Les éléments de base d’un micro-ordinateur

Dans ce chapitre, nous décrivons et expliquons le rôle de chaque élément de base qui compose le système. La carte mère, le processeur, le bus, la mémoire, …. Vous apprendrez à maîtriser chaque élément qui compose le système.

    1. La carte mère (mother board6 ou mainboard en anglais)

La carte mère est l’élément central de l’ordinateur. Elle est fixée au boîtier et est le support de tout un tas de cartes et autres composants dont nous parlerons bientôt. Elle permet également de diriger tous les échanges de données entre le microprocesseur et ses périphériques. Son type détermine dans une large mesure les performances auxquelles peut prétendre un PC

      1. Description de la carte mère

E:\Documents\NTEB\formation-maintenance\images\mobo.jpg

Comme vous pouvez le voir dans cette image, la carte-mère prévoit les emplacements pour tous les périphériques et autres composants nécessaires à la mise en marche d’un ordinateur. On trouve principalement :

  • Le socket pour le microprocesseur
  • Les slots des RAM
  • Les connecteurs des cartes d’extension
  • La pile CMOS
  • Etc.

Note : L’image ci-haut présente le port IDE pour le disque dur IDE qui utilise de nappes qui ont la mauvaise réputation d’accumuler de poussière. Les disques IDE deviennent de plus en plus rares au profit de disque dur SATA qui se connectent en port SATA (voir image ci-dessous)

      1. Format de carte mère

Les formats les plus courants actuellement sont les suivants :

  • ATX : format très répandu, il est conçu pour faciliter la circulation de l’air (et donc l’évacuation de la chaleur). Dimensions : 305x244 mm.
  • micro-ATX : version plus petite de l’ATX. Dimensions : 244x244 mm.
  • mini-ITX : adapté aux mini-PC. Dimensions : 170x170 mm

Le format de la carte mère aura une influence sur le choix du boîtier. Évidemment, une grande carte mère ne pourra pas rentrer dans un boîtier trop petit !

    1. Le microprocesseur (CPU7)

C’est le cœur de l’ordinateur. Il se charge de l’exécution des instructions contenues dans les programmes. Il s’insère dans un support ZIF8 encore appelé socket.

      1. Quelques caractéristiques
          1. Les cœurs (cores en anglais)

Les microprocesseurs sont pourvus des cœurs (un pour les plus anciens). Le cœur (équivalent de neurone d’un cerveau humain) est en fait une unité de calcul : c’est lui qui va faire tous les calculs demandés par votre ordinateur.

Aujourd’hui, les ordinateurs sont pourvus des processeurs à 2 cœurs (dual core en anglais), 4 ou même 8 cœurs.

Note : Attention aux dénominations parfois trompeuses des CPU. Par exemple, l’Intel Core 2 Duo est un DualCore, il a donc 2 cœurs et non 2x2 cœurs comme pourrait le laisser croire son nom. De la même façon, l’Intel Core 2 Quad est un QuadCore, qui a donc 4 cœurs et non 2x4 cœurs. Cela dit, l’Intel Core 2 Quad n’est pas tout à fait un vrai Quad Core, mais plutôt un double Dual Core (les derniers AMD FX-Series sont dans le même cas).Finalement, le mieux est de toujours regarder les caractéristiques techniques d’un CPU afin de bien savoir à quoi nous avons affaire.

          1. Fréquence

La fréquence du processeur est importante, car c’est elle qui détermine la vitesse à laquelle il fonctionne. Elle désigne le nombre d’opérations que votre processeur est capable d’effectuer en 1 seconde et est exprimée en Hertz (Hz). Aujourd’hui, on parle plutôt en Gigahertz. Par exemple, si un processeur a une fréquence de 3 GHz, il peut alors effectuer 3 milliards d’opérations à la seconde !

          1. Mémoires caches (antémémoire ou mémoire tampon)

Les mémoires cache permettent de réduire les temps de latence des différentes mémoires lors du traitement et du transfert des informations. Ce sont des mémoires extrêmement rapides. Elles sont toutes aujourd’hui intégrées directement dans le CPU (et aussi dans le HDD). On en distingue 3 :

  • Mémoire cache de 1er niveau (L1 Cache) : de loin le plus rapide, elle ne dépasse pas 512 Ko.
  • Mémoire cache de 2ème niveau (L2 Cache ou cache externe) : moins rapide que la précédente, elle peut atteindre jusqu’à 2 Mo. C’est cette mémoire qui équipe souvent les CPU.
  • Mémoire cache de 3ème niveau (L3 Cache) : pour les cartes mères les plus récentes, elle va jusqu’à 12 Mo.
          1. Types

On trouve actuellement sur le marché des processeurs 32 bits et 64 bits. Un processeur 32 bits ne peut utiliser qu’une mémoire de maximum 4 Go, par contre un processeur 64 bits permet d’utiliser une RAM ayant plus de 4 Go.

          1. Fabricants

Deux fabricants se partagent le marché des microprocesseurs. Il s’agit de

  • Intel : le plus anciens des concepteurs des microprocesseurs, il propose la gamme Pentium (I – 4, celeron), le Xeon, l’Intel core 2 Duo, … à 32 bits où à 64 bits.
  • AMD : concurrent direct d’Intel, ce dernier fabrique aussi des processeurs à 32 et à 64 bits comme les K6, l’Athlon (64), le Duron, le Phenom
          1. Le refroidissement du microprocesseur : le ventirad

Le microprocesseur est le composant qui chauffe le plus dans l’ordinateur. C’est pourquoi il a besoin d’être refroidit en permanence. Le système de refroidissement le plus souvent utilisé est le ventirad qui n’est autre que la contraction de ventilateur (très souvent appelé fun (prononcé fan)) et du radiateur (ce composant permet le transfert de chaleur depuis la CPU vers l’air qui se situe dans le boîtier de l’ordinateur).

Si vous pensez solliciter fortement votre microprocesseur pendant des longues durées (jeu, montage vidéo, compression massive et régulière de données, …), il est conseillé d’utiliser un refroidisseur alternatif (en cuivre).

Afin de faciliter la circulation de l’air entre la CPU et le refroidisseur, il est fortement recommandé d’utiliser une pâte thermique de bonne qualité.

Note : On trouve également intégré dans la CPU un composant appelé coprocesseur (FPU9) qui a pour rôle de dégager le microprocesseur d’instruction à virgule flottante et d’augmenter par conséquent la vitesse globale du PC.

    1. Le chipset (jeux de composants)

Ensemble des circuits intégrés contenu dans la carte mère. C’est donc une puce qui gère tous les flux de données entre les composants de l’ordinateur.

Le chipset comprend deux parties distinctes (on voit donc qu’il y a plutôt deux puces et non une) :

  • NothBridge (Pont Nord) : permet de relier le CPU à la RAM
  • SouthBridge (Pond Sud) : permet de relier le NothBridge avec l’horloge RTC10, etc.
    1. Les bus

Ce sont des canaux d’échange chargés de faire circuler les données et les commandes entre les dispositifs situés sur la carte-mère.

On distingue le bus interne (bus processeur ou bus système) qui relie la carte-mère, la CPU et les contrôleurs d’entrées/sorties ainsi que le bus d’extension qui permet à la mémoire et à la CPU de communiquer avec les périphériques. Ce dernier bus est géré par les contrôleurs d’entrées/sorties.

    1. La ROM BIOS11

Parlons à présent de la partie invisible de la carte-mère qu’est le BIOS.

Au démarrage de l’ordinateur, une phase très importante consiste en l’initialisation de tous les composants matériels (HDD, CPU, …) sans quoi il est impossible d’utiliser ces éléments. Toute la configuration matérielle de l’ordinateur est conservée dans une mémoire appelée ROM (pour Read Only Memory, mémoire à lecture seule) ou mémoire morte. Cette mémoire contient un micro logiciel en charge de la gestion du matériel : le BIOS.

      1. Rôles

Le BIOS permet, comme dit ci-haut, l’initialisation des composants matériels et de la vérification de leur bon fonctionnement. Si des problèmes ont été détectés, ils sont transmis à l’utilisateur sous forme de BIPS émis directement par la carte mère (le matériel n’ayant pas encore été initialisé, les haut-parleurs que vous utilisez habituellement ne sont pas prêts).

Après la phase d’initialisation, le BIOS va avoir pour rôle de chercher une séquence d’amorçage afin de lancer le système d’exploitation (Windows ou Linux). Cette séquence d’amorçage peut se trouver sur le disque dur (au niveau de la toute première section, appelée le MBR12) ou bien sur un CD ou une clé USB. Une fois cette séquence trouvée, le BIOS passe le relais au système d’exploitation.

      1. Le menu BIOS (setup)

L’accès au setup se fait généralement à l’aide de la touche F2, Echap ou autre. Vous n’avez plus qu’à consulter la documentation de votre ordinateur, ou de rechercher depuis le site du constructeur de votre BIOS sur Internet, la signification des signaux sonores.

Figure BIOS Phoenix sur mon PC Lenovo

On navigue dans les différents menus avec les touches du clavier (les actions possibles sont affichées en bas de l’écran ou à droite de celui-ci selon votre type de BIOS). Ce menu permet de régler bon nombre de paramètres, comme la date et l’heure du système mais aussi le mode de fonctionnement de vos disques durs, du CPU, etc. C’est aussi ici que vous pouvez définir l’ordre des éléments dans lequel le BIOS doit chercher une séquence d’amorçage pour lancer le système d’exploitation (menu Boot généralement). Sur les cartes mères récentes, ce menu est désormais remplacé par l’UEFI13 qui lui se pilote à la souris.

Note : Tous les systèmes d’exploitation ne supportent pas le mode UEFI, c’est pourquoi il faut le désactiver si le système ne le supporte pas.

    1. Les cartes filles

Les connecteurs internes de l’UC servent à brancher les cartes filles ou cartes d’extension. Si le rôle de la carte-mère ne varie pas quel que soit le modèle (il s’agit toujours d’une grande plaque accueillant les autres composants de l’ordinateur), les cartes filles quant à elles sont de plusieurs formes avec différents rôles.

      1. La carte graphique

  • Rôle

La principale fonction de cette carte est la sortie vidéo (ou graphique) c’est-à-dire afficher l’image à l’écran.

  1. Connectique

Les carte-mères récentes intègre des fonctionnalités vidéo, vous n’avez donc pas à vous soucier pour ça. Cependant, si vous êtes un amateur des jeux vidéo ou un infographiste, vous devez trouver une carte graphique dédiée.

La carte graphique se connecte sur un port PCIe x16 et offre les connecteurs suivants :

  • VGA (ici on utilise un câble VGA pour raccorder le moniteur à l’UC)
  • DVI
  • HDM I
  • Display Port

Note : Pour les PC portables, on peut trouver des cartes graphiques externes se branchant sur un port USB.

      1. La carte son

  • Rôle

Cette carte fille permet d’émettre et de recevoir du son.

  1. Connectique

Les cartes mères actuelles intègrent tout le nécessaire à l’émission et à la réception du son. Cependant, si besoin est vous pouvez trouver une carte son dédiée à connecter sur le port PCI ou port PCIe ou même port USB disponible sur la carte-mère.

      1. Les cartes réseaux
        1. Carte Ethernet

  • Rôle

Cette carte permet de connecter un ordinateur à un réseau (local ou non) en utilisant le câble Ethernet ou câble RJ45

  1. Connectique

À défaut d’en avoir une intégrée sur la carte-mère ou par souci d’augmenter le débit (10 Gbps ou supérieurs), la carte Ethernet se connecte sur un port PCI ou PCIe.

        1. Carte Wi-Fi

  • Rôle

Contrairement à la carte Ethernet qui permet une connexion filaire, la carte réseau sans fil permet d’avoir accès au réseau sans utiliser le câble RJ45.

  1. Connectique

Les cartes-mère des desktops ont rarement une carte Wi-Fi dédiée (celle des laptops, oui). Vous trouverez sur le marché des cartes Wi-Fi que vous pouvez connecter sur un port PCI ou port PCIe.

      1. CMOS14 RAM (puce CCF/NVRAM15)

Cette puce sert à conserver la configuration de l’ordinateur, la date et heure système, etc. Elle est intégrée dans le chipset. C’est l’unique puce contenant une mémoire RAM non volatile (NVRAM). Elle est alimentée par la pile (ou batterie) NVRAM (CMOS RAM) modèle CR2032 ayant une durée de 3 à 5 ans voire 6 ans.

    1. Le boitier (châssis)

Le boitier encore appelé « unité centrale » sert à logé la carte-mère avec toutes les cartes additionnelles ainsi que tous les autres composants de l’ordinateur (disque dur, graveur, etc). Le choix d’une unité centrale dépend du gout personnel et aussi du type de carte-mère choisie (pas une large carte-mère avec un petit boitier quoi ).

      1. Types de boitiers

  • Boitiers Shuttles

Ils occupent une place réduite dans le bureau, mais ils ont l’inconvénient à chauffer excessivement

  1. Boitiers slimline

Ce type de boitiers est réservé aux PC d’entrée de gamme

  1. Boitiers desktop

Ils se placent sous le moniteur, ils sont de type horizontal. Ils provoquent des fatigues cervicales chez l’utilisateur qui est obligé de regarder son écran en orientant la tête vers le haut.

  1. Tours

De loin les plus utilisés, ils occupent cependant de la place dans votre bureau. Elles sont verticales contrairement aux boitiers desktop. Il en existe 3 familles : mini tour, moyenne tour et grande tour.

Note : Il est très pratique d’opter pour un boitier qui propose des connexions USB, Firewire, eSata et audio en façade. À défaut de l’avoir vous pouvez trouver une baie 3,5 ou 5,25 pouces possédant toutes les connexions.

Les baies sont les emplacements prévus pour accueillir les disques durs, les lecteurs CD/DVD/BD ou autres lecteurs de cartes mémoires.

    1. Le bloc d’alimentation (power supply en anglais)

Il fournit l’énergie basse tension nécessaire pour alimenter la carte-mère et les divers éléments inclus dans l’unité centrale.

La partie arrière du bloc d’alimentation laisse apparaitre :

  • Un connecteur d’arrivée secteur ;
  • Un connecteur de sortie secteur, qui peut être utilisé pour connecter le moniteur ;
  • Un interrupteurs (commutateur) 110/220 V. Si cet interrupteur est présent, assurez-vous que l’indication 220 V est bien visible avant d’effectuer tout branchement ;
  • Une grille d’aération pour le ventilateur

Sur la partie intérieure du bloc d’alimentation, plusieurs câbles femelles peuvent directement sortir du boitier ou être disponibles via un ensemble de connecteurs à utiliser en fonction des besoins.

Bloc d

Note : Aux États-Unis, les blocs d'alimentation délivrent un courant à 110V et à 60 Hz, tandis qu'en Europe la norme est 220V à une fréquence de 50 Hz, c'est la raison pour laquelle les blocs d'alimentation possèdent la plupart du temps un commutateur permettant de choisir le type de tension à délivrer.

    1. Les alimentations continues (UPS)

Les UPS qu’on appelle aussi onduleurs permettent de palier aux problèmes de défaillance électrique.

En général, il se charge quand vous avez du courant et permet d’alimenter les matériels pendant la coupure du courent.

Il est fortement conseillé d’équiper vos installations électriques en onduleurs et aussi en stabilisateurs.

    1. Le lecteur/graveur des disques optiques (CD, DVD et Blu ray)16

On trouve actuellement trois types de disques optiques suivant leur ordre d’arriver sur le marché : les CD, les DVD et les Blu ray. Un DVD équivaut à environ sept CD et un Blu-ray représente environ cinq DVD (soit 35 CD !). Ils peuvent être inscriptibles ou réinscriptibles : CD-R ou CD-RW, DVD±R ou DVD±RW, BD17-R ou BD-RE

      1. Rôle

Un lecteur a pour rôle de lire des disques optiques et un graveur permet d’écrire des donnes sur le disque optiques. Tout graveur est un lecteur, mais un lecteur n’est forcément pas un graveur.

Pour les DVD, on ne trouve principalement plus que des graveurs. Vous n’avez donc pas à vous inquiéter de ce côté-là. Pour les BD vous avez encore à faire le choix entre un simple lecteur ou un graveur. Ils (lecteurs/graveurs) sont cependant encore chair et à vous de voir si vous en avez réellement besoin.

      1. Caractéristiques

La vitesse de lecture/écriture est notée 16x, 24x, 48x, … cela signifie :

  • 1x : débit de lecture d’un CD audio qui équivaut à 150ko/s
  • 2x : 300ko/s
  • 4x : 600ko/s
      1. Connectique

Les lecteurs/graveurs internes se connectent aujourd’hui très majoritairement en SATA. Leurs homologues externes sont quant à eux plutôt tournés vers l’USB ou le FireWire. Vous noterez que la connectique ne change pas grand-chose en termes de performances

      1. Graver un CD des données

La gravure consiste à écrire des données sur un disque (CD, DVD). Insérez le CD (ou DVD, le principe reste le même) dans votre graveur puis rendez-vous dans Ordinateur (accessible depuis le menu Démarrer).

Double-cliquez dessus pour ouvrir l’utilitaire de gravure. Windows 7 vous propose alors de donner un titre à votre disque (titrequi apparaîtra dans Ordinateur une fois le CD gravé) et vous demande de choisir entre deux options que nous allons détailler :

E:\Documents\NTEB\formation-maintenance\images\graver-disque.PNG

  • Comme un lecteur flash USB : vous permet d’utiliser votre CD comme s’il s’agissait d’une clé USB classique où vous pouvez ajouter, modifier ou supprimer des fichiers au CD, sans avoir à écraser le tout à chaque modification. Cela, autant de fois que vous le voulez et que votre CD soit réinscriptible ou non. Eh oui, cela fonctionne même avec les CD-R (et pas seulement RW).
  • Avec un lecteur de CD/DVD : c’est certainement ça l’option de gravure classique. Si le CD n’est pas RW, il ne sera utilisé qu’une fois. Et s’il l’est, il faudra écraser les données à chaque fois pour en ajouter d’autres.

Note :

  • Avec la première option, le CD ne sera lu que sur Windows
  • Retenez que l’accès au CD est toujours lent par rapport à la clé USB

Revenons à notre gravure. Choisissez l’option voulue puis cliquez sur Suivant. Ouvrez une nouvelle fenêtre de l’explorateur puis déplacez les données souhaitées dans la fenêtre de gravure

Une fois votre sélection faite, cliquez sur le bouton pour lancer la gravure. Après quelques minutes, votre disque est prêt.

      1. Gravez un CD audio

Les CD audio se distinguent des CD de données par leur capacité à être lus sur n’importe quelle chaîne Hi-fi (ou autoradio, etc.).Pour graver un CD audio, nous allons nous servir du lecteur Windows Media. Insérez le CD vierge, ouvrez le logiciel puis cliquez sur l’onglet Graver.

Déplacez les fichiers audio à graver vers le lecteur pour constituer la liste. Une fois votre liste prête, vous n’avez plus qu’à cliquer sur le bouton pour lancer la gravure. Après quelques instants, votre CD audio est terminé et vous pouvez l’utiliser dans votre chaîne Hi-fi ou votre autoradio.

Note :

  • Un CD audio contient environ 80 minutes de musique
  • Vous pouvez accéder au paramétrage supplémentaire en cliquant sur le bouton puis sur Options de gravures supplémentaires

La vitesse de gravure est un paramètre important à prendre en compte : plus elle est rapide, plus le risque de voir la gravure échouer est grand (et inversement). Et quand la gravure d’un CD audio échoue, le CD devient inutilisable et irrécupérable (saufpour un disque réinscriptible). Mais si vous possédez un graveur de bonne qualité, il ne devrait pas y avoir de problème, même à vitesse élevée.

      1. Les CD virtuels : les images ISO

ISO est le type de fichier le plus populaire des CD virtuels (mais il en existe d’autres). Au même titre que les MP3 pour les fichiers musicaux ou bien les JPEG pour les fichiers photos. Son extension est .iso : .

Si j’ai choisi de vous parler des disques virtuels, ce n’est pas pour le seul plaisir de vous apprendre de nouveaux concepts étranges (quoique ?). Non, non, il y a bien un intérêt ! En particulier, certains logiciels que vous trouverez sur Internet (ou autre) ne seront pas sous forme d’exécutables comme on l’a vu jusqu’ici mais sous forme d’images ISO (leur extension ne sera pas ".exe" mais ".iso"). Avec un exécutable, il suffit de double-cliquer dessus pour lancer l’installation. Pour une image ISO, c’est un peu différent car il va falloir l’utiliser comme s’il s’agissait d’un véritable CD.

Après avoir récupéré l’image ISO, vous aurez alors deux choix:

  • Graver l'image sur un CD. Vous transformerez alors le CD virtuel en un véritable CD, que vous pourrez utiliser comme si vous l’aviez acheté dans le commerce.
  • Utiliser l’image ISO comme un CD classique, sans pour autant avoir besoin de le graver. Et c’est là que ça devient beau ! On évite alors de "gâcher" un CD vierge et, par la même occasion, on permet aux ordinateurs ne possédant pas de lecteur CD de lire (virtuellement) des CD.

Pour graver le fichier .iso, il suffit de double-cliquer dessus puis dans la fenêtre suivante cliquez sur Graver.

Pour le lire sans le graver, il vous faut un lecteur virtuel. Il existe des logiciels de virtualisation que vous pouvez gratuitement télécharger sur Internet tels que Daemon Tools et Virtual CloneDrive.

Installez un de ces logiciels puis faites un clic droit sur le fichier .iso et cliquez sur Monter.

Après avoir "monté" l'image ISO, rendez-vous dans l'Ordinateur (depuis le menu Démarrer). Un nouveau lecteur est apparu (ici, c'est le lecteur G:), il contient votre CD virtuel :

Note : Sur Windows 8, vous n’avez pas besoin d’un logiciel tier pour virtualiser ou lire les CD virtuels. Il suffit de faire un clic droit sur le fichier puis Monter.

    1. En résumé
  • La carte-mère a 2 grandes parties : une partie visible composée des emplacements qui permettent de brancher tous les éléments visibles de l'ordinateur et une partie invisible, le BIOS
  • La carte mère est l’élément central de l’ordinateur. Elle a notamment pour rôle d'aiguiller les échanges de données entre le microprocesseur et d'autres périphériques
  • Parmi les éléments qui se branchent sur la carte-mère on peut citer : le microprocesseur qui se charge d'exécuter les instructions et les cartes filles (carte d'extensions) qui permettent d'étendre les possibilités d'un ordinateur
  • Le chipset est l'ensemble des circuits intégrés contenu dans la carte mère alors que le bus sont des canaux d’échange chargés de faire circuler les données et les commandes entre les dispositifs situés sur la carte-mère
  • Le boitier est le squelette métallique abritant ses différents composants internes de l’ordinateur
  • Le boitier en tour est le type de boitier le plus utilisé de nos jours
6. Aussi abrégé en mobo ↩
7. Central Processing Unit (unité centrale) ↩
8. Zero Insertion Force ↩
9. Floating Point Unit ↩
10. RTC : Real Time Clock ; c’est l’horloge de la carte-mère ↩
11. Basic Input/Outpu System ↩
12. Master Boot Record ↩
13. Unified Extensible Firmware Interface ↩
14. CMOS : Complementary Metal-Oxyde Semiconductor, semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire ↩
15. NVRAM : Non-Volatile RAM, RAM non volatile ↩
16. 1CD = 700 ou 800 Mo, 1DVD = 4,7 ou 8,5 Go ; 1BD = 25 ou 50 Go ↩
17. Blu-ray Disk ↩

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