L'aspect du cours est ici ancien, mais les principes sont les mêmes.





L’ensemble d’un ordinateur est constitué d'une unité centrale et de périphériques. Les composants de l'unité centrale fournissent les capacités de calcul et de mémorisation. Les périphériques assurent les communications avec le monde extérieur.

L'unité centrale se trouve dans un boîtier avec quelques périphériques comme le lecteur de disquette et le lecteur de CD. D'autres périphériques comme l'écran et le clavier sont généralement séparés, sauf dans le cas des ordinateurs portables.

Les périphériques sont classés selon qu'ils permettent aux informations d'entrer ou de sortir de l'ordinateur.

Les périphériques de sorties émettent des informations vers le monde extérieur :

  • écran

  • haut-parleurs

  • imprimante

Les périphériques d'entrée acquièrent des informations du monde extérieur :

  • clavier

  • souris

  • lecteur de CD

  • scanner

  • joystick

  • microphone

La carte mère.  Vérifier les numéros.


  • deux connecteurs IDE/ATA Integrated Drive Electronics  pour disque durs et CD-RO
  • un connecteur pour lecteurs de disquette ;

  • le ventilateur recouvrant le microprocesseur ;

  • la prise d'alimentation ATX ; Advanced Technology Extended format de carte mère créé en 1995 par Intel

  • une barette de mémoire vive DIMM dans un emplacement DIMM, un emplacement DIMM libre, quatre emplacements SIMM Désigne un Single Inline Memory Module, qui supporte les RAM. libres ;

  • une carte graphique dans un connecteur PCI ; Peripheral Component Interconnect un standard de bus local (interne) permettant de connecter des cartes d'extension sur la carte mère d'un ordinateur.

  • une carte SCSI dans un connecteur PCI ;

  • une carte réseau dans un connecteur PCI ;

  • deux ports PS/2 pour clavier et souris ;

  • deux ports USB ; Universal Serial Bus

  • un port série et un port parallèle ;

  • un emplacement PCI libre ;

  • quatre emplacements ISA libres ;

  • un connecteur pour les boutons et témoins du boîtier ;

  • les puces du chipset.

Cette carte mère est intéressante car elle montre l'évolution des standards. Les standards SIMM et ISA sont les ancêtres moins performants des standards DIMM et PCI. En l'occurrence, les emplacements SIMM et ISA sont vides car seuls des composants performants sont utilisés. Ces emplacements ont disparu des cartes mère plus modernes. En revanche de nouveaux standards sont apparus (AGP, SATA...)

Le hertz mesure la fréquence, en cycles par seconde. Ainsi, un cœur battant un coup par seconde bat à une fréquence de 1 hertz, 2 coups par seconde font 2 hertz et ainsi de suite.

Dans le cas d'un ordinateur, les coups sont des impulsions électriques déclanchant des opérations. Dans un ordinateur moderne, les impulsions se comptent en milliards par seconde, soit des milliards de hertz.

Méga, giga, kilo, milli, micro, nano…

Ce sont des préfixes. Méga signifie million. Ainsi, un mégahertz est un million de hertz. On utilise certains de ces préfixes dans la vie courante, par exemple un kilomètre pour mille mètres ou un millimètre pour un millième de mètre.

préfixe

abrégé

signification

exemple

nano

n

milliardième

1 nm = 0,001 µm = 0,000000001 m

micro

µ

millionième

1 µs = 0,001 ms = 0,000001 s

milli

m

millième

1 ms = 0,001 s

kilo

k

mille

1 km = 1000 m

méga

M

million

1 Mb = 1000 kb = 1000000 b

giga

G

milliard

1 GHz = 1000 MHz = 1000000000 Hz

téra

T

billion

1 To = 1000 Go = 1000000000000 o

Les mesures informatiques les plus courantes sont le mégahertz (MHz), le gigahertz (GHz), le méga-octet ou mégabyte (Mo ou MB), le giga-octet ou gigabyte (Go ou GB), le kilobit par seconde (kb/s ou kbps) et la milliseconde (ms).

À noter que pour mesurer la capacité des mémoires électroniques, on utilise la convention suivante : 1024 o = 1 ko, 1024 ko = 1 Mo, 1024 Mo = 1 Go… En effet, le processus de fabrication donne des quantités qui sont des puissances de 2, or 1 ko = 210 o, 1 Mo = 220 o, 1 Go = 230 o. Enfin l'abus de langage quand on parle de « mégas » ou « gigas » signifie en fait méga-octets ou giga-octets. C'est le même type d'abus qu'on fait en parlant de « 3 kilos de sucre » au lieu de « 3 kilogrammes de sucre ».

Un ordinateur de bureau est un assemblage de composants standardisés, largement interchangeables. Un ordinateur portable utilise également des composants standards, mais étroitement liés et peu interchangeables.

Cette liste commence avec le cœur de l'unité centrale et inclus tous les composants d'un ordinateur de bureau basique.

Microprocesseur (processeur, CPU Central Processing Unit)

Cette grosse puce est conçue pour exécuter le plus rapidement possible les instructions des programmes informatiques. Elle calcule et copie les informations. C'est le composant central de l'ordinateur. Le microprocesseur exécute une instruction après l'autre, à une fréquence fixée par une horloge et mesurée en mégahertz ou gigahertz. La fréquence donne une première indication de la vitesse de l'ordinateur. Pour obtenir une estimation fiable, il faut encore connaître le modèle du microprocesseur.

Ventilateur (cooler, fan)

De nombreux composants électroniques s'échauffent tant qu'ils doivent être ventilés. Le microprocesseur est le plus souvent refroidi par un dissipateur de chaleur surmonté d'un ventilateur. Un ventilateur est également intégré au bloc d'alimentation du boîtier pour y faire circuler de l'air frais. D'autres composants (carte graphique, carte mère…) peuvent nécessiter un système de refroidissement. La principale qualité d'un bon ventilateur est d'être silencieux, ce qui est notamment atteint par une vitesse de rotation variable.

Ventilateur (cooler, fan)

De nombreux composants électroniques s'échauffent tant qu'ils doivent être ventilés. Le microprocesseur est le plus souvent refroidi par un dissipateur de chaleur surmonté d'un ventilateur. Un ventilateur est également intégré au bloc d'alimentation du boîtier pour y faire circuler de l'air frais. D'autres composants (carte graphique, carte mère…) peuvent nécessiter un système de refroidissement. La principale qualité d'un bon ventilateur est d'être silencieux, ce qui est notamment atteint par une vitesse de rotation variable.

Mémoire vive (mémoire, RAM, (Random Access Memory mémoire à accès aléatoire)  DRAM, ( Dynamic Random Access Module), peu coûteuses. Elles sont principalement utilisées pour la mémoire centrale de l'ordinateur); SDRAM, (SRAM, Static Random Access Module), rapides et onéreuses. Les SRAM sont notamment utilisées pour les mémoires cache du processeur) ; DDR-SDRAM, RDRAM) RWM (Read Write Memory mémoire en lecture écriture.

Elle mémorise les informations en cours de traitement par le microprocesseur. Elle est constituée de puces rangées sur de petites cartes appelées barettes. Sa capacité de mémorisation (mesurée en méga-octets ou giga-octets) limite le nombre d'informations directement accessibles au microprocesseur, donc les capacités de traitement de l'ordinateur. La mémoire vive doit être entièrement électronique pour pouvoir suivre la fréquence du microprocesseur, elle ne fonctionne donc que lorsque l'ordinateur est en marche. La vitesse de traitement est influencée par le temps d'accès aux informations mémorisées (mesuré en mégahertz ou nanosecondes).

Carte mère (motherboard, mainboard, mb)

C'est le plus grand circuit électronique de l'ordinateur. Il est couvert de connecteurs où se branchent les autres composants. Le type et le nombre de connecteurs déterminent quels composants peuvent être utilisés. Parfois, des fonctionnalités graphiques, sonores, de communication par réseau ou modem, sont intégrées à la carte mère. La plupart des fonctions sont assurées par une ou deux puces appelées chipset. Ces dernières déterminent donc en priorité les performances d'une carte mère. Toutes les informations transitent par la carte mère (et par le chipset) à travers des connexions appelées bus. Les débits (mesurés en méga-octets par seconde) des divers bus influencent la vitesse de traitement. Parfois seule la fréquence (mesurée en mégahertz) ou la largeur (mesurée en bits) d'un bus est donnée, l'autre grandeur étant invariable.

Carte graphique (graphics card)

Elle produit les images envoyées à l'écran. Elle contient une mémoire vive propre mémorisant tous les pixels de l'image affichée, ainsi que les nombreuses textures utilisées dans les jeux vidéos. Elle contient également un processeur graphique capable d'animer les images. La qualité des animations interactives dépend des performances de ce processeur. La seule mesure de performance actuellement fiable consiste à observer la vitesse et la qualité d'affichage d'un programme de test, typiquement un jeu.

Carte graphique (graphics card)

Elle produit les images envoyées à l'écran. Elle contient une mémoire vive propre mémorisant tous les pixels de l'image affichée, ainsi que les nombreuses textures utilisées dans les jeux vidéos. Elle contient également un processeur graphique capable d'animer les images. La qualité des animations interactives dépend des performances de ce processeur. La seule mesure de performance actuellement fiable consiste à observer la vitesse et la qualité d'affichage d'un programme de test, typiquement un jeu.

Boîtier (tour, case, tower)

Il contient tous les composants précédemment décrits grâce à des emplacements prévus pour fixer la carte mère et les divers périphériques à disque. Il contient aussi un bloc d'alimentation comprenant un ventilateur et un transformateur électrique. Seuls des courants de basse tension alimentent les composants. Le volume du boîtier et la puissance de l'alimentation limitent le nombre de périphériques utilisables. Il existe diverses formes de boîtier : la tour ; le boîtier de bureau supportant l'écran ; le portable.

Lecteur/graveur de CD/DVD (CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW)

Les CD et DVD constituent un moyen de stockage d'information économique et pratique. Au début il était uniquement possible de lire les CD. Ensuite sont apparus les CD enregistrables (CD-R) puis les ré-enregistrables (CD-RW). L'enregistrement sur un CD est appelé gravage car il est impossible ou au moins malaisé d'effacer un CD. La même évolution existe pour les DVD. Les vitesses de lecture/écriture/ré-écriture sont données en multiples de la vitesse d'un CD audio de base, respectivement d'un DVD vidéo. Parfois le temps moyen d'accès est aussi donné. Les performances de ce périphérique ne comptent qu'en cas d'usage intensif, typiquement des gravages. La qualité de fabrication du lecteur (dépendant de la marque) comme du médium peut avoir un effet notable sur le taux de réussite des copies et gravages.

Lecteur de disquette (floppy drive, FDD)

Les disquettes n'ont plus évolué depuis le début des années 1990. Elles souffrent d'une capacité inférieure à 2 Mo et d'une fiabilité douteuse. Les lecteurs de disquettes sont aussi très lents et peu fiables, mais leur prix est minime. Leur principale utilité est de pouvoir être utilisé à l'allumage de l'ordinateur sans accèder au disque dur. Ils restent aussi utile pour échanger des informations avec de vieux ordinateurs.

Clavier (keyboard)

La principale variation est la disposition nationale des touches. Il existe plusieurs types de connexion au boîtier, pas forcément compatibles. Certains claviers sont sans fil.

Souris (mouse)

La principale variation est le nombre de boutons et molettes. Il existe plusieurs types de connexion au boîtier, pas forcément compatibles. Certaines souris sont sans fil.

Écran (moniteur, display, screen, CRT, LCD, TFT)

Il existe deux principales technologies d'écran : les écrans à tube cathodique (CRT) et les écrans plats (LCD, TFT). Les écrans cathodiques tendent à disparaître car ils sont encombrants.

Le prix dépend d'abord de la taille, mesurée en pouces sur la diagonale. Ensuite il dépend de la qualité générale de l'affichage (fidélité des couleurs, finesse des détails, homogénéité du rendu…) qui est difficilement mesurable.

Pour les écrans cathodiques, un critère mesurable supplémentaire est la stabilité de l'image. Elle dépend de la fréquence de rafraîchissement maximale, mesurée en hertz pour la fréquence verticale (nombre d'images affichées par seconde) et en kilohertz pour la fréquence horizontale (nombre de lignes affichées par seconde). Parfois le nombre de pixels affichables par seconde est donné en mégahertz au lieu de la fréquence horizontale (l'un se déduit de l'autre). On considère généralement qu'une fréquence verticale de 85 Hz est suffisante et qu'une fréquence supérieure n'apporte pas de gain qualitatif sensible.

Les écrans plats ont une résolution fixe de pixels. Ils ne supportent pas toujours toutes les nuances de couleurs. Leur affichage a un temps de réponse, mesuré en millisecondes, qui est important pour le rendu des animations. Enfin l'angle de vision sous lequel l'image reste bien visible est limité et donné en degrés.

Carte réseau (network card, LAN, Ethernet, WiFi)

Cette carte très courante permet de connecter des ordinateurs entre eux. Cette fonctionnalité peut etre très bon marché et se trouve souvent intégrée à la carte mère. Le débit de transfert est donné en mégabits ou gigabits par seconde.

Il existe des cartes conçues pour les réseaux câblés (Ethernet). Plus récemment, des cartes WiFi pour réseaux sans fil (Wireless) sont apparues.

Imprimante (printer)

Les méthodes d'impression par laser et par jet d'encre se concurrencent. L'impression laser est généralement utilisée pour le noir-blanc et le jet d'encre pour la couleur. Le laser donne une impression plus nette et le jet d'encre plus colorée. La précision d'impression est donnée en points par pouce. La vitesse d'impression, donnée en pages par minute, influence fortement le prix de l'imprimante. Enfin le coût de l'encre peut être prohibitif, comparable à celui d'une imprimante neuve.

Modem

Il sert à se connecter à d'autres ordinateurs par la ligne téléphonique. Les modems analogiques utilisent une ligne téléphonique normale. Les modems digitaux (ISDN) utilisent une ligne téléphonique numérique. Des modems ADSL ou câble permettent un haut débit par des lignes de bonne qualité ou le réseau TV. Un modem peut être extérieur au boîtier, comme celui-ci, ou en carte interne, voire intégré à la carte mère. Le débit de transfert est donné en kilobits ou mégabits par seconde.

Cartes diverses (son, SCSI, USB…)

Il existe une multitude de cartes pour des besoins particuliers. Ces cartes se branchent dans les connecteurs de la carte mère. Elles servent souvent à ajouter des fonctions, par exemple pour connecter des périphériques non supportés par la carte mère. Elles sont également utiles pour remplacer une fonctionnalité mal assurée par la carte mère. Par exemple une carte son, graphique ou réseau séparée pourra être plus performante que ce qui est proposé par défaut par la carte mère.

Périphériques divers

On peut connecter de nombreux appareils à l'extérieur du boîtier : unité de disques, unité de bande, appareil photographique, scanner, lecteur de cartes mémoire, caméras, microphone… La connexion se fait soit directement sur la carte mère, soit sur une carte d'extension elle-même connectée à la carte mère.

Marques et fabricants

Presque chaque composant est produit par un fabricant différent. Même les ordinateurs de marque sont assemblés avec des composants standards produits par des sous-traitants. Pour cette raison, un bon pourcentage des ordinateurs vendus n'ont pas de marque. Ils sont construits à la demande par des grandes surfaces, par des magasins spécialisés voire par les utilisateurs finaux. Il est tout à fait possible de choisir et acheter chaque composant séparément pour monter son ordinateur soi-même.

À l'exception des Macintosh d'Apple, tous les ordinateurs grand public actuels sont compatibles entre eux. Ils sont appelés PC, en référence à l'IBM Personal Computer, fabriqué en 1981. Cet ordinateur utilisait le microprocesseur Intel 8086 et depuis les compatibles PC doivent utiliser un microprocesseur compatible avec ce dernier. On peut notamment citer les microprocesseurs NEC V20, Intel 80286, Intel 80386, AMD Am386, Intel 80486, AMD Am486, Cyrix Cx486, Intel Pentium, Cyrix 5x86, Cyrix 6x86, AMD K5, Intel Pentium Pro, AMD K6, AMD Athlon, Intel Pentium 4 et AMD Athlon 64.

Principaux fabricants de composants

Composant

Fabricants

microprocesseur

Intel, AMD, Motorola, IBM, VIA

ventilateur

sans marque

mémoire vive

sans marque, Samsung, Micron, Hynix, Infineon, Elpida, Kingston, Apacer

carte mère

ASUS, MSI, Intel, Soltek, GIGABYTE, Shuttle, ABIT, EPoX, FIC, Soyo, Iwill, Leadtek, Albatron

chipset (puces soudées sur la carte mère)

Intel, VIA, SiS, NVIDIA, AMD

carte graphique

ASUS, Matrox, Hercules, HIS, Gainward, Creative, MSI

processeur graphique (puces soudées sur la carte graphique)

ATi, NVIDIA, Intel, Matrox, SiS

disque dur

Western Digital, Maxtor, Fujitsu, Seagate

lecteur de disquette

Teac, Sony, NEC-Mitsubishi, Mitsumi, Chinon

boîtier

sans marque

CD-ROM

Pioneer, Plextor, Yamaha, Sony, LiteOn, Philips, Samsung, LG (Goldstar), Mitsumi, Ricoh

moniteur

Samsung, Sony, Philips, Eizo, LG, Iiyama, NEC-Mitsubishi, Hercules, Acer

souris

Logitech, Microsoft

clavier

sans marque, Microsoft, Mitsumi

ordinateur

sans marque, Dell, Hewlett-Packard, Gateway, Toshiba, NEC, Acer, Apple, IBM

imprimante

Hewlett-Packard, Canon, Epson

modem

Zyxel, U.S. Robotics (3Com)

carte réseau

3Com

carte SCSI

Adaptec, Tekram

Compatibilité matérielle

Améliorer les performances d'un ordinateur consiste à lui permettre de traiter plus des données par seconde. Ainsi, un ordinateur de 1980 pouvait additionner un million de nombres par seconde tandis qu'un ordinateur de 2000 pouvait en additionner un milliard.

L'accroissement du débit des données nécessite non seulement une amélioration des composants, mais également une amélioration de leurs connexions. Comme le montre la vue interne, il existe un nombre considérable de connexions. Cela rend l'achat séparé de composants délicat ; le risque d'incompatibilité est notable. Il est notamment très difficile de trouver des composants compatibles avec de l'ancien matériel.

Problèmes observables

Les incompatilités ont de nombreux degrés de sévérité :

  • Les performances du composant incompatible sont sous-exploitées.

  • Les capacités du composant incompatible ne sont pas pleinement utilisables.

  • Le composant incompatible n'est pas du tout utilisable.

  • Le composant incompatible rend tout l'ordinateur inutilisable.

  • Il n'y a pas moyen de connecter le composant incompatible.

  • Le composant incompatible est détruit par court-circuit ou surchauffe.

  • L'ordinateur est détruit par court-circuit ou surchauffe.

Liste d'incompatibilités possibles

  • Carte mère

o        Comme la carte mère comporte la plupart des connecteurs, à peu près tous les autres composants peuvent être incompatibles avec elle.

  • Microprocesseur

o        Le socle du microprocesseur doit correspondre à celui de la carte mère (même forme et même nombre de pins).

o        Le modèle exact du microprocesseur doit être supporté par la carte mère. Une incompatibilité dans l'usage de quelques pins du socle est parfois introduite avec un changement mineur de modèle de microprocesseur.

o        La fréquence du microprocesseur doit être supportée par la carte mère. Cette incompatibilité est souvent causée par le fait que le voltage des microprocesseurs dépend de la fréquence, or les cartes mère ne sont pas forcément capables de générer le voltage requis. Dans d'autres cas, c'est en fait le modèle qui change avec la fréquence, mais le fabricant de la carte mère indique une limitation de fréquence car c'est une information plus accessible.

o        La fréquence externe du microprocesseur doit être supportée par la carte mère. Il s'agit de la fréquence du Front Side Bus (FSB). Idéalement la carte mère supporte la fréquence maximale du FSB du microprocesseur.

o        Le logiciel BIOS de la carte mère doit supporter le modèle du microprocesseur. À noter que ce type d'incompatibilité est souvent corrigé dans les versions plus récentes de la carte mère. Il est également possible de mettre à jour le BIOS par une opération logicielle.

  • Ventilateur

o        Le ventilateur doit être compatible avec le socle du microprocesseur.

o        Le ventilateur doit suffisamment refroidir le microprocesseur. Les ventilateurs ne sont garantis que jusqu'à une certaine fréquence de microprocesseur car l'échauffement augmente avec la fréquence. Un microprocesseur non refroidi peut s'enflammer en quelques secondes.

o        Certains ventilateurs peuvent être pilotés par une carte mère mesurant la température et adapter leur vitesse de rotation selon les besoins de refroidissement.

  • Mémoire vive

o        La forme des barettes doit correspondre aux emplacements de la carte mère (SIMM, DIMM, RIMM…)

o        Le type de mémoire (EDO DRAM, SDRAM, DDR-SDRAM, RDRAM…) doit être supporté par la carte mère.

o        La capacité de la mémoire doit être dans la plage de valeurs supportée par la carte mère. En cas de dépassement, il n'est généralement pas possible d'utiliser toute la mémoire vive.

o        La mémoire doit supporter la fréquence d'accès imposée par la carte mère. Idéalement la fréquence de la mémoire correspond à la fréquence maximale de la carte mère.

o        Le voltage de la mémoire doit être compatible avec celui fourni par la carte mère.

o        Le nombre de bancs (single-sided, double-sided) par barette ne doit pas dépasser ce qui est supporté par la carte mère, sans cela tout ou partie de la mémoire vive ne pourra pas être utilisée. Malheureusement, il est pratiquement impossible d'obtenir des renseignements sur le nombre de bancs des barettes en vente.

  • Carte AGP (carte graphique)

o        Il faut que la carte mère ait un emplacement AGP.

o        Le voltage du standard AGP 4× n'est pas compatible avec les anciens standards AGP, une incompatibilité risque de causer une destruction de matériel.

o        Idéalement, la carte graphique supporte le standard AGP le plus rapide supporté par la carte mère.

  • Carte PCI

o        Il faut que la carte mère ait un emplacement PCI libre.

o        Une carte prévue pour le standard PCI 2.1 ne fonctionnera sans doute pas sur une ancienne carte mère ne supportant que le standard PCI 2.0. Malheureusement, il est difficile d'obtenir des informations sur les standards utilisés.

  • Carte ISA

o        Il faut que la carte mère ait un emplacement ISA libre, ce qui devient très rare pour ce standard obsolète.

  • Disques durs et lecteurs/graveurs de CD-ROM

o        Il existe trois standards incompatibles : ATA (aussi appelé IDE), SCSI et Serial ATA (S-ATA). Pratiquement toutes les cartes mères proposent deux connexions ATA. Les connexions S-ATA sont nouvelles et encore peu courantes. Les connexions SCSI sont généralement fournies par une carte PCI.

    • ATA

§         Le nombre de périphériques ATA est limité à quatre (deux par connecteur).

§         Le standard ATA a beaucoup évolué en performances. Il est tout à fait possible de connecter un périphérique de standard ancien sur une carte mère supportant des standards plus récents. Le contraire en revanche peut causer divers problèmes (disque non reconnu, partiellement utilisable…)

§         Il faut une nappe ATA à 80 fils au lieu de 40 pour pouvoir utiliser une connexion aux débits des standards ATA/66 et suivants.

    • SCSI

§         Le nombre de périphériques SCSI est en général limité à sept.

§         Le standard SCSI a beaucoup évolué en performances. Les périphériques SCSI anciens peuvent être connectés à des cartes récentes alors que le contraire est souvent impossible.

§         Il existe deux largeurs de connecteur (8 et 16 bits) appelées narrow et wide, qui ne sont pas compatibles.

    • S-ATA

§         Ce standard est récent, pas encore de problème de compatibilité à signaler.

  • Lecteur de disquette

o        Il n'y a plus eu d'évolution depuis le début des années 1990, pas d'incompatibilité à craindre pour les ordinateurs de bureau.

  • Boîtier et alimentation

o        Le boîtier doit être adapté à la forme de la carte mère. Le format le plus courant est appelé ATX, il a succédé au format AT.

o        Les cartes mère de format ATX requièrent une alimentation compatible ATX. Les cartes mères pour certains microprocesseurs requièrent un supplément d'alimentation spécial (alimentation ATX 2.03).

o        L'alimentation doit être suffisament puissante pour alimenter tous les périphériques. Une alimentation insuffisante peut causer des problèmes de mise en marche et des pannes intermittentes.

  • Clavier

o        Il faut que la prise du clavier corresponde à celle de la carte mère. On trouve typiquement des prises au format AT (DIN), PS/2 (mini-DIN) et USB. Des adaptateurs sont parfois disponibles.

  • Souris

o        Le PC doit être équipé d'un connecteur libre compatible avec la souris série, PS/2 ou USB. Des adaptateurs sont parfois disponibles.

  • Écran

o        La compatibilité de la prise VGA est excellente. On peut brancher d'anciens écrans à de nouveaux ordinateurs et inversément.

o        La prise DVI (connexion numérique) pourrait à terme remplacer la prise VGA.

o        Les écrans prévus pour des ordinateurs qui ne sont pas des PC n'ont pas tous une prise compatible VGA.

  • Imprimante

o        Selon l'imprimante, l'ordinateur doit être équipé d'un port parallèle ou USB libre.

  • Modem

o        Selon le modem, l'ordinateur doit avoir un port série, USB ou un emplacement PCI libre.

  • Port série

o        Ce port est très ancien, aucune évolution récente, aucun risque d'incompatibilité à signaler. Il existe en deux formats, 9 et 25 pins, compatibles grâce à un adaptateur,

  • Port parallèle

o        Ce port est très ancien, aucun risque d'incompatibilité à signaler.

o        Un débit supérieur peut être atteint grâce aux standards EPP/ECP, apparu en 1994, compatible avec les anciens standards.

  • Port USB

o        Ce standard évolue (USB, USB 1.1, USB 2.0). On peut brancher un ancien périphérique sur un ordinateur supportant un nouveau standard.

Comparaisons

Distribution des coûts

Voici un exemple de répartition des coûts des composants pour un ordinateur moyen de gamme avec écran (prix total CHF1885 soit 1255€)

  • microprocesseur

  • ventilateur

  • mémoire vive

  • carte mère

  • carte graphique

  • disque dur

  • CD-RW/DVD

  • lecteur de disquette

  • boîtier

  • clavier

  • souris

  • écran


Spécifications

Évaluer un ordinateur revient à évaluer ses composants. La tâche est facilitée par le fait que l'on retrouve les mêmes composants dans chaque ordinateur. La première étape consiste à trouver les propriétés significatives des composants. Voici un exemple concrêt où les propriétés les plus importantes sont marquées ainsi :

Composant

Propriété

Valeur

microprocesseur

modèle

Intel Pentium 4

fréquence

2,4 GHz

socle

socket mPGA478

mémoire cache

12000 µops + 8 Ko data L1
512 Ko L2

fréquence externe (FSB)

533 MHz

carte mère

modèle

Intel D845PESV

chipset

Intel 845PE

fonctions

son AC'97
USB 2.0
AGP 4×
Precision Cooling Technology

mémoire vive

capacité

1 Go

type

DDR SDRAM

vitesse

PC-2100, CL2

carte graphique

modèle

Excalibur Radeon 7000

processeur graphique

ATi Radeon 7000/VE

bus

AGP 4×

mémoire

64 Mo SDRAM

disque dur

modèle

Western Digital WD800JB

capacité

80 Go

bus

ATA-100

vitesse

7200 rpm, 8,9 ms

mémoire cache

8 Mo

CDRW/DVD

modèle

Plextor PlexCombo PX-320A

vitesse

20×10×40/12×

boîtier

modèle

tour Chieftec Midi DX-01BD

alimentation

360 W Pentium 4

lecteur de disquette

modèle

Mitsumi 1,44 Mo

clavier

modèle

suisse-romand 105 touches

souris

modèle

Logitech Pilot+

bus

PS/2

moniteur

modèle

Highscreen MS 1995P

type

CRT

taille

19"

fréquence

50-150 Hz, 30-95 KHz

On peut résumer cette description ainsi :
Intel Pentium 4, 2,4 GHz, FSB 533 MHz - mb Intel D845PESV, AC'97 - 1 Go DDR-SDRAM, PC-2100, CL2 - HDD 80 Go, 7200 rpm - ATi Radeon 7000, 64 Mo - Plextor CDRW/DVD 20×10×40/12× - tour Chieftec 360 W - Floppy 3½ - clavier - souris - 19" CRT display, 50-150 Hz, 30-95 KHz.

Si l'on ne conserve que les spécifications les plus significatives, on obtient :
Pentium 4 2,4 GHz, 1 Go RAM, 80 Go HD, CDRW/DVD, 19" CRT.

Ceci constitue le minimum d'informations nécessaires. On remarque que cette description ne donne pas d'indication sur le type ou la vitesse de la mémoire vive, du disque dur, de la carte graphique, du graveur CD/DVD. On peut généralement conclure d'une description succinte que les composants omis sont bas de gamme.

Comparaison pratique

Soit ces deux ordinateurs :

Ordinateur 1

Ordinateur 2

Intel Pentium 4, 2,4 GHz, FSB 533 MHz

AMD Athlon XP 2800+, 512 Ko L2 cache

mb Intel D845PESV, AC'97

motherboard SoltekKT400-A4, VIA KT400, On board AC'97 sound

1 Go DDR-SDRAM, PC-2100, CL2

256 MB DDR, PC-2700

Excalibur Radeon 7000, 64 Mo

Asus V8440DTSD, GeForce4 Ti4400, 128 MB DDR

Western Digital 80 Go, 7200 rpm, ATA-100

120 GB harddisk, 7200 rpm, UATA100

Plextor PlexCombo PX-320A, CDRW/DVD 20×10×40/12×

16×/48× DVD-ROM, 48×16×48× Cyberdrive CD-rewriter

Floppy 3½

Floppy 3½

clavier

clavier

souris Logitech

souris

Quel est l'ordinateur le plus rapide ?

La rapidité d'un ordinateur dépend de l'application utilisée :

·         Les performances des programmes demandant de longs calculs (compression de données multimédias, traitement d'image) dépendent de l'ensemble formé par le microprocesseur, la carte mère et la mémoire vive.

·         Les performances des programmes d'animation visuelle - typiquement des jeux - dépendent énormément de la carte graphique, en plus des composants précédents.

·         Les performances du disque dur interviennent lorsque de nombreux fichiers sont accédés : au démarrage de l'ordinateur, avec des bases de données. En plus, une quantité de mémoire vive insuffisante cause de nombreux accès supplémentaires au disque dur.

·         Les performances de lecture et gravage de CD dépendent uniquement du graveur de CD.

·         L'écran, le clavier, la souris, le boîtier, le ventilateur, le lecteur de disquettes n'ont pas d'impact sur les performances.

Comparaison des microprocesseurs

Si les deux microprocesseurs étaient du même modèle, il suffirait de comparer leur fréquence. Ainsi, un modèle à 1,1 GHz est presque 10% plus rapide qu'un modèle à 1,0 GHz. Le « presque » vient notamment du fait que la fréquence de la mémoire vive n'est pas augmentée de 10%.

En l'occurrence les microprocesseurs ne sont pas de même modèle : un Pentium 4 et un Athlon XP. Le meilleur moyen de comparer ces microprocesseurs est de mesurer le temps d'exécution de programmes. Cela s'appelle un benchmark. Plusieurs sites Web publient les résultats de telles mesures, dont Tom's Hardware ou AnandTech (sites anglophones).

Les indications sur la fréquence du FSB et la mémoire cache servent à différencier des variations mineures de modèle. En effet, il existe trois modèles différents de Pentium 4 à 2,4 GHz et deux modèles différents portant le nom d'Athlon 2800+.

Il existe un modèle de Pentium 4 à 2,4 GHz avec FSB à 800 MHz, un avec FSB à 533 MHz, un avec FSB à 400 MHz. Pour être précis, notre modèle avec FSB à 533 MHz est un Pentium 4 2.40B GHz.

Quant à notre modèle d'Athlon 2800+, il est d'une version nommée Barton, alors qu'un ancien modèle est d'une version nommée Thoroughbred. Le modèle Barton a 512 Ko de mémoire cache de second niveau au lieu de 256 Ko. En outre sa fréquence est de 2,083 GHz au lieu de 2,250 GHz. AMD appelle ces deux modèles Athlon 2800+ car le doublement de la capacité de la mémoire cache de second niveau compense la perte de performance due à la baisse de fréquence ; ces deux modèles ont donc des performances pratiquement identiques.

Il ressort que ce modèle de Pentium 4 à 2,4 GHz a des performances très proches de ce modèle d'Athlon 2800+.

Comparaison des mémoires vives et cartes mère

Les microprocesseurs ayant des performances proches, seuls les autres composants peuvent faire une différence, qui ne risque cependant pas d'excéder quelques dizaines de pourcents.

On note que le premier ordinateur a de la mémoire PC-2100 tandis que le second a de la mémoire PC-2700. Comme il se doit, les cartes mères Intel D845PESV et Soltek KT400-A4 supportent effectivement ces vitesses de mémoire. Les fréquences des FSB des microprocesseurs (533 MHz et 333 MHz) sont également supportés par les cartes mères respectives.

La mémoire vive PC-2700 offre 30% de débit en plus. Ce n'est pas négligeable, mais ne se reflète que très partiellement sur les performances de l'ordinateur. En effet, seules les données qui ne se trouvent pas dans la mémoire cache nécessitent un accès à la mémoire vive. Ceci arrive surtout lors de traitements de données largement plus volumineuses que la mémoire cache, comme les fichiers multimédias. En outre cette mémoire PC-2100 a une propriété notable, elle est CL2 (CAS latency 2), ce qui signifie qu'elle répond plus rapidement à une demande de transfert.

En conclusion, l'ordinateur 2 est sans doute un peu (quelques pourcents) plus rapide que le 1, du moins pour les opérations qui requièrent beaucoup de mémoire vive.

Comparaison des cartes graphiques

Une carte graphique est un petit ordinateur à elle seule, avec processeur graphique et mémoire propre. Pour comparer les performances de cartes graphique il est donc aussi nécessaire d'utiliser un benchmark.

Pour l'affichage, la carte graphique Asus V8440DTSD basée sur un processeur graphique GeForce4 Ti4400 est largement plus performante que celle basée sur un ATi Radeon 7000. Dans un jeu utilisé comme benchmark, elle est capable d'afficher 84 images par seconde contre 12 pour la ATi Radeon 7000. En plus, la mémoire supplémentaire permet de générer efficacement des images plus détaillées.

Comparaison des disques durs

Les deux disques tournent à 7200 tours par minute et supportent le standard ATA-100. Ils ont donc probablement des performances proches.

Comparaison des périphériques CD/DVD

Le gravage de CD 48×16×48× est plus rapide que 20×10×40. En outre le fait d'avoir deux lecteur permet des copies sans passer par un fichier intermédiaire sur disque dur. L'ordinateur 2 est mieux équipé en ce domaine.

Quel ordinateur a le plus de capacités ?

On ordinateur peut souffrir de diverses limitations de capacité :

·         La plus courante, le manque de mémoire vive, ralentit énormément l'exécution de programmes utilisant beaucoup de mémoire. Cette limitation se fait généralement sentir quelques années après l'acquisition de l'ordinateur, lorsqu'on essaie d'utiliser de nouvelles versions des programmes. Et il est alors souvent trop tard pour trouver sur le marché de la mémoire vive compatible avec l'ordinateur.

·         Le manque de capacité du disque dur est commun pour les passionnés qui installent de très nombreux programmes. Elle empêche l'installation de nouveaux programmes, à moins d'effacer les anciens. Il est également possible d'ajouter un disque dur, du moins tant que des disques compatible avec la carte mère sont vendus.

·         L'obsolescence des connecteurs de la carte mère limite les possibilités de mise à jour de l'ordinateur. Les nouveaux périphériques les plus performants ne sont souvent pas compatibles avec d'anciens connecteurs.

L'ordinateur 2, qui n'a que 256 Mo de mémoire vive, est clairement limité. Une capacité de 1 Go est plus raisonnable à long terme. Il faut noter que les ordinateurs du commerce ont une capacité mémoire prévue pour le court terme.

En ce qui concerne le disque dur, 120 Go au lieu de 80 Go donne 50% de capacité en plus, ce qui n'est pas si significatif. 180 Go serait plus notable.

Au niveau des connexions, la carte mère Intel D845PESV a des connecteurs PCI 2.1, AGP 4×, ATA-100 et USB 2.0, deux connecteurs DIMM supportant jusqu'à 2 Go de DDR333. La carte mère Soltek KT400-A4 a des connecteurs PCI 2.1, AGP 4×, ATA-133, USB 2.1, trois DIMM supportant jusqu'à 3 Go de DDR400. Elle offre donc des connexions un peu plus rapides (ATA-133 contre ATA-100 et DDR400 contre DDR333) mais compatibles, donc sans capacité supplémentaire.

Conclusion des comparaisons

Les deux ordinateurs ont des performances proches, sauf pour les jeux où le second est beaucoup plus performant. Le premier ordinateur sera moins vite obsolète grâce au giga-octet de mémoire vive. Les deux ordinateurs ont les mêmes possibilités d'évolution matérielle ; il est encore possible d'ajouter de la mémoire vive et des disques durs et retarder ainsi leur obsolescence.

 Les ordinateurs sont des machines purement binaires. Autrement dit, les informations qu'ils traitent sont faites uniquement de bits. Un bit est une variable à deux états. Ces états peuvent être appelés vrai et faux, fermé et ouvert, 0 et 1… Dans la réalité physique, il s'agit de tensions électriques, par exemple 0 volt et 5 volts.

Ce bus ayant 8 fils, il permet de transmettre 8 bits simultanément du composant A au composant B ; il s'agit d'un bus 8 bits. Avec un seul fil électrique il faudrait transmettre un bit après l'autre en série, ce qui prendrait 8 fois plus de temps. Dans cet exemple l'octet 11000110 est transmis. Dans la réalité physique, de l'électricité passe dans les fils correpondant aux bits 1.

La mémoire

Une mémoire d'ordinateur est un composant très simple. C'est une table d'octets qui peuvent être lus ou écrits. Chaque octet est rangé dans un emplacement numéroté appelé adresse. Si les octets d'une mémoire ne peuvent être que lus, alors il s'agit d'une mémoire morte. S'ils peuvent être lus et écrits alors il s'agit d'une mémoire vive. Voici le schéma d'un composant de mémoire

Contrairement aux apparences, avoir à disposition uniquement des 0 et des 1 n'est pas limitatif. Tout nombre entier peut être représenté en base 2 uniquement avec des 0 et des 1. Les bits peuvent aussi représenter des informations sans rapport avec les nombres. Par exemple la lettre `A' peut être représentée par 1, `B' par 10, jusqu'à `Z' représenté par 11010 (26 en base 2).

Les ordinateurs actuels manipulent les bits par groupes de huit, appelés octets. Ainsi l'octet 11000110 peut représenter des informations de types variés, comme :

  • les nombres 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1 et 0 ;

  • le nombre 198 (11000110 en base 2 vaut 198 car 198 = 1×27 + 1×26 + 0×25 + 0×24 + 0×23 + 1×22 + 1×21 + 0×20 = 198) ;

  • le nombre -58 = (-1)×27 + 1×26 + 0×25 + 0×24 + 0×23 + 1×22 + 1×21 + 0×20 ;

  • le nombre 12,375 = 1×23 + 1×22 + 0×21 + 0×20 + 0×2-1 + 1×2-2 + 1×2-3 + 0×2-4 ;

  • le caractère Æ (convention d'encodage de caractères) ;

  • un pixel violet (convention d'encodage de couleurs).

Hors contexte, il n'est pas possible de savoir ce que l'octet 11000110 représente. S'il vient du clavier, il sera sans doute utilisé comme caractère. S'il est dans la carte graphique, alors il représente des pixels.

Les bus

Les bits circulent d'un composant à l'autre de l'ordinateur en passant par des bus. Un bus est une collection de fils électriques parallèles reliant des composants. Certains bus sont à sens unique, d'autres peuvent être utilisés dans les deux sens, mais pas en même temps afin d'éviter les collisions. Vu d'un composant, un bus par lequel les bits arrivent est une entrée ; un bus par lequel les bits sortent est une sortie ; et un bus par lequel les bits peuvent soit entrer, soit sortir, est une entrée-sortie.

Le microprocesseur

Vue matérielle du microprocesseur

Le microprocesseur est relié à chaque puce mémoire par trois bus :

  • Le bus d'adresses A permet de sélectionner l'adresse d'une donnée ou d'une instruction.

  • Le bus de contrôle LE permet d'indiquer si l'octet à l'adresse sélectionnée doit être lu ou écrit.

  • Le bus de donnée D permet de lire les données et les instructions ainsi que d'écrire des données à l'adresse sélectionnée.

L'entrée H du microprocesseur est le signal d'horloge. Ce signal donne le rythme des opérations du microprocesseur. Ce rythme est mesuré en hertz.

C'est en décodant les instructions que le microprocesseur trouve les informations qu'il doit envoyer et recevoir sur les bus. Les instructions lui indiquent également quelle opération (addition, soustraction…) il doit effectuer avec les données.

Vue logicielle du microprocesseur

Le travail du microprocesseur est répétitif :

  • lire une instruction en mémoire ;

  • traiter des données selon l'instruction ;

  • lire l'instruction suivante ;

  • traiter des données selon l'instruction suivante ;

  • et ainsi de suite…

Dans l'ordinateur, les instructions sont évidemment représentées par des bits dans la mémoire, c'est le langage machine. Les programmes sont formés d'instructions un peu comme les phrases sont formées de mots. Le fonctionnement de l'ordinateur est dirigé par les programmes exécutés par le microprocesseur.

Les données sont aussi des octets qui peuvent représenter des nombres, du texte, une image, voire même d'autres instructions.

Si par exemple une instruction demande au microprocesseur d'addionner 3 à 4, alors additionner est l'instruction tandis que 3 et 4 sont les données.

Langage de programmation

Le langage machine n'étant pas très lisible (000000010110001000000101), les informaticiens utilisent des langages de programmation afin de pouvoir écrire les programmes sous une forme plus compréhensible. Ils utilisent ensuite des programmes capables de traduire en langage machine le texte en langage de programmation.

L'assembleur est le langage de programmation le plus basique. Il représente par du texte les instructions du langage machine. À chaque instruction en assembleur correspond une instruction en langage machine et réciproquement. Comprendre l'assembleur d'un microprocesseur permet donc de comprendre son langage machine et de là son fonctionnement logiciel.

Un microprocesseur et de la mémoire vive constituent déjà un ordinateur en état de marche, mais complètement inutile. Pour pouvoir faire sortir des résultats, les rendre visibles, audibles ou autre, il faut un périphérique de sortie. C'est-à-dire un appareil capable de faire sortir des informations : écran, imprimante, modem, lecteur de disquette, haut-parleur…

Un périphérique très commun est l'écran. L'écran ci-contre n'a que 8×8 = 64 pixels. C'est tout de même suffisant pour afficher un chiffre ou un caractère. Nous voyons par exemple le chiffre 9.

Un écran affiche des signaux électriques que ni le microprocesseur ni la mémoire ne produisent. C'est pour cela qu'un contrôleur graphique se trouve entre la mémoire et l'écran.

La tâche de ce contrôleur graphique est de lire la mémoire et transformer cela en signal vidéo. Comme le microprocesseur, il est branché aux bus A et D. Il n'utilise le bus D que pour lire la mémoire. Le contrôleur envoie un signal « noir » pour les bits à 0 et un signal « blanc » pour les bits à 1.

Une portion de la mémoire contient les bits correspondant à ce qui est affiché. Comme notre écran est composé de 8 lignes de 8 pixels noirs et blancs, 8×8 bits, soit 8 octets suffisent. À la première ligne correspond l'octet 11100111,

La figure ci-contre montre un composant A relié par un bus de 8 fils à un composant B. Les flèches indiquent que ce bus est une sortie du composant A et une entrée du composant B.