Architecture des ordinateurs : Cours complet

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Ordinateur
Ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme binaire, c’est-à-dire
sous forme de bits. Ensemble de composants électroniques modulaires, c’est-à-dire des composants
pouvant être remplacés par d’autres composants ayant éventuellement des caractéristiques différentes,
capables de faire fonctionner des programmes informatiques.
• Mainframes (en français ordinateurs centraux) : ordinateurs possédant une grande puissance de calcul,
des capacités d’entrée-sortie gigantesques et un haut niveau de fiabilité. Utilisés dans de grandes
entreprises pour effectuer des opérations lourdes de calcul ou de traitement de données
volumineuses.
• Ordinateurs personnels ou PC (Personal Computer):
- Les ordinateurs de bureau (en anglais desktop computers), composés d’un boîtier renfermant une
carte mère et permettant de raccorder les différents périphériques tels que l’écran.
- Les ordinateurs portables (en anglais laptop ou notebooks), composé d’un boîtier intégrant un écran
dépliable, un clavier et un grand nombre de périphériques incorporés.
- Les tablettes PC (en anglais tablet PC), composées d’un boîtier intégrant un écran tactile ainsi qu’un
certain nombre de périphériques incorporés.
- Les centres multimédia (en anglais Media Center), représentant une plate-forme matérielle,
destinée à une utilisation dans le salon pour le pilotage des éléments hifi (chaîne hifi, téléviseur,
platine DVD, etc.)
- Un smartphone ou téléphone intelligent, est un téléphone mobile évolué disposant des fonctions
d’un assistant numérique personnel, d’un appareil photo numérique et d’un ordinateur portable. La
saisie des données se fait le plus souvent par le biais d’un écran tactile ou, plus rarement d’un
clavier ou d’un stylet.

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Constitution d’un ordinateur
• Architecture de Von Neumann : modèle pour un ordinateur qui utilise une structure de stockage
unique pour conserver à la fois les instructions et les données demandées ou produites par le calcul.
Elle décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes :
- L’unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en anglais) ou unité de traitement : son rôle est
d’effectuer les opérations de base
- L’unité de contrôle, chargée du « séquençage »
- La mémoire : contient à la fois les données et le programme qui indiquera à l’unité de contrôle quels
sont les calculs à faire sur ces données.
La mémoire se divise entre
➢ mémoire volatile (programmes et données en cours de fonctionnement)
➢ mémoire permanente (programmes et données de base de la machine).
- Les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur
• Les éléments constitutifs d’un PC
Un ordinateur est généralement constitué au minimum :
- d’une unité centrale composée d’un boîtier et des éléments qu’il contient :
• Alimentation (6)
• Carte mère (2)
• Processeur (3)
• Mémoire RAM (4)
• Disque dur (8)
• Éventuellement carte vidéo (5),
lecteur/graveur optique (7), carte réseau (5),
carte d’acquisition vidéo (5), carte son (5),
carte Wifi (5), etc...
- d’un écran (moniteur) (1)
- d’un clavier (9)
- d’une souris (10)
Hardware : ensemble des éléments matériels de l’ordinateur
Software : partie logicielle de l’ordinateur

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Les périphériques
Eléments externes à l’unité centrale sont appelés périphériques.
Il est possible de connecter une grande diversité de périphériques sur les interface d’entrées/sorties (ports
séries, port parallèle, port USB, port firewire, etc..) .
4 types de périphériques :
- Les périphériques d’entrée
- Les périphériques de sortie
- Les périphériques de stockage
- Les périphériques de communication

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Détails des éléments d’un système « minimum »
• La souris : périphérique de pointage servant à déplacer un curseur sur l’écran et permettant de
sélectionner, déplacer, manipuler des objets grâce à des boutons.
La souris est généralement branchée à l’arrière de l’unité centrale, sur la carte mère, sur un
connecteur PS/2 de couleur verte ou sur un port USB.
Plusieurs types de souris :
selon la technologie de positionnement (souris mécanique ou optique)
selon la transmission des données (filaire ou sans fil) à l’unité centrale
• Le clavier (en anglais « keyboard ») permet de saisir des caractères (lettres, chiffres, symboles...),
d’envoyer des commandes. On rencontre des claviers filaires ou sans fils (présence d’un module de
transmission en association avec la souris).
Type de clavier :
- AZERTY (en rapport avec les 6 premières touches alphabétiques du clavier) : équipant la quasi-
totalité des ordinateurs des pays francophones.
- QWERTY (pays anglo-saxons).
Les claviers sont généralement branchés à l’arrière de l’unité centrale, sur la carte mère, sur un connecteur
PS/2 de couleur violette ou sur un port USB
• L’écran (ou moniteur) : périphérique d’affichage de l’ordinateur. Deux familles d’écrans :
Les écrans à tube
cathodique (noté CRT
pour Cathod Ray Tube),
tend à disparaître
(volumineux et lourds,
consommation électrique
élevée)
Les écrans plats (notés LCD pour Liquid
Crystal Display) équipant la totalité des
ordinateurs portables, smartphones,
les appareils photo numérique, et la
quasi-totalité des ordinateurs de
bureau. Peu encombrants en
profondeur, légers, faible
consommation électrique, pas de
rayonnement électromagnétique.

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La définition de l’écran : nombre de points (pixels) que l’écran peut afficher (généralement compris entre
640x480 (640 points en longueur, 480 points en hauteur) et 2048x1536)
La Taille de l’écran: se calcule en mesurant la diagonale de l’écran et est exprimée en pouces (un pouce
équivaut à 2,54 cm).
La résolution de l’écran : détermine le nombre de pixels par unité de surface (pixels par pouce linéaire (en
anglais DPI : Dots Per Inch).
Temps de réponse : correspond à la durée nécessaire afin de faire passer un pixel du blanc au noir, puis de
nouveau au blanc (défini en millisecondes) ; doit être choisi le plus petit possible (16 à 8 ms est correct pour
un usage courant et 4 à 2 ms pour les jeux).
Luminance (en candela par mètre carré (Cd/m2) : permet de définir la « luminosité » de l’écran ; ordre de
grandeur de la luminance : ≈ 250 Cd/m2 .
Contraste : rapport entre l’élément le plus lumineux et l’élément le moins lumineux. Ratio entre 600 :1 et
800 :1 est très satisfaisant.
Angle de vision vertical et horizontal (en degrés) : permet de définir l’angle à partir duquel la vision devient
difficile lorsque l’on n’est plus face à l’écran. Les angles de vision moyens se situent autour de 160°-170°.
Connectivité : liaison d’un écran avec l’unité centrale.
3 types de connecteurs :
- Connecteur VGA ou Sub D15 (VGA : Vidéo Graphics Adapter ou Video Graphics Area). Généralement
de couleur bleue, il équipe la plupart des cartes graphiques ; permet d’envoyer à l’écran 3 signaux
analogiques correspondant aux composantes rouges, bleues et vertes de l’image.
- Connecteur DVI (Digital Video Interface) : permet d’envoyer le signal vidéo sous forme de données
numériques aux écrans possédant une telle interface. Généralement de couleur blanche.
- Connecteur HDMI (High Definition Multimedia Interface) : interface audio et vidéo totalement
numérique pour transmettre des flux chiffrés, généralement non compressés et destinée au marché
grand public.
• Le boitier (ou châssis) de l’ordinateur : squelette métallique abritant ses différents composants
internes ; isolement phonique ; protection contre les rayonnements électromagnétiques
Connecteurs HDMI, VDI et VGA Cordons VGA, DVI et HDMI (type C et A)