Informatique I
Semestre 1Classes préparatoires – Ecole Nationale Polytechnique
Chapitre 1
Composants matériels d’un ordinateur
Instructeur : Dr. Meziane-Tani I.
Adresse de messagerie :
imane.meziane_tani@g.enp.edu.dz
Table des matières
Présentation………..1
Objectifs……….1
Exigences ……… 1
Évaluation………..1
1. Introduction ……….. 2
2. L’architecture d’un ordinateur………..2
3. Les périphériques………….2
4. L’unité centrale……….3
4.1. La carte mère………..3
4.2. La mémoire……….6
4.3 Le processeur………7
4.4. Le disque dur ……….8
Références………..9 Présentation
Ce premier chapitre donne un aperçu sur les principaux composants matériels qui composent un ordinateur. Il vise à vous familiariser avec des composants tels que le processeur, la mémoire centrale, les périphériques d’entrée sortie, etc. Ces notions reviendront souvent dans les chapitres qui suivent.
Objectifs
Ce cours a comme objectifs de:
§ Se familiariser avec les principaux composants d’un ordinateur.
§ Se faire une idée globale de l’architecture matérielle d’un ordinateur.
§ Préparer l’élève aux chapitres suivants en fournissant une sorte de glossaire des termes qui reviendront fréquemment.
Exigences
Ce cours ne requiert aucun prérequis préalable. A la fin de ce chapitre, vous devez être en mesure de :
§ Nommer les différents composants essentiels d’un ordinateur.
§ Faire la différence entre un composant de l’unité centrale et les périphériques d’entrée/sortie.
§ Décrire de façon générale le rôle et le fonctionnement de chaque composant.
§ Connaître les caractéristiques techniques de chaque composant.
Évaluation
Un QCM d’évaluation des connaissances acquises pendant ce chapitre est accessible à l’adresse suivante :
1. Introduction
Un ordinateur se compose traditionnellement d’un boîtier renfermant une unité centrale et d’un certain nombre de périphériques qui sert à communiquer avec cette unité centrale.
L’unité centrale, appelée aussi unité de traitement, désigne l’ensemble des composants qui interviennent dans le traitement des données. Ces composants sont interconnectés entre eux et le tout est mis dans un boîtier commun.
Les périphériques d’entrée/sortie sont les différents composants qui peuvent être utilisés pour fournir des données en entrée à l’unité de traitement ou bien d’en extraire les résultats (en sortie).
2. L’architecture d’un ordinateur
Un ordinateur est un dispositif qui sert à traiter des informations fournies en entrée pour en extraire d’autres informations en sortie.
Ainsi, nous pouvons déduire deux types de composants. Le premier, regroupé dans une unité centrale, renferme tout le matériel responsable du traitement de l’information tel que le processeur ou encore la mémoire.
Le second type caractérise les différents périphériques d’entrées/sorties des informations tels que le clavier (introduction de texte et de commandes), la souris, l’écran, les hauts parleurs, etc.
3. Les périphériques
Un périphérique est un matériel électronique qui peut être raccordé à un ordinateur par l'intermédiaire des interfaces d’entée / sortie
• Périphériques d’entrées : clavier, sourie, scanner
Informations en entrée
Ordinateur
Informations en
sortie
• Périphériques de sorties : Moniteur/Ecran, vidéoprojecteur, imprimante, haute parleur
• Périphériques d’entées et sorties : Ce sont des périphériques qui disposent des deux fonctionnalités tels que : Disque dur, lecteur/graveur CD, DVD, Blu-ray, clé USB, etc.
4. L’unité centrale
L'unité centrale, c'est l'organe principal de l'ordinateur, elle renferme plusieurs composants destinés au traitement et à la circulation de l'information.
Des composants tels que le processeur, la mémoire centrale, la carte mère, le boitier d’alimentation électrique, etc., sont regroupés à l’intérieur d’un boîtier et forment l’unité de traitement.
4.1. La carte mère
En anglais Mainboard ou Motherboard, c’est l’équipement qui permet de connecter l'ensemble des éléments essentiels de l'ordinateur.
Matériellement, c’est un circuit électronique imprimé parcouru par des centaines de pistes, reliant et alimentant les connecteurs et les composants électroniques spécifiques,
Système de ventilation
Disque dur
Lecteur de disque optique
Barrettes de RAM Processeur (CPU)
Carte mère Alimentation électrique
Dissipateur de chaleur
Bus
destiné à interconnecter les éléments amovibles tel que le CPU (processeur), la RAM, la carte graphique, etc.
La carte mère est composé généralement de :
- Support du processeur : l’emplacement dédié à placer le circuit imprimé qui est le processeur ainsi que son dissipateur thermique et son ventilateur.
- Des composants intégrés tels que le BIOS, le chipset, ou encore le CMOS.
- Un certain nombre de connecteurs : des connecteurs de mémoires vives, des connecteurs d’extension ainsi que des connecteurs d’entrées/sorties qui permettent la connexion des périphériques d’entrées/sorties tels que le clavier, l’écran, la souris…
Composant Image Rôle
Support du processeur Un emplacement (parfois plusieurs
dans le cas de cartes mères multi- processeurs) dédié à accueillir le processeur.
Chipset Un circuit intégré préprogrammé
permettant de gérer les flux de données numériques entre le (ou les) processeur, la mémoire et les périphériques.
Les chipsets des cartes mère récentes contiennent généralement une puce graphique et presque toujours une puce audio.
CMOS Complementary Metal-Oxyde Semiconductor : Un circuit
électronique qui conserve certaines informations sur le système (telles que l'heure, la date système et quelques paramètres essentiels du système) lorsque l’ordinateur est mis hors tension.
Le CMOS est continuellement alimenté par une pile ou une batterie située sur la carte mère.
ROM/BIOS Basic Input/Output System
Le programme basique servant d'interface entre le système d'exploitation et la carte mère.
Le BIOS est stocké dans une mémoire morte appelée ROM.
Une mémoire morte est une mémoire en lecture seule. Son contenu n’est jamais modifié.
Le BIOS utilise les données contenues dans le CMOS pour connaitre la configuration matérielle du système.
Dissipateur thermique Le processeur est généralement
surmonté d'un dissipateur thermique (appelé parfois refroidisseur ou radiateur)
Connecteur de RAM La mémoire vive se présente sous la
forme de barrettes qui se branchent sur les connecteurs de la carte mère.
Connecteur d’extension Les connecteurs d'extension (en
anglais slots) sont des réceptacles dans lesquels il est possible d'insérer des cartes d'extension (carte graphique, carte son, carte réseau), c'est-à-dire des cartes offrant de nouvelles fonctionnalités ou de meilleures performances à l'ordinateur.
Connecteurs d’entrées/sorties La carte mère possède un certain
nombre de connecteurs d'entrées- sorties regroupés sur le « panneau arrière ».
4.2. La mémoire
La mémoire est un organe capable de contenir, de conserver et de restituer de grandes quantités d’informations sans les modifier.
Il existe deux types de mémoires :
Type Caractéristiques Rôle Image
Mémoire vive RAM (Random Access Memory) Mémoire centrale
- Mémoire volatile - Peut être modifiée à
l’infini
- Son contenu est effacé lorsqu’elle n’est plus alimentée en courant électrique.
Utilisée pour stocker temporairement les
programmes (et les données) en cours d’exécution.
Mémoire morte ROM (Read Only Memory)
- Mémoire non volatile - Ne s’efface lorsqu’elle n’est plus alimentée.
Utilisée pour stocker les informations nécessaires au démarrage de l’ordinateur.
Dans ce qui suit, nous-nous intéresserons à la mémoire centrale (RAM) qui est la mémoire dont repose le principe de fonctionnement de n’importe quel système informatique.
La mémoire centrale
• Il est possible de lire et d’écrire dans une mémoire centrale. Elle est donc une mémoire vive permettant de stocker les informations dont l'ordinateur a besoin rapidement et dont il se sert souvent.
• Lorsque vous ouvrez un programme, celui-ci est stocké dans la mémoire centrale de votre ordinateur, qui dispose d'un accès beaucoup plus rapide que le disque dur.
Composition de la mémoire centrale
• La mémoire centrale contient deux sortes d’informations codées en binaire : – Des programmes
– Des données
• La mémoire centrale est organisée en bits et en mots. Chaque mot-mémoire est repéré par son adresse en mémoire centrale.
Structure interne
• Une matrice (tableau à deux dimensions) composée de lignes et de colonnes.
• L’intersection d’une ligne et d’une colonne représente un bit de mémoire.
• Condensateur : emmagasine la charge électrique. Il possède deux états :
Un bit mémoire = condensateur + transistor
– Chargé : bit = 1 – Déchargé : bit = 0.
• Transistor : permet de modifier l’état du condensateur chargé/déchargé.
Quelques définitions :
• Bit : Unité élémentaire d'information pouvant prendre deux valeurs distinctes, notées 0 et 1
• Mot : un regroupement de « n bits » constituant une case mémoire dans la mémoire centrale. Ces mots sont tous numérotés.
• Adresse : c’est le numéro d’un mot-mémoire (case mémoire) dans la mémoire centrale.
• Programme : un ensemble d’instructions préalablement codées en binaire et enregistrées dans la mémoire centrale sous la forme d’une liste séquentielle d’instructions.
• Octet : L’unité de mesure de capacité des mémoires est l’octet. Un octet = 8 bits.
• Barrette mémoire : Pour pouvoir constituer la mémoire en octets on met dans un même boitier 8 composants (appelés aussi banc ou module). Au moment de la lecture/écriture, chaque banc « livre » un bit. Les 8 bits forment l’octet.
4.3 Le processeur
Le processeur (microprocesseur ou CPU : Central Processing Unit) est le cerveau de l’ordinateur. Il permet de manipuler et de traiter des informations numériques (chiffres binaires) et d'exécuter les instructions des programmes stockés en mémoire.
Il effectue les calculs nécessaires à l'exécution des instructions et programmes.
Unités fonctionnelles du processeur
L’architecture d’un microprocesseur est très variable d’un modèle à un autre. Les principaux éléments sont regroupés dans les unités suivantes :
1. Unité de Traitement/d’instruction :
Appelée aussi unité d’instruction ou unité de calcul. Cette unité accomplit les tâches que lui a donné l'unité de commandes.
2. Unité de commande
Appelée aussi unité de contrôle. C’est l’unité qui coordonne le fonctionnement des autres unités dans le but d’exécuter une
séquence d’instructions.
3. Registres
Lorsque le processeur exécute des instructions, les données sont temporairement stockées dans de petites mémoires rapides de 8, 16, 32 ou 64 bits que l'on appelle registres.
4. Unité de gestion des Bus
C'est l'unité responsable du flux d'informations en entrée et en sortie de et vers le processeur. Exemple : les échanges de données et d’instructions avec la mémoire vive.
5. Mémoire cache
Même si la mémoire vive d'un ordinateur est très rapide, elle reste néanmoins assez lente pour un processeur. Le processeur utilise cependant une mémoire bien plus rapide mais en petite capacité de par son coût élevé.
4.4. Le disque dur
Le disque dur (Hard Disk ou HD en anglais) est un support magnétique ou électronique de stockage de données numériques.
C’est la mémoire de l’ordinateur permettant de stocker de grandes quantités d’informations et ce de manière permanente.
Les informations stockées dans le DD sont : - Le(s) système(s) d’exploitation - Les programmes installés - Les données personnelles
Types de disque dur
Type Composition Capacité Coût Durée de vie Image
électromécanique HDD (hard disk drive)
Empilement de disques
magnétiques avec tête de lecture et cerveau
commande électronique.
Très grande (~
Téra octets) Faible Elevée
Electronique SSD (solide state drive)
Ensemble de
mémoires flash Limitée Très élevé Limitée
Quelques caractéristiques techniques
• Capacité (Giga octets): Quantité de données maximale que peut contenir un disque dur.
• Taux de transfert/débit (bits/s) : quantité de données pouvant être lues ou écrites sur le disque par unité de temps.
Références
• L. Ghalouci, cours « Architecture de l’ordinateur », Université des sciences et de la technologie d’Oran, 2015.
https://www.univ-usto.dz/images/coursenligne/Cours_ghalouci.pdf
• Baptiste Pesquet, Composants matériels de l’ordinateur, http://prof.bpesquet.fr/cours/composants-materiels-ordinateur/
• Luc de Mey, Introduction à la technologie des ordinateurs, http://www.courstechinfo.be/Techno/sommaire.html
• www.commentcamarche.com
