View source for Anatomie d'un ordinateur

[[ File:953px-Personal computer, exploded.svg.png|400px|link=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Personal_computer,_exploded.svg]]

== Concepts fondamentaux ==

Toutes les machines ressemblant de près ou de loin à un ordinateur, c'est-à-dire permettant d'installer des logiciels et de les faire fonctionner, ceci incluant les smartphones, les serveurs web, les raspberries<ref>Raspberry Pi, https://www.raspberrypi.org/</ref>, etc,, utilisent le même type d'agencement matériel.

== Carte mère ==

[[File:Motherboard-diagram-01.jpg|400px|link=https://www.build-your-own-computer.net/motherboard-diagram.html]]

La base est un circuit imprimé appelé carte mère. C'est elle qui va permettre à tous les autres composants de communiquer entre eux. Dans les ordinateurs de type ''tour''<ref>Voir la définition deComputer case sur  [[wikipedia:Computer_case|wikipédia]].</ref>, les composants sont en général interchageables, au contraire des ordinateurs portables et des smartphones dans lesquels la majorité voir tous les composants y sont soudés dans le but de gagner un maximum de place et de poids.

Chaque zone de la carte mère est dédiée à un type de composant. Un code couleur rends en général relativement aisé l'assemblage des différentes pièces.

La carte mère a par défaut un petit processeur contenant un programme qui est lancé automatiquement à l'allumage. Ce programme  est en général appelé BIOS<ref>BIOS,  Basic Input/Output System, voir [[wikipedia:BIOS]]</ref>, même si il est maintenant couramment remplacé par l'UEFI<ref>UEFI,  
Unified Extensible Firmware Interface, voir [[wikipedia:Unified_Extensible_Firmware_Interface]]</ref>. Le rôle de ce programme est  de vérifier la présence des composants à l'allumage et de lancer l'OS<ref name="os">OS, Operating system, voir [[wikipedia: Operating system]]</ref>.

== Alimentation ==

[[File:Ordinateur-bloc d'alimentation.jpg|300px]]

L'ensemble des composants internes d'un ordinateur fonctionne grâce à du courant continu<ref>Voir la définition du courant continu sur [https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_continu wikipedia]</ref>, alors que le courant disponible via le réseau de distribution est de l'aternatif<ref>Voir la définition du courant altérnatif sur [https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_alternatif wikipedia]</ref>. Le courant domestique est beaucoup trop puissant pour l'électronique, il doit donc être converti pour pouvoir faire fonctionner les composants. Cette tâche est assurée par le bloc d'alimentation, qui fournit différents voltages en courant continu: 3.3 volts, 5 volts et 12 volts.

[[File:Ordinateur alimentation voltages.jpg|200px]]

La puissance de l'alimentation doit être ajustée en fonction des composants. Une carte graphique ou un processeur puissant vont par exemple consommer beaucoup plus de courant que leurs équivalents bas de gamme.

Pour plus d'information, voir [[wikipedia:Power_supply_unit_(computer)]].


[[File:DellBatteries zps8abae4d8.jpg|300px]] [[File:800px-Expanded lithium-ion polymer battery from an Apple iPhone 3GS.jpg|300px]]

Dans le cas d'une machine portable, l'approvisionnement en courant des composants est assuré par une batterie embarquée. Comme le montrent les deux images ci-dessus, les batteries sont soit une accumulation des piles standards, soit constituées de cellules plus larges ressemblant à des sachets d'aluminium. Comme pour les alimentations, les batteries doivent être adaptées à la consommation des composants.

== CPU ==

Le processeur central (Central Processing Unit) est le coeur de la machine. C'est lui qui effectue la majorité des opérations relatives à la gestion des applications, du matériel ou des droits d'accès. C'est à travers lui que l'OS<ref name="os"/> fait fonctionner les programmes, sauve les documents, récupère les flux réseaux ou les entrées utilisateurs (souris et clavier entre autres) ou envoie les images à afficher à l'écran.

Leur taille et forme ainsi que le nombre de dents sur leur semelle varie en fonction des marques et de leur fonctionnalité.

'''Processeur'''

[[File:750px-AMD Phenom II X4 840 (HDX840WFK42GM) CPU-top oblique PNr°0373.jpg|400px]]

'''Connecteurs''', vue du dessous.

[[File:Processor-298666 960 720.jpg |400px]]

La partie métallique est une coque protégeant des milliards de transistors microscopiques. Ci-dessous, vue interne de 2 processeurs anciens photographiés au microscope.

[[File:AMD 8088 die.JPG|300px]] [[File:Intel Pentium 120 MHz P54CS die.JPG|310px]]

=== Cycle ===

Un processeur est une machine à calculer rapide mais pas très subtile. Le nombre d'opération effectuables ''nativement'' par un processeur est relativement réduit, voir la notion de ''instruction set''<ref>Instruction Set, https://www.computerhope.com/jargon/i/instset.htm</ref> et les spécifications de la norme  [https://en.wikipedia.org/wiki/X86_instruction_listings x86]. Ces opérations simples, des additions, des comparaisons, des sauts dans la mémoire, etc., sont la base du langage  des machines et c'est à travers lui que nous manipulons de la vidéos, du son, du texte et tout autre medium numérisé. 

Pour compenser son étroitesse d'esprit, il va très vite pour effectuer ces opérations. Pour avoir un ordre d'idée, un processeur cadencé à 3Ghz effectue 3.000.000.000 cycles par secondes<ref>https://software.intel.com/en-us/forums/intel-isa-extensions/topic/289949</ref> et est donc d'effectuer 3 milliards de ces instructions basiques à la seconde. ''À défaut d'avoir une tête, il faut avoir des jambes'' me disait ma grand-mère.

Cette vitesse est exprimée en hertz (nombre de cyles par secondes) et se retrouve dans les fiches techniques sous le nom '''fréquence'''.

=== Coeurs ===

Les CPU modernes sont de plus en plus souvent ''multi-coeurs''. Par opposition à un processeur ''mono-coeur'', qui ne peut accomplir qu'une seule opération par cycle, un processeur ayant 4 coeurs pourra en accomplir 4 dans le même temps. Un CPU fonctionnant 3Ghz et ayant 4 coeurs pourra donc traiter 12.000.000.000 d'instructions par secondes. Le gain n'est pas exactement de 400% puisqu'une partie des calculs doivent servir à synchroniser le travail fait en parallèle.

'''Coeurs physiques''': il s'agit de parties identifiables physiquement dans le processeur. Dans l'image ci-dessous, on peut voir 5 coeurs dífférents en jaune.

[[File:Tegra 3 cpu.jpg|400px]]

Il s'agit donc ici d'un processeur constitué de 5 processeurs plus petits. 

'''Coeurs logiques''': certains processeurs sont conçus pour optimiser le traitement des instructions au sein d'un même coeur. On parle alors de coeurs logiques.

'''Remarque''': Avoir une pléthore de coeurs ne garantit en rien un bond de performance de vos applications. Une application doit intégrer à son fonctionnement le parallélisme pour tirer profit de l'architecture mutli-coeurs et voir ses performances augmenter. Dans le cas contraire, seul l'OS en tirera profit, vous permettant de faire fonctionner plusieurs applications simultanément sans ralentissement. Les moteurs de jeux vidéos mainstream sont à cet égard extrêment bien pensés.

=== Autres aspects ===

Le CPU étant capable de traiter n'importe quel type d'information,  il peut prendre en charge le rendu graphique quand aucune carte graphique n'est présente sur la carte mère. 

D'autres aspects rentrent en compte dans les performances d'un CPU, comme les niveaux de caches, la mémoire interne ou la vitesse des bus. La page [[wikipedia:Central_processing_unit|wikipédia]] et ses sous-pages vont permettront de vous familiariser avec ces différents aspects.

Vous pourrez trouver ici un [https://www.topachat.com/comprendre/choisir-processeur.php guide d'achat] vous expliquant en détails les différents paramètres à prendre en compte lors du choix de votre CPU.

== RAM ==

[[File:PS2 RAM Module.jpg|500px]]

Une barette de RAM. Elles sont reconnaissables par la présence d'une série de petits composants rectangulaires noirs, d'une large bande de connecteurs cuivrés  ainsi qu'à l'encoche arrondie.

La '''Random Access Memory'''<ref>Définition du terme RAM sur [[wikipedia:RAM|wikipedia]].</ref>, appelée en français la mémoire vive ou encore la mémoire de travail fonctionne en symbiose avec le CPU. Le CPU a une quantité de mémoire interne (à l'intérieur du CPU, oui) beaucoup trop limitée pour couvrir les besoins d'un utilisateur standard. Il est donc obligé de décharger les informations traitées et de charger les nouvelles informations à traiter à partir d'une mémoire ''externe''. La RAM est cette zone tampon dans laquelle le CPU peut venir puiser intensivement. Par rapport à d'autres support de mémoire, la RAM est optimisée pour maximiser la vitesse de lecture et d'écriture et de ce fait permet au processeur de ne pas devoir attendre que les informations dont il a besoin soient lues, ou qu'il doive attendre que la mémoire ait fini d'écrire.

Cette vitesse de lecture et d'écriture de la RAM a un revers assez handicapant si elle était la seule mémoire de la machine: elle ne fonctionne que sous tension. c'est-à-dire qu'une fois le courant coupé, les informations qui y étaient stockées sont irrécupérables.

Les performances de la RAM sont en général décrites avec deux paramètres: sa vitesse de transfert et sa capacité de stockage. Au plus le transfert est rapide, au plus les opérations de calcul intensif seront rapides puisque le CPU ne devra pas attendre les informations et pourra fonctionner à 100% de ses capacités. Au plus il y a de places dans le RAM, au plus on pourra ouvrir de fichiers et de logiciel en même temps et au plus rapide sera le passage de l'un à l'autre.

Il est important de comprendre que tout fichier ou logiciel ouvert dans un OS est chargé dans le RAM, tout comme l'OS et tous ses sous-programmes.Les OS modernes devenant de plus en plus gourmands en CPU pour faire fonctionner des dizaines d'applications et de services en parallèles, ils sont devenu tout aussi gourmands en RAM.

Ce type de mémoire est appelée '''volatile'''.

== ROM ==

La '''Read Only Memory'''<ref>Définition du terme ROM sur [[wikipedia:ROM|wikipedia]]</ref>, est appelée en français mémoire morte, en opposition à la RAM qui semblerait plus vivante , ou encore support de masse, bien que dans ce cas on parle du matériel et non de la fonction, Elle a le gigantesque avantage de pouvoir conserver une information sans courant. Comme peu d'utilisateurs appréciaient de devoir réécrire leurs programmes et tous leurs fichiers sur leur ordinateur à chaque allumage, l'industrie a juger utile de développer des composants permettant un stockage ''pèrenne'' des informations.

Les support de stockages impliquent de devoir déformer de la matière durablement pour y inscrire les informations. Ils sont donc beaucoup moins rapides que la RAM. Bien que leur rapidité soit un des arguments de vente, l'information la plus importante concernant ce type de support reste leur capacité, aujourd'hui couramment exprimée en GigaBits<ref>Voir [[Les_unités_en_informatique]] pour la définition des unités en informatique</ref>.

Il existe de nombreux types de support de stockage ROM, dont certains sont aujourd'hui quasiment oubliés, vu leur faible capacité ou l'abandon de la technologie.

En opposition à la RAM, tous ces types de support sont '''non-volatiles'''.

=== Bande magnétique ===

[[File:800px-DSS1 Tape FrontView.jpg|400px]]

Un des tout premiers supports de stockage utilisés en informatique est la bande magnétique, la même technologie que les K7 audio. La lecture et l'écriture nécessitant l'enroulement de la bande magnétique, ces opérations sont beaucoup plus lentes que sur les supports plus récents. Elles sont toujours utilisées par l'industrie, notamment dans les datacenters de Google, pour des raisons de fiabilité et de durée de vie<ref>[http://www.overlandstorage.com/blog/?p=323 Ten Reasons Why Tape Is Still The Best Way To Backup Data]</ref>.

=== Disquette ===

[[File:Diskette ubt.jpeg|300px]]

Quasiment oubliées aujourd'hui, les floppy disks<ref>Floppy disk, also called a floppy, diskette - [[wikipedia:Floppy_disk|wikipedia]]</ref> ont été massivement utilisées durant la fin du XXème siècle, dû à leur faible coût et à leur rapidité. Elles disparaissent avec l'apparition de l'USB et aussi en raison de leur capacité de stockage insuffisante.

=== Clés USB ===

[[File:800px-SanDisk Cruzer Micro.png|400px]] [[ File:501px-Usbkey internals.jpg|300px]]

Les '''Universal Serial Bus<ref>Définition de USB sur [[wikipedia:USB|wikipedia]]</ref> flash drive''' pour être complet, ou USB flash drive en anglais et clé USB sont sans doute le supports de stockage le plus connu, en grande partie parce qu'il permet d'identifier physiquement l'objet contenant les données à transférer d'une machine à l'autre. Elles apparaissent sous cette forme en 2000. Bien qu'elles soient limitées en vitesse par les capacités de l'USB, elle peuvent néanmoins se substituer à un disque dur interne et contenir un OS complet. On parle dans ce cas de clé ''bootable'', servant la plupart du temps à installer l'OS sur le disque dur interne de la machine.

[[File:Micro sd card adapter white background elecom memory-1164339.jpg|200px]]

On retrouve les retrouve sous de nombreuses autre forme dans les appareils photographiques, les caméras vidéo, les enregistreurs, smartphones, etc.

On désigne cette famille de support '''flash drive'''<ref>[[wikipedia:Flash_drive]]</ref>, ceci incluant les [[#SSD|SSD]]!

=== Disque dur ===

Le disque dur interne s'est progressivement imposé comme standard en micro-informatique. Il est présent dans la grande majorité des ordinateurs portables, de type tour ou des téléphones portables.

Il existe aujourd'hui deux grandes familles: les disques optiques et les disques ''flash''.

==== HDD ====

[[File:Internal-hard-drive.jpg|400px]] [[File:627px-Laptop-hard-drive-exposed.jpg|400px]] [[File:HDD-opened.jpg|400px]]

Un '''Hard Disk Drive'''<ref>La traduction française la plus fidèle de HDD serait un ''lecteur de type disque dur'' - [[wikipedia:Hard_disk_drive]]</ref> est composés de disques métalliques superposés entre lesquels se déplacent mécaniquement des têtes de lectures, à la manière d'un tourne-disques. La surface de chacun des disques est composées de millions de petites zones autonomes pouvant être ''allumées'' ou ''éteintes'' magnétiquement. La technologie étant bien maîtrisée et largement répandue, ces disques sont peu coûteux en comparaison de leur capacité de stockage. Quand ils ne sont pas utilisés comme disque principal, on les retrouve souvent dans les machines pour le stockage de fichiers volumineux (films, jeux, etc.).

Tout comme les bandes ou les disquettes, les HDD sont des supports magnétiques. Ils craignent donc les champs magnétiques, qui perturbent les informations qui y sont stockées. Le micro-onde, les tubes cathodiques, les enceintes audio ou les aimants sont donc à éviter si vous ne voulez pas retrouver de la purée binaire sur vos disques.

==== SSD ====

[[File:SSD-samsung.jpg|400px]] [[File:SSD-internal view.jpg|400px]]

Basé sur la même technologie que les clés USB, le '''Solid State Drive'''<ref>[[wikipedia:Solid-state drive]]</ref> est une technologie datant des 90 mais qui ne se répand dans le grand public qu'au début du XIXème siècle. Leur fonctionnement est complètement différent d'un HDD. En effet, un SSD n'a plus aucune partie mécanique et ne nécessite donc pas de moteur pour écrire ou lire des informations. L'ensemble de la mémoire est disponible instantanément, ce qui en fait des disques durs idéaux pour le fonctionnement de l OS, qui va pouvoir s'appuyer sur cette rapidité de lecture pour lancer rapidement les programmes. Un autre grand avantage pour les machines portables est qu'ils craignent beaucoup moins les chocs que les disques mécaniques. 

Ces belles qualités du SSD ne doivent pas faire oublier qu'ils ont un nombre limité d'écriture. Ils sont aussi moins durables que les HDD quand ils ne sont pas sous tension. Voir à cet égard ce [[wikipedia:Solid-state_drive#Comparison_with_other_technologies|tableau comparatif]].

Leur coût reste encore aujourd'hui relativement élevé.

=== Notes ===

[[File:Megadrive no shadow.jpg|400px]]

Les consoles de jeu vidéo à cartouches, telle la Super NES<ref>La Super NES, ou Super Famicom au USA et au Japon, est une console de jeu vidéo datant de 1990 - [[wikipedia:Super_Nintendo_Entertainment_System|wikipedia]]</ref>, la Mégadrive<ref>La Sega Megadrive, ou Sega Genesis au USA, est une console de jeu vidéo datant de 1988 - [[wikipedia:Megadrive|wikipedia]]</ref> ou la NeoGeo<ref>La NeoGeot AES est une console haut de gamme conçue par SNK - [[wikipedia:Neo_Geo|wikipedia]]</ref>  sont de bons exemples des limitations d'un ordinateur sans mémoire interne. Le circuit imprimé ne contenait qu'un logiciel basique (le BIOS) qui allumait les composants et affichait un logo de la marque sur l'écran cathodique lorsqu'aucune cartouche n'était insérée. Aucune fonctionnalité de modification de la ROM n'ayant été prévue par les constructeurs, ses consoles n'avait aucune utilité en l'absence d'une cartouche de jeu. La cartouche contenait le logiciel et des espaces mémoires pour le stockage des scores. Cette architecture a l'avantage d'être beaucoup plus robustes sur la durée puisque aucune erreur logicielle ne pouvait survenir.

== GPU ==

[[File:Nvidia video card-1387035.jpg|400px]]

== Références ==

<references/>

[[Category:Course]]
[[Category:Initiation informatique]]
[[Category:Informatique]]