L' ordinateur

Les autres éléments

Les composants
Disques durs, barrettes mémoires, cartes additionnelles, voilà sans doute pour vous un vocabulaire nouveau et souvent intrigant. Quand ces termes sont cités et que vous n'avez qu'une vague idée de leur apparence physique, de leur rôle et de leur emplacement dans votre ordinateur, cela ne facilite pas la compréhension du sujet abordé.

C'est pourquoi un petit tour rapide autour des principaux composants d'un ordinateur s'impose. C'est aussi l'occasion d'un petit historique qui pourra peut-être, au passage, évoquer chez vous des objets plus familiers :

Le premier IBM PC :



L'IBM PC (Personal Computer) n'est pas le seul ancêtre des ordinateurs personnels. Mais, le fait qu'il ait été conçu de telle sorte qu'on ait pu le modifier et construire des appareils compatibles plus performants et moins chers sur lequel n'importe quel passionné pouvait développer des applications, a permis aux entreprises, puis au grand public, de s'équiper dès le début des années 1980 de machines performantes.

À l'origine, l'IBM PC ne comportait pas de disque dur, mais simplement deux gros lecteurs de disquettes (la partie noire de l'image), l'un pour la gestion du système et les applications logicielles, l'autre pour les données créées par l'utilisateur.

Les machines modernes :



Trente ans après, l'apparence des ordinateurs a bien changé. Les performances aussi. Selon la fameuse "loi de Moore", elles doubleraient tous les 18 mois. Vraie ou simplement approximative, cette loi donne une idée de ce qui s'est passé et sans doute de ce qui nous attend ;)

On trouve ici successivement :

- Une tour classique avec en façade de haut en bas, deux logements pour les lecteurs/graveurs de CD/DVD, deux petites baies au format 3 pouces 1/2 pour d'éventuels ajouts (Lecteur de disquettes, lecteurs de cartes...) deux prises USB et des sorties casque (vert) et micro (rose) et un bouton marche/arrêt qui fait aussi office de voyant lumineux. Le reste des connecteurs se trouve à l'arrière de façon plus ou moins similaire à ce schéma :



Ce boîtier est conçu pour être disposé verticalement (Tower = tour). Vous rencontrerez parfois des boîtiers horizontaux (Desktop ou « Boîte à pizza » prévus pour la Bureautique) ou des Mini-PC (ou Barebone) comprenant moins d’emplacements supplémentaires pour les composants.

Sur certains boîtiers, une prise électrique supplémentaire sert à alimenter l’écran. Dans ce cas, il n’est jamais utile d’éteindre ce dernier. Quant à l’interrupteur général, il n’existe pas forcément sur tous les boîtiers. Pensez, si l’écran ou l’ordinateur ne s’allume pas, que tout est bien en ordre du côté des prises et des interrupteurs avant d’appeler le service après-vente.

Bien entendu, vous pouvez rencontrer une autre disposition que celle de la photo ou des cartes différentes ou supplémentaires. Notez qu’ici le son est intégré à la carte mère. Dans d’autres cas, la carte son serait disposée comme la carte vidéo ou la carte réseau.

- Un ordinateur portable qui lui, contrairement à la tour intègre un écran et un clavier. La différence essentielle réside dans le fait que les ordinateurs portables sont beaucoup moins évolutifs que les tours. Il n'y a pas d'emplacement pour les lecteurs supplémentaires et les cartes additionnelles (mais il reste possible d'y ajouter des équipements externes via les connecteurs USB).

Le Wi-fi et le Bluetooth sont en général intégrés et les connecteurs sont répartis sur le pourtour du portable. On y trouve classiquement un lecteur/graveur de CD/DVD, des prises USB, une sortie vidéo annexe, une prise Ethernet (réseau), des jacks pour un casque et un micro et d'autres connecteurs selon les modèles.

- Une tablette qui est en quelque sorte un ordinateur portable dans lequel les périphériques de saisie (Clavier, touchpad) ont été "virtualisés" et intégrés à l'écran tactile. Une véritable cure d'amaigrissement (plus de disque dur, plus de lecteur de CD/DVD, batterie de petite taille) et une connectique réduite au minimum lui permettent de passer très souvent bien en dessous des 1000 grammes !

- Un smartphone au format encore plus réduit et que l'on peut porter sur soi ou loger facilement dans un sac. La fonction téléphone est présente évidemment et selon les modèles, la plupart des fonctions que l'on attend d'un ordinateur ainsi qu'un appareil photo, un GPS, le Wifi, le Bluetooth et des capteurs spécifiques (accéléromètres, gyroscopes...) qui permettent l'utilisation d'applications originales.

L'intérieur du monstre :



Voilà l'intérieur d'une tour assez ancienne. Vu sous cet angle, cela ressemble à un sacré fouillis, le mieux est sans doute de décomposer le tout et de voir comment on passe successivement de ce type d'ordinateurs aux smartphones en passant par les portables et les tablettes.



Les alimentations :


Selon les modèles, l'alimentation des tours fournit typiquement de 230 à plus de 1000 watts sous différentes tensions (0v, +5v, +12v, –5v, -12v ) pour alimenter les cartes, les lecteurs et les disques durs. Les connecteurs pour lecteurs/graveurs CD/DVD et disques durs sont ici de type "Sata" (Sur les anciens modèles, ils étaient de type "Molex"). Il n'y a pas d'interrupteur physique relié au bouton de la façade. La mise sous tension de l'ordinateur est pilotée électroniquement par la carte mère.


Avec les batteries des portables, les différents connecteurs disparaissent. Toutes les connexions électriques sont intégrées à la carte mère. L'autonomie est évidemment relative puisqu'il faut recharger régulièrement la batterie. À ce sujet, il est très important de consulter votre documentation pour connaître la façon d'étalonner correctement la batterie et de savoir s'il faut ou non l'enlever en cas d'usage prolongé sur l'alimentation secteur.

Les batteries des tablettes et des smartphones sont encore plus petites, mais comme ces appareils sont en général moins énergivores, l'autonomie est identique, voire souvent plus importante que celle des portables.

Les cartes mères :


Image proposée par Appaloosa sur Wikimedia commons


Vous l’avez deviné sur la photo présentant l'intérieur du monstre, c’est là-dessus que tous les éléments que l’on va maintenant détailler vont se fixer, se brancher, se raccorder et être gérés par le chef d’orchestre qu’est le microprocesseur. Sur cette carte, les fonctions telles que le son et le raccordement au réseau ne sont pas présentes, il est donc nécessaire de les ajouter sous forme de cartes additionnelles.

Sur les cartes plus récentes, et a fortiori sur les portables, les tablettes et les smartphones, toutes ces fonctions seront intégrées et de plus en plus miniaturisées, la plupart du temps au détriment des performances.

Sur ce modèle (MSI 6380E) qui fait 30x24 cm, on trouve :

  • 1. L'emplacement du microprocesseur (ou socket)
  • 2. Circuits intégrés pré programmés (ou chipset)
  • 3. Emplacement pour les barrettes mémoire (RAM slots)
  • 4. Emplacement pour carte additionnelle graphique au format AGP (AGP graphic card slot)
  • 5. Emplacement pour cartes additionnelles au format PCI (PCI slots)
  • 6. Emplacement pour un modem au format CNR (CNR modem slot)
  • 7. Puce audio (Audio chip)
  • 8. Puce pour les entrées/sorties (I/O chip)
  • 9. Mémoire BIOS (Basic Input Output system). Conserve les données de base essentielles quand l'ordinateur est hors tension.
  • 10. Connecteur de l'alimentation électrique (ATX power connector)
  • 11. Connecteur pour lecteur de disquettes (Floppy drive connector)
  • 12. Connecteurs de type ATA pour les disques durs et les lecteurs de CD/DVD (ATA connectors)
  • 13. Connecteurs pour les boutons et les témoins lumineux situés en façade.
  • 14. Batterie.
  • 15. Mini haut-parleur interne.
  • 16. Connecteurs USB internes.
Notez la présence d’une batterie (14) qui va servir à conserver les paramètres du BIOS ainsi qu’à continuer à faire fonctionner l’horloge interne, intégrée dans la carte mère, quand l’ordinateur est éteint.

Par comparaison, voici une carte mère d'un smartphone vue de dessus et vue de dessous où vous pouvez deviner la présence d'une douzaine de circuits intégrés chacun d'eux ayant un rôle particulier (Wifi, microprocesseur, mémoire flash interne, décodeur stéréo, amplificateur, émetteur-récepteur...)



La flèche rouge indique l'emplacement du microprocesseur Samsung Exynos 4 Quad 4412 qui utilise la technologie ARM que nous allons évoquer maintenant.

En savoir plus sur l'intérieur d'un Smartphone.

Les microprocesseurs :



Voici quelques microprocesseurs vus de dessus et vus de dessous.

Ce composant essentiel ne sait faire que des opérations du type additions, soustractions, comparaisons, sur des séries de 0 et de 1 qu’on lui fournit. Il sait aussi restituer sous cette forme les résultats aux logiciels qui les sollicitent.

C'est par un "simple" jeu de conventions que telle valeur représentera par exemple telle lettre dans un traitement de texte ou qu’elle désignera telle couleur dans un logiciel d’affichage à l’écran ou encore qu’elle correspondra à une opération précise à exécuter dans un programme. C’est avec ce système de conventions lié à la rapidité d’exécution (plusieurs milliards d'instructions traitées par seconde) que tout devient possible.

Cette vitesse d'exécution entraîne une élévation de température dans les circuits des processeurs. C'est pourquoi on a recours, pour refroidir les circuits, à des radiateurs et des ventilateurs (l'ensemble étant appelé ventirad) de plus en plus importants.


Ce n'est évidemment pas compatible avec la miniaturisation des ordinateurs. C'est pourquoi les processeurs ARM, dotés d'une architecture plus simple, consommant donc moins d'énergie et chauffant beaucoup moins, sont privilégiés dans les tablettes et les smartphones.

Devant le succès des processeurs ARM, Intel et AMD qui utilisent l'architecture dite x86 répliquent en simplifiant à leur tour leurs processeurs pour réduire la consommation. La course à la vitesse d'exécution semble donc, pour l'instant du moins, suspendue.

En savoir plus sur les microprocesseurs

Les RAMs (Mémoires vives ou mémoires système) :


Barrette pour tour


Barrette pour portable


EDO, SDRAM, DDRAM, RAMBUS, DDR2, DDR3, DDR4... chaque année voit arriver des barrettes plus performantes, de plus grande capacité ou plus économes en énergie. 2 Giga-octets (soit environ 2 millions d'unités d’information) est une valeur minimale pour les ordinateurs récents, au jour où ces lignes sont écrites.

Le mot "octet" étant souvent utilisé en informatique, une petite explication s'impose :

Les données sont traitées sous forme de 0 et de 1 par l’ordinateur. Chaque 0 et chaque 1 représentent un bit (Binary digit = Chiffre binaire). L’être humain pouvant difficilement manipuler des valeurs comme 01010010110000101100000111, on a pris l’habitude de les regrouper par paquets de 8 (appelés octets), donc de lire des valeurs binaires comprises entre 00000000 et 11111111 (Soit entre 0 et 255 en valeur décimale). Les professionnels utilisent plutôt la notation hexadécimale plus compacte et plus facile à mémoriser, soit de 00 à FF. Mais ceci est une autre histoire...

En savoir plus sur les octets sur Wikipedia et, plus romancé, sur ExoCode.

L’octet est donc devenu l’unité de capacité servant à mesurer la taille d’un fichier, la capacité d’une mémoire ou encore d’un disque dur, etc. On parle également de kilooctets (1Ko=1024 octets), de mégaoctets (1Mo= 1 048 576 octets), de gigaoctets (1Go= 1 073 741 824 octets) et maintenant de teraoctets (1To= 1 099 511 627 776 octets). Rendez-vous dans quelques années quand il sera courant de parler de pétaoctets voire d'exaoctets, de zettaoctets et de yottaoctets...

À quoi sert cette mémoire ? Tout simplement à charger des informations (instructions ou données), à partir des mémoires de masse (disques, cédéroms...). Cela permet au microprocesseur d’effectuer les opérations que l’utilisateur ou le système lui demande par programme interposé. Pour le microprocesseur, ce sera donc un espace pour effectuer des opérations, exécuter des instructions et stocker temporairement des données et les résultats de ses calculs.

Il est très important de garder à l’esprit que ces mémoires sont des mémoires de travail volatiles et non pas des mémoires de stockage. Si vous éteignez votre machine ou si le courant se coupe, ces mémoires s’effacent et ce que vous avez créé aussi. D’où l’absolue nécessité de sauvegarder régulièrement ce que vous créez et ce que vous modifiez.

Si vous voulez ajouter de la mémoire à votre ordinateur, c'est souvent possible. Dans ce cas, faites bien attention aux spécifications données dans la documentation de votre machine. Selon les modèles, le nombre de connecteurs est différent et un détrompeur (la petite fente sur la bande des connecteurs) vous empêchera de toute façon d'installer une barrette non adaptée.

En savoir plus sur les barrettes mémoire

Guide du débutant : ajouter de la mémoire RAM sur un PC (fixe ou portable), à voir sur Olivier Huet's blog (Un fidèle du RUSh).

Les cartes additionnelles :



Si vous êtes l'heureux possesseur d'une tour et que vous disposez d'emplacements libres, vous pouvez ajouter des cartes additionnelles (Carte son, carte réseau, carte graphique...), même si ses fonctions sont déjà intégrées dans la carte mère, de façon à rendre votre PC encore plus performant. Attention dans ce cas à choisir des composants compatibles avec les connecteurs (slots) dont vous disposez.

Il existe en effet plusieurs types de slot. Historiquement sont apparus :
  • ISA (Industry Standard Architecture - bus 8bits)en 1984
  • MCA (Micro Channel Architecture)
  • EISA (Extended Industry Standard Architecture - bus 16bits) en 1988
  • VLB (Vesa Local Bus) en 1992
  • PCI (Peripheral Component Interconnect - bus 32 bits) en 1994
  • PCI-X, (extension à 64 bits du PCI)
  • AGP (Accelerated Graphics Port) en 1997
  • PCI Express ou PCIe (Peripheral Component Interconnect - Express - bus série) en 2004.
Cette liste n'est pas exhaustive, de plus, il peut exister des spécifications particulières notamment pour les PCIe. Comme pour les barrettes mémoire, lisez bien votre documentation avant de procéder à un achat.

Les mémoires de masse :

Il est habituel de faire la distinction entre d'une part les disques durs, où vont résider le système, les applications et vos documents et d'autre part les mémoires de masse pour le transport ou l'archivage des données comme les cédéroms, les clés USB etc.

En réalité, toutes les mémoires de masse, où les informations sont conservées en l'absence de courant électrique, ont vocation à servir de support aussi bien pour les systèmes que pour les applications, pour les documents de travail et pour l'archivage. C'est ce que nous allons voir maintenant.



Commençons donc par l'ancêtre des supports de masse du PC, la disquette souple (floppy disk) de 5 pouces 1/4. Comme vous pouvez le voir sur la première illustration, le tout premier IBM PC comportait deux lecteurs de disquettes. Au lancement du PC, une première disquette fournissait le système qui était recopié en mémoire vive. Il fallait ensuite insérer une disquette pour les programmes (par exemple un traitement de texte) et vos documents pouvaient être sauvegardés sur une autre disquette introduite dans le second lecteur. La capacité des disquettes utilisées sur les premiers IBM PC était de 360 Kilo-octets. Elle est rapidement passée à 1,2 mégaoctets.

Comme vous le voyez, un support identique servait aussi bien au système qu'aux applications et à vos documents. Cela demandait quelques manipulations et n'offrait que peu de capacité. C'est pourquoi les disques durs ont rapidement fait leur apparition :



Créés par IBM en 1954, les premiers disques durs étaient très volumineux et très chers. Une fois réduits à la taille de 3 pouces 1/2 et d'un prix abordable, ils ont remplacé l'un des deux lecteurs de disquettes sur les PC. Leur capacité initiale était seulement de 5 mégaoctets, soit environ l'équivalent de 5 disquettes. L'augmentation des capacités, de la vitesse de lecture/écriture et la baisse des prix par octet ont été gigantesques en 40 ans. Par exemple, la capacité a été multipliée par près de 1 000 000 !


Contrairement aux disquettes, le disque magnétisé (en aluminium, puis en verre ou en céramique) est inamovible. Il est même tout à fait déconseillé de le démonter ailleurs qu'en salle spécialisée à cause de la poussière.

Relié à la carte mère selon la norme ATA (appelée aussi IDE, EIDE, PATA pour Parallel ATA) ou SATA (Serial ATA) le disque dur, une fois installé, est une sorte de "boîte noire" pour l'utilisateur qui n’intervient pas physiquement sur cette mémoire de stockage de masse. Nous y reviendrons plus longuement dans la partie gestion du système.

En savoir plus sur les disques durs

Sur les ordinateurs portables, le disque dur est de plus en plus souvent remplacé par des cartes mémoire flash appelées SSD (Solid-State Drive). Plus rapides et plus économes en énergie, ces dernières n'avaient comme défaut que d'être chères à capacité égale par rapport aux disques durs. Actuellement la différence s'estompe et l'on commence à parler de "disques SSD" de plusieurs Téra-octets.



En savoir plus sur les mémoires SSD

Puisque le disque dur était inamovible, du moins pour un utilisateur courant, il était nécessaire de conserver un support amovible pour ajouter des applications ou sauvegarder et transporter des données. Le lecteur de disquettes est donc resté un accessoire indispensable jusqu'au milieu des années 2000. Par contre, le format des disquettes a changé rapidement :



D'une taille de 3 pouce 1/2 et d'une capacité de 720 Kilo-octets puis de 1,44 Méga-octets, ce format a résisté pendant près de 20 ans, malgré la concurrence des cédéroms :

et de leur lecteur 5 pouces 1/4.


Même si ces derniers ont rapidement évolué vers la lecture/écriture de CD, de DVD puis de disque Blu-ray, cela n'a pas détrôné la disquette qui résistait encore grâce sans doute à son coût devenu dérisoire. Il a fallu attendre le stockage sur périphérique USB (clés et disques durs) pour mettre un point final à la carrière de notre vaillante petite disquette.



Comme cela a été dit plus haut, tous ces supports peuvent contenir des données utilisateurs (sauf exception pour les cédéroms/DVD/Blu-ray non inscriptibles) ou des applications à installer et même des systèmes entiers, par exemple :
  • Disque dur bien sûr
  • Disquette DOS de démarrage système
  • Cédérom "Linux Live"
  • Linux "bootable" sur clé USB
  • Autres outils de dépannage "bootable"...
Pour être complet, il faut enfin ajouter les "petites" mémoires flash utilisées à l'origine dans les appareils photo et qui se retrouvent principalement dans les tablettes et les smartphones à usage de mémoires de masse supplémentaires :




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