a permis de mettre des canaux complémentaires sur une même puce, a ainsi été une grande avancée. Par rapport à la TTL ou TTLS, le CMOS est beaucoup moins rapide, mais a le grand avantage de consommer infiniment moins d'énergie, d'où son emploi dans les horloges d'ordinateurs, qui sont alimentées par des piles. Ainsi le terme de CMOS est parfois utilisé abusivement pour désigner l'horloge des ordinateurs

Ainsi, si vous constatez que votre PC a tendance à oublier l'heure, ou que l'horloge prend du retard, pensez à en changer la pile !

  1. LE BIOS

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.

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 et les données sont stockées dans le CMOS. Pour plus d'informations n'hésitez pas à vous reporter au manuel de votre carte mère).

  1. PROCESSEUR

4.1 DEFINITION :

Le processeur ou microprocesseur est le composant qui se trouve au centre de votre ordinateur. Véritable cerveau, il effectue la plupart des opérations de calcul de l'ordinateur.

4.2 LES TYPES

Il existe sur le marché grand public, différents types de processeurs. Le tableau qui suit, vous donne la liste des plus courants.



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