De quoi est composé un ordinateur, et comment ça fonctionne.

Voyage au centre de votre unité centrale

1.1 Rappel : Unité Centrale

L’unité centrale est le boîtier principal de votre ordinateur. Dans un ordinateur portable, tous les composants sont reliés dans un même bloc.

Schéma d'un ordinateur

C’est l’unité centrale qui va jouer le rôle du cerveau et de la mémoire de l’ordinateur. Elle contient vos données, les logiciels, et tous les périphériques y sont reliés : clavier, souris, écran, enceintes…

1.2 Ouverture de l’unité centrale

Je vais maintenant vous faire découvrir l’intérieur d’une unité centrale. Si un jour vous avez besoin d’ouvrir une unité centrale, il faut d’abord éteindre l’ordinateur et suivre ces étapes :

Une fois l’ordinateur éteint, il faut mettre l’interrupteur de courant à 0. Il se trouve à l’arrière de l’unité centrale (ce n’est pas celui en facade avant). Vous pouvez ensuite débrancher le câble de courant.

L'interrupteur et le câble d'alimentation
Une fois l’ordinateur éteint, mettre l’interrupteur sur 0 et débrancher le câble

L’ouverture se fait généralement en enlevant les 2 vis de droite quand vous regardez de derrière. Sur les ordinateurs récents elles se retirent sans l’aide de tournevis.

Une vis retirable à la main

Faites ensuite glisser la façade vers l’arrière, et écartez-la de l’unité centrale.

Retirer la façade de l'unité centrale

Attention : Evitez de toucher les pistes électriques des cartes ainsi que les composants, à cause de l’électricité statique et de l’humidité de vos doigts.

2. L’intérieur de l’unité centrale

Voici une unité centrale ouverte. Nous allons passer rapidement en revue les différents éléments. Nous verrons les plus importants en détail dans les prochains cours.

L'intérieur d'une unité centrale

2.1 Le bloc d’alimentation

L’alimentation, c’est la centrale électrique de l’ordinateur. Elle reçoit le courant 230 Volts d’EDF et le converti en 12 Volts. Des câbles colorés en sortent pour aller alimenter chaque élément de l’unité centrale.

2.2 Le/Les lecteurs CD/DVD/Blu-Ray

Les lecteurs de disques : CD, DVD et même Blu-Ray (pour les plus récents) sont généralement placés en haut de l’unité centrale dans un compartiment adapté. Les lecteurs d’ordinateur ont généralement également la capacité de graver des disques vierges.

2.3 Le/Les disques durs

Le disque dur est la mémoire de l’ordinateur, qui stocke toutes les données informatiques : le système d’exploitation Windows, les logiciels, et vos données personnelles (photos, musiques, films, documents…). C’est un élément essentiel dans un ordinateur.

2.4 La carte mère

C’est la plus grande carte éléctronique de l’ordinateur. La carte mère a pour rôle de centraliser toutes les données. C’est le chef d’orchestre de l’ordinateur : tous les autres éléments d’une unité centrale y sont reliés afin de communiquer entre eux.

2.5 Le processeur

L’élément le plus important de la carte mère, et donc de l’ordinateur : le processeur est le cerveau de la machine. C’est lui qui gère tous les calculs binaires, et qui agit quand on clique, on ouvre un document, ou qu’on l’enregistre.

2.6 La mémoire vive : RAM

La mémoire RAM est une mémoire très rapide qui va servir à stocker provisoirement des informations lorsque l’ordinateur est en marche : elle sert à stocker des données utiles du système et des logiciels pendant leur fonctionnement, afin que leur exécution soit rapide.

2.7 La carte graphique

La carte graphique a pour rôle de s’occuper d’envoyer l’affichage à l’écran. Il converti les informations électriques de l’ordinateur en une image. Les cartes graphiques puissantes sont de véritables petites unitées centrales dont le rôle exclusif est de s’occuper du calcul et de l’affichage de la 3D, notamment pour les jeux vidéos, les montages vidéos et les logiciels professionnels de modélisation 3D.

2.8 Emplacements pour d’autres cartes

Des emplacements libres vous permettront de brancher des cartes supplémentaires : pour rajouter des branchements USB, une carte Wi-Fi pour avoir un réseau sans fil sur votre ordinateur fixe…

2.9 Les ventilateurs

L’électronique, ça chauffe et pas qu’un peu. Pour éviter une température digne des enfers à l’intérieur, des ventilateurs et radiateurs sont placés stratégiquement pour refroidir les composants.

Nous venons de voir un aperçu d’une unité centrale. Nous allons maintenant entrer un peu plus dans les détails, afin de bien comprendre comment fonctionne l’informatique

Disques durs et RAM

Qu’est-ce qu’un disque dur ?

Mémoires qui composent un ordinateur : les disques durs, servant à stocker les données, et la mémoire vive.

Définition Disque dur
Définition de Disque durLe disque dur est un composant d’un ordinateur. C’est la mémoire de l’ordinateur puisque son rôle est de stocker des données informatiques. Le disque dur contient le système Windows, vos programmes installés ainsi que vos données personnelles.

 Lorsque vous enregistrez un document, que vous copiez sur votre ordinateur une photo (dans le dossier Mes documents par exemple), les données sont stockées sur le disque dur. Il une grande capacité de stockage.

Comment ça marche un disque dur ? Comment les données sont-elles stockées et sous quel format ?

Très bonne question ! Voici à quoi ressemble un disque dur à l’intérieur :

Disque dur vu de dessus et dessous
Un disque dur vu d’intérieur et de dessus

Le disque dur est composé de plusieurs plateaux circulaires en aluminium empilés sur lesquels une couche magnétique est déposée. Une tête de lecture s’occupe de parcourir les disques afin de lire ou écrire magnétiquement des informations.

Selon l’intensité du magnétisme émis par la tête sur la surface, un 1 ou un 0 y est inscrit. C’est le langage binaire, composante de base de l’informatique.

Les plateaux restent constamment en rotation. Du fait qu’ils sont composés de pièces mécaniques qui bougent et qui tournent, les disques durs sont des mécanismes assez lents à lire et écrire des données.

Le disque dur stocke toute la mémoire de votre ordinateur, c’est-à-dire :

  1. Le système Windows
  2. Les logiciels
  3. Vos données personnelles

Vos données informatiques qui occupent le disque dur

Le disque dur stocke vos données, programmes et votre système Windows

Votre disque dur est listé dans l’icône « Ordinateur » de Windows. L’icône représentant votre disque porte la lettre « C: ». Si votre ordinateur possède un deuxième disque, vous aurez une icône « Disque local (D:) ».

Capture d'écran de la fenêtre ordinateur sur Windows
La fenêtre « Ordinateur » sur Windows et l’icône représentant votre disque (C:)

Un disque dur possède une très grande capacité afin d’être capable de stocker vos données, le système et les logiciels.

Aujourd’hui un disque dur atteint plusieurs To (Téra Octets) soit 1000 Go (Giga Octets) soit mille milliard d’octets. On trouve des disques dur généralement entre 500Go et 2To. C’est une capacité énorme qui vous permettra de stocker des centaines d’heure de vidéo et plusieurs milliers d’heure de musique, et quelques milliards de documents texte

Tableau d’octets et repères
To
Go
Mo
Ko
 
1000 Go
1000 Mo
1000 Ko
1000 octets
 
1 à 2To :
capacité d’un disque dur récent
1 à 15Go :
 Windows, jeu, gros logiciels
5Mo :
Musique, photos. 700Mo : film
50Ko :
Document texte
 

Les disques durs SSD

Les technologies évoluant constamment, le matériel aussi. Un nouveau type de disque dur fait son apparition et remplacera à l’avenir nos disques durs conventionnels : les disques durs SSD.

Ces disques fonctionnent à l’aide de semi-conducteurs et se passent donc de parties mécaniques, améliorant grandement la vitesse de lecture et d’écriture des données.

Disque dur externe

Le disque dur externe est un périphérique amovible que l’on branche et débranche (généralement par USB) à l’ordinateur pour faire des sauvegardes de données. Le boitier contient un disque dur comme dans un ordinateur

Disques durs dans les consoles, les démodulateurs satellite

On retrouve aussi les disques durs dans les consoles de jeu (Playstation 3, Xbox360) afin de stocker des jeux, sauvegardes… et dans les démodulateurs satellite, afin d’enregistrer films et émissions.

2. La mémoire RAM

Qu’est-ce que la RAM ?

Définition RAM

Définition de RAMLa RAM est un type de mémoire qui équipe tout ordinateur et mobile qui permet de stocker des informations provisoires. Son avantage majeur est sa capacité de lecture très rapide par rapport au disque dur et qui permet une utilisation fluide de votre ordinateur. RAM veut dire en anglais Random Access Mémory : mémoire à accès aléatoire (son but n’étant pas de ranger de l’information mais d’y accéder rapidement et provisoirement)

On a vu précédemment que les disques durs possèdent de grandes capacités de stockage, mais du fait de leur architecture mécanique, leur vitesse en lecture/écriture est plutôt lente.

C’est là que la RAM intervient : ces fines barrettes de mémoire ont une capacité beaucoup moindre que le disque dur, mais une très très grande rapidité de lecture/écriture.

La RAM vient en complément du disque dur.

A quoi elles servent mes barrettes de RAM ? Quand vous allumez Windows, les données dont il a besoin pour fonctionner se chargent dans la RAM, pour pouvoir y accéder en un clin d’oeil selon besoin. Pareil lorsque vous lancez un logiciel : vous observerez qu’il met quelques secondes pour se charger : le logiciel se charge dans la RAM. Ensuite l’utilisation du logiciel est fluide et instantanée.

Prenons l’exemple d’un jeu vidéo automobile. Vous choisissez d’abord votre véhicule, votre circuit et vous lancez la partie. Vous tombez sur un écran de chargement qui durera plus ou moins longtemps.

L’ordinateur va en fait charger les données nécessaires dans la RAM : votre véhicule, le circuit, vos concurrents afin d’avoir un jeu fluide, et déchargera ces données à la fin de la course.

C’est la même chose pour tout ce qu’il se passe sur Windows :

Chargement d'un programme dans la RAM

  1. Vous double-cliquez sur Excel par exemple
  2. Un écran de chargement apparait, et votre curseur de souris indique qu’il est occupé
  3. L’application apparait : elle est chargée dans la RAM.

Conseil : Si votre ordinateur est long à s’allumer, ou à ouvrir un logiciel, c’est probablement parce qu’il n’a pas suffisamment de RAM

Différence fondamentale avec un disque dur

Pour conclure donc : le disque dur sert à stocker un grand nombre de données, mais en contrepartie il est long à les lire et les écrire.

La RAM vient résoudre ce problème : c’est une mémoire très rapide qui stocke des données essentielles à l’ordinateur de manière provisoire, qui s’effacent lorsque l’ordinateur s’éteint.

le Processeur est le cerveau de l’ordinateur

Il organise les echanges de données entre les différents composants (disque dur, mémoire RAM, carte graphique) et qui fait les calculs qui font que l’ordinateur interagit avec vous et affiche votre système à l’écran. Sa puissance est exprimée en Hz, aujourd’hui un processeur attend les 3Ghz (Giga, milliards) et certains ordinateurs sont équipés de plusieurs proecesseurs.

Le processeur est une puce électronique d’environ 4cm de côté et quelques millimètres de hauteur qui chauffe beaucoup car très sollicité. Il est surplombé d’un radiateur : de fines lamelles métalliques qui vont capter la chaleur émise par le processeur et encore au dessus un ventilateur qui va évacuer cette chaleur.

Le processeur, ventilateur et radiateur
Le processeur, le radiateur et le ventilateur superposés

1.2 Puissance de calcul

La puissance de calcul d’un processeur est exprimée en Hertz. Aujourd’hui les processeurs sont capables d’atteindre plus de 2Ghz (Giga Hertz = Milliards de Hertz) soit plusieurs milliards de calculs par seconde.

Cependant, à force de miniaturiser les composants informatique, les processeurs ont atteint leur limite. Aujourd’hui les ordinateurs sont donc équipés de plusieurs processeurs qui fonctionnent en parallèle afin d’augmenter la puissance.

1.3 Principaux acteurs du marché

Les deux principaux constructeurs de processeurs actuellement sont AMD et Intel.

Intel a été crée en 1968 et c’est actuellement le premier constructeur mondial de processeurs.
AMD a été fondé en 1969 en Californie, c’est le deuxième constructeur mondial de processeurs.

Processeurs AMD et Intel

La carte mère

2.1 Qu’est-ce qu’une carte mère ?

La carte mère est une carte électronique permettant d’interconnecter tous les circuits imprimés d’un ordinateur entre eux. C’est la plus grosse carte de l’ordinateur qui va centraliser toutes les données et les faire traiter par le processeur.

La carte mère et ses connexions aux autres cartes

La mémoire RAM et le processeur sont directement branchés sur la carte mère. Les autres cartes sont reliés par des bus de données, chargés de faire transiter les informations. C’est le cas du disque dur et du lecteur CD/DVD par exemple.

Les branchements USB, pour le clavier et la souris, pour le réseau qui se trouvent à l’arrière de l’unité centrale, sont directement implantés sur la carte mère.

La carte mère gère également le son et la connexion au réseau par un câble.

2.2 Carte mère et processeur

Pour comparer a un être humain on peut dire que la carte mère est le système nerveux de l’ordinateur, le processeur est le cerveau, le disque dur est la mémoire à long terme et la RAM la mémoire à court terme.

Voyons maintenant ce qu’il se passe dans votre ordinateur lorsque vous demandez à un logiciel de s’ouvrir.

Cheminement d'une information dans l'ordinateur

  1. Vous ouvrez un logiciel à l’aide de la souris
  2. Le processeur demande au disque dur de lire les données du logiciel
  3. Et les stocke dans la RAM, pour y avoir accès rapidement
  4. Le processeur envoie les données à la carte graphique qui va les convertir en un affichage
  5. transmis votre écran.

 

L’affichage de Windows à l’écran

La première utilité d’une carte graphique, c’est de convertir les informations numérique de l’ordinateur en un affichage compréhensible par l’homme : des boutons, des icônes, des fenêtres, bref tout ce que Windows nous montre. C’est pour cette raison que dans la plupart des cas, une petite carte graphique suffit largement au plus grand nombre d’entre nous.

Certains ordinateurs sont dépourvus de carte graphique à proprement parler, mais possèdent un « chipset », une puce pas très puissante qui va gérer l’affichage. Dans beaucoup de cas c’est largement suffisant.

La carte graphique permet d'afficher Windows à l'écranLa carte graphique permet d’afficher Windows à l’écran

 Le montage vidéo

La carte graphique peut s’avérer très utile lorsque vous faites du montage vidéo. Le montage d’une vidéo est une activité gourmande en termes de ressources à un ordinateur et la carte graphique peut aider dans cette tâche. Une fois un montage terminé, il faut « encoder » la vidéo, c’est à dire que l’ordinateur va générer le fichier du film ainsi monté. C’est une opération très lourde qui nécessite un ordinateur assez puissant et une bonne carte graphique.

Adobe Premiere Elements : logiciel de montage vidéo
Parmi les logiciels de montage vidéo sur Windows on retrouve Adobe Premiere elements

Sur Windows, vous retrouvez gratuitement Windows Movie Maker. En logiciels simples d’utilisation il existe Adobe Premiere elements. Parmi les logiciels professionnels on retrouve Adobe Premiere, After Effect…

Les jeux vidéo

L’intérêt des cartes graphiques prend son ampleur si vous souhaitez jouer à des jeux vidéo sur votre ordinateur : Etant de plus en plus vastes et de plus en plus réalistes, les jeux sont très gourmands en puissance.

Contrairement à une console : Xbox, Playstation… qui possèdent une configuration matérielle fixe jusqu’à la prochaine génération de consoles, les éditeurs de jeux sur ordinateur ne sont pas limités donc chaque nouveau jeu demandera davantage de puissance à votre ordinateur que le précédent, d’où le fait que l’on peut se retrouver en moins d’un an avec une configuration matérielle dépassée.

Image du jeu Crysis 2
Image tirée du jeu vidéo Crysis 2

La Création 3D

Dans le domaine professionnel, les cartes graphiques ont toute leur importance : Architectes, Ingénieurs créant des pièces mécaniques, créateurs d’automobiles, créateurs de films d’animation (comme Shrek), de jeux vidéo… ont tous besoin de cartes puissantes afin de créer des choses toujours plus détaillées et complexes.

Le logiciel cinema 4D
Le logiciel de création 3D : Cinema 4D

Les principaux constructeurs de cartes graphiques

Nvidia est l’un des plus grands fournisseurs de cartes graphiques au monde pour PC (ordinateur personnel), que ce soit des cartes « chipset » aux cartes graphiques pour les « gamers » (gros joueurs de jeux vidéo sur PC).

cartes graphiques nVidia Geforce
Des produits Nvidia, la gamme GeForce est celle qui a rencontré le plus de succès.

La société a été fondée en 1993 à Santa Clara et aujourd’hui des centaines de millions de cartes graphiques ont été vendues dans le monde, pour les PC et les consoles. Les cartes deviennent tellement puissantes que ce sont de vrais petits ordinateurs à elles seules.

AMD-ATI, devenu désormais AMD, est le principal concurrent de Nvidia. fondé en 1985 au Canada. ATI est racheté par le géant AMD en 2006, fabricant de matériel informatique et notamment de processeurs.

cartes graphiques nVidia Geforce
Des produits AMD, la gamme Radeon est celle qui a rencontré le plus de succès.

C’est l’éternelle guerre entre AMD et Nvidia, qui chaque année sortent de nouvelles technologiques et des cartes graphiques toujours plus puissantes, repoussant davantage le réalisme. On remarquera que le design des cartes graphique est très travaillé (malgré le fait qu’elles se trouvent dans une unité centrale, donc on ne les voit pas).

Connectiques de cartes graphiques

Il existe plusieurs types de branchements pour relier votre unité centrale, donc votre carte graphique, à votre écran.

La connectique VGA (Video Graphic Array), de couleur bleue, est le plus ancien des branchements d’un ordinateur. Encore beaucoup d’ordinateurs possède ce type de branchement.

Le DVI (digital visual interface), de couleur blanche, est le remplaçant du VGA, et permettant de meilleures performances d’affichage à l’écran (surtout utile pour la vidéo et les jeux). Si votre carte graphique et votre écran possèdent ce branchement, préférez-le au VGA.

le HDMI est un branchement universel faisant référence à la Haute Définition, que nous avons vu dans le chapitre précédent, et visant à remplacer la Péritel. Un branchement HDMI sur votre ordinateur vous permettra de le relier très facilement à un écran de télévision, afin de regarder les films de votre ordinateur sur votre téléviseur.

Le multi-écran Les cartes graphiques équipées de plusieurs branchements, par exemple 2 DVI ou un DVI et un VGA offrent la possibilité de brancher 2 écrans sur le même ordinateur afin d’étendre l’espace de travail Windows, ce qui peut s’avérer très pratique pour ceux qui travaillent avec beaucoup de fenêtres ouvertes.

Dual Screen : multi-écran Windows
Exemple de multi-écran : 2 écrans branchés sur le même ordinateur. En anglais : Dual Screen