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Comprendre le PC
dernière mise à jour 16-Jui-2005
L'internet est rempli de sites d'initiations à l'informatique. N'hésitez pas à vous y référer.
Néanmoins, j'apporte ma petite vague à cet océan d'informations
Le microprocesseur : cœur de l'ordinateur
Le processeur contrôle chaque élément du PC; il calcule sans arrêt. C'est en grande partie de sa
puissance (nombres d'opérations par seconde) que dépendent les capacités de l'ordinateur.
Le processeur est un circuit intégré gravé sur une plaque de silicium. Il est équivalent à des millions
de transistors qui traitent l'information sous forme de 0 et de 1.
Un jeu de broches métalliques, qui dépasse du boîtier qui le contient, permet de le relier aux autres
éléments de l'ordinateur. Ces connecteurs ne connaissent que deux états électriques (haut ou bas)
qui représente exclusivement les valeurs 0 ou 1.
C'est la quantité de données traitées parallèlement et la vitesse à laquelle elles sont traitées qui
déterminent la puissance de l'ordinateur.
Le Microprocesseur lit les données à traiter dans la mémoire et inscrit le résultat de ces traitements
dans la mémoire.
La mémoire
Le type de mémoire le plus connu est la mémoire RAM (random acces memory- mémoire vive). Le
microprocesseur peut accéder à n'importe quelle zone de cette mémoire pour y lire ou écrire. Cette
mémoire est volatile, c'est à dire que son contenu disparaît lorsqu'elle n'est plus alimentée en
électricité.
La taille de la Ram détermine la quantité de jeux d'instructions dont peut disposer le
microprocesseur et de la quantité de données qui peut y être inscrite sans devoir procéder à un
échange (swap) avec le disque dur. (Les accès au disque sont beaucoup plus lents que ceux à la
mémoire.)
La mémoire cache est également une mémoire vive; elle est rapide et coûteuse et travaille à la
vitesse du microprocesseur. Son rôle est d'anticiper afin de limiter l'attente du microprocesseur.
Les données utilisées par la mémoire sont lues et écrites sur des supports de stockage de masse
(disques durs, cd, dvd, disquettes, disques virtuels en cartouche RAM...)
La Mémoire de masse disques durs--disquettes
Le disque dur est un élément essentiel de la productivité de votre système. Les disques récents ont
beau avoir des capacités dépassant largement les 100 Gigaoctet et des temps d'accès moyen toujours
plus faibles (environ 10 ms), leur gestion mérite quand même d'être optimisée.
La première chose est d'abord d'avoir choisi un système de gestion de fichiers optimal. En effet sous
Windows 98 on peut être tenté d'exploiter le système FAT32 plutôt que l'ancien système FAT16. Il
faut savoir que le passage d'un système à l'autre n'est pas réversible. Le système FAT32 présente
l'avantage d'avoir une taille de clusters plus petite que le système FAT16, mais il ne peut pas gérer
de disques inférieurs à 512Mo et n'est réellement intéressant que pour les disques de plus de 2Go.
Mais certains utilitaires écrits pour des disques en FAT16 peuvent ne pas fonctionner en FAT32 . A
notre époque, Windows XP gère les disques selon le protocole NTFS, les clusters sont plus
grands mais la taille maximale des fichiers et des disques est quasiment illimitée.
Le second point à considérer est la fragmentation des fichiers. En effet, l'expérience montre que l'on
enregistre beaucoup de fichiers sur un disque de façon plus ou moins temporaire (consciemment ou
inconsciemment) et que simultanément on va effacer aussi très souvent des fichiers (tout aussi
consciemment et inconsciemment). Lors de l'emploi de nombreux logiciels il y a en effet très
souvent création de fichiers temporaires par ledit logiciel et suppression desdits fichiers temporaires
en fin de session normale. Si en outre pendant cette session vous enregistrez un ou plusieurs
fichiers, vous pouvez imaginer que le système d'exploitation ignore vos intentions et qu'il va donc
gérer vos enregistrements selon une procédure forcément arbitraire.
En pratique il va enregistrer tout fichier dans les zones vides du disque, mais comme il ne peut
présumer lorsque vous écrivez un texte par exemple quelle sera sa taille finale, et donc lui réserver
un espace ad hoc, il se borne à utiliser le premier espace libre ayant une taille supérieure à votre
fichier dans son état actuel. Et s'il n'en trouve plus il va couper votre fichier en tranches de taille
correspondant aux tailles des zones libres jusqu'à avoir tout enregistré. Cette procédure se traduit
bien sûr au bout de quelques temps par une fragmentation excessive de tout votre espace disque, et
par une perte de surface non négligeable puisque un morceau de fichier utilise automatiquement un
nombre entier de clusters, mais ne les remplit pas toujours complètement. La conséquence première
est que lors d'une relecture de votre fichie,r le temps d'accès va être augmenté (d'autant plus que le
fichier sera fragmenté en de nombreux morceaux). Ce qui se traduit par une perte de productivité
non négligeable d'une part, et un vieillissement accru de la mécanique du disque d'autre part, avec
donc un risque de scratchage prématuré.
Que faire pour limiter au mieux ces inconvénients. On dispose d'un procédé pour gérer
intelligemment un disque: la défragmentation.
Il est bon de procéder à un examen hebdomadaire de son disque avec l'utilitaire adéquat dont la
fonction est de vérifier qu'il n'y a pas d'anomalies dans les enregistrements Un incident qui se
produit fréquemment et qui remplit lentement mais sûrement votre disque est le plantage d'un
logiciel . Dans ce cas on est contraint de faire un RESET, et tous les fichiers temporaires créés sur
le disque sont alors perdus (ouverts mais non fermés normalement, leur taille ne correspond pas à ce
qui a été enregistré dans la FAT) et donc non relisibles, mais la place qu'ils occupaient sur le disque
reste inaccessible. Seul scandisk va permettre de récupérer ces morceaux de fichier perdus en les
enregistrant dans des fichiers *.dsk qu'il vous reviendra d'essayer ensuite d'identifier ou au contraire
d'effacer normalement.
Après avoir laissé scandisk (outil vérification du disque) récupérer les bouts de fichiers perdus et
réparer les anomalies de FAT, il convient de passer à l'optimisation avec l'outil de défragmentation.
Il faut défragmenter au moins une fois par mois complètement.
Les cartes graphiques modernes sont chargées d'accélérer l'affichage en faisant les calculs à la
place du microprocesseur.
C'est le RAMDAC (random access memory digital analog converter) qui convertit l'image
codée en numérique en un signal analogique exploité par l'écran.
Adaptateur graphique
L'adaptateur graphique possède deux fonctions distinctes : textes et graphiques. Les caractères sont
affichés selon un réseau figé de points alors qu'en mode graphique c'est libre. Pour afficher un
caractère il suffit d'envoyer un code au chip contrôleur d'écran et c'est le générateur de caractères
qui a la tâche de convertir ce code en un ensemble de pixels affichés par le contrôleur sur l'écran,
tandis que la ram vidéo se contente de sauvegarder le code du caractère. En mode graphique la ram
vidéo est lue directement et c'est le CPU qui vient écrire directement dans la ram vidéo.
Inversement il arrive que le CPU lise la ram vidéo pour identifier un caractère affiché en un certain
point de l'écran par exemple. De plus le CPU peut relire la RAM vidéo et sauvegarder son contenu
en DRAM avant de charger une nouvelle page, ce qui permettra de restaurer rapidement la page
précédente en cas de besoin.
Nota, certaines cartes graphiques modernes, assurent également la diffusion de l'image vers un
téléviseur au format SVHS ou video-composite. On trouve également des cartes capables
d'effectuer de l'acquisition vidéo.
Les cartes 2D n'ont pas changé de principe depuis leur création. Chaque puce possède de nombreux
circuits qui permettent d'exécuter de nombreuses fonctions:



déplacement des blocs (curseur de la souris par exemple)
tracé de lignes
tracé de polygones
Ainsi, les performances des cartes 2D n'évoluent plus depuis quelques temps.
Leurs performances sont tributaires du type de mémoire utilisée sur la carte (les mémoires SGRAM
ou WRAM, mémoires vidéo spécifiques à 10 ns, donnent des résultats bien meilleurs que la
mémoire EDO (60 ns))
La fréquence du RAM-DAC (RAM Digital Analogic Converter), ainsi que la quantité de mémoire
vidéo ne permettent en rien d'avoir de meilleures performances, elles permettent juste d'avoir un
meilleur taux de rafraîchissement (nombre d'images par seconde) et de pouvoir accéder à des
résolutions plus grandes.
Le domaine de la 3D est beaucoup plus récent, donc plus porteur. On arrive à des puissances de
calculs sur PC supérieures à celles de certaines stations de travail.
Le calcul d'une scène 3D est un processus qui se décompose grossièrement en quatre étapes:




le script: mise en place des éléments
la geométry : création d'objets simples
le setup : découpage en triangles 2D
le rendering : C'est le rendu, c'est-à-dire le plaquage des textures
Ainsi, plus la carte accélératrice 3D calcule elle-même ces étapes, plus l'affichage est rapide. Les
premières puces n'effectuaient que le rendering, laissant le processeur s'occuper du reste.
Depuis, les cartes possèdent un "setup engine" qui prend en charge les deux dernières étapes.
A titre d'exemple, un Pentium II à 266 Mhz qui calcule les trois premières étapes peut calculer 350
000 polygones par secondes, lorsqu'il n'en calcule que deux, il atteint 750 000 polygones par
seconde.
Cela montre à quel point ces cartes déchargent le processeur.
Le type de bus est lui aussi déterminant. Alors que le bus AGP n'apporte aucune amélioration dans
le domaine de la 2D, les cartes utilisant ce bus plutôt que le bus PCI sont beaucoup plus
performants. Cela s'explique par le fait que le bus AGP est directement relié à la mémoire vive, ce
qui lui offre une bande passante beaucoup plus grande que le bus PCI.
Ces produits de haute technologie ont maintenant besoin de la même qualité de fabrication que les
processeurs, ainsi que des gravures allant de 0.35 µm à 0.25 µ:m.
Les cartes son sont destinées à libérer le micro processeur de la tâche de fabriquer des sons.
Elles comportent un convertisseur analogique digital et un convertisseur digital analogique.
Certaines cartes sons comportent en plus une puce de synthèse capable de générer des sons
musicaux lors de la réception de messages MIDI. On y branche les haut-parleurs, le micro, un
joystick, une interface Midi in et Out.
Le système communique avec les cartes sons via des pilotes de type MME (multimedia engine),
Direct X, Asio (la plupart des logiciels musicaux), GSIF (logiciel Giga studio).
Les interfaces utilisateur Écran, clavier, souris, joystick etc.…
De la même façon que sur une machine à écrire, le clavier permet de saisir des caractères (lettres,
chiffres, symboles ...), il s'agit donc du périphériques d'entrée essentiel pour l'ordinateur, car c'est
grâce à lui qu'il est possible d'envoyer des commandes.
Il existe 4 types de claviers pour PC, les trois premiers ont été inventés par IBM, le dernier est la
conséquence d'une modification due à la sortie de Microsoft Windows 95. Voici les quatre types de
clavier:
Le clavier à 83 touches, de type PC/XT
Le clavier à 84 touches, de type PC/AT
Le clavier à 102 touches, appelé aussi clavier étendu du
Le clavier à 105 touches compatible Microsoft Windows 95
Il s'agit du premier clavier pour PC, il a la particularité d'être dissocié de l'ordinateur, contrairement
à tous les ordinateurs de l'époque (Apple II, Amiga, ...) pour lesquels l'ordinateur et le clavier
étaient une seule et même entité.
La fréquence de répétition, c'est-à-dire le nombre de caractères envoyés par seconde lorsqu'une
touche est enfoncée. Le délai de répétition: le temps au bout duquel l'ordinateur considère que la
touche est enfoncée, afin de différencier une simple pression de touche (un caractère) d'un
enfoncement de touche prolongé.
Le déplacement de la souris permet de déplacer un curseur sur l'écran avec lequel (en cliquant sur
les boutons) on peut sélectionner, déplacer, manipuler des objets à l'écran.
La souris comporte une bille sur laquelle tournent deux rouleaux. Ces rouleaux comportent chacun
un disque cranté qui tourne entre une photodiode et une LED (Diode électroluminescente) laissant
passer la lumière par séquence. Lorsque la lumière passe, la photodiode renvoie un "1", lorsqu'elle
rencontre un obstacle, la photodiode renvoie un "0". A l'aide de ces informations, le PC peut
connaître la position de votre curseur (voire la vitesse...!!).
Les moniteurs (écrans d'ordinateur) sont la plupart du temps des tubes cathodiques, c'est à dire
un tube en verre dans lequel un canon à électrons émet des électrons dirigés par un champ
magnétique vers un écran sur lequel il y a de petits éléments phosphorescents (luminophores)
constituant des points (pixels) émettant de la lumière lorsque les électrons viennent les heurter. Le
champ magnétique dévie les électrons de gauche à droite afin de créer un balayage, puis vers le bas
une fois arrivé en bout de ligne. Ce balayage n'est pas perçu par l'œil humain grâce à la persistance
rétinienne, essayez par exemple d'agiter votre main devant votre écran pour visualiser ce
phénomène: vous voyez votre main en plusieurs exemplaires. Pour les moniteurs couleur, trois
faisceaux d'électrons sont utilisés simultanément en visant chacun un point d'une couleur
spécifique:
un rouge, un vert et un bleu (RGB: Red/Green/Blue ou en français RVB: Rouge/vert/bleu).
Cependant ces luminophores sont situés de façon tellement proche que l'œil n'a pas un pouvoir
séparateur assez fort: il voit une couleur composée de ces trois couleurs. Essayez de mettre une
minuscule goutte d'eau sur le verre de votre moniteur: celle-ci faisant un effet de loupe va vous faire
apparaître les luminophores.
Il existe deux grandes catégories de tubes:
Les tubes FST-Invar et Cromaclear dont les luminophores sont rond (grâce à une grille appelée
masque)
Les tubes Trinitron dont le masque est constitué de fentes verticales, laissant passer plus de lumière.
Les moniteurs sont souvent caractérisés par les données suivantes:
La définition: c'est le nombre de points qu'il peut afficher, ce nombre de points est actuellement
compris entre 640x480 (640 points en longueur, 480 points en largeur) et 1600x1200.
La taille: Il ne faut pas confondre la définition de l'écran et la taille de l'écran. En effet un écran
d'une taille donnée peut afficher différentes définitions, cependant, généralement, un écran de
grande taille (celle-ci se calcule en mesurant la diagonale de l'écran et est exprimée en pouces, c'està-dire 2.55 cm).
La résolution: Elle détermine le nombre de pixels par unité de surface (pixels par pouce carré (en
anglais DPI: Dots Per Inch).
Le pas de masque: C'est la distance qui sépare deux points, plus celle-ci est petite plus l'image est
précise
La fréquence de balayage: C'est le nombre d'images qui sont affichées par seconde, on l'appelle
aussi rafraîchissement, elle est exprimée en Hertz. Plus cette valeur est élevée meilleur est le confort
visuel (on ne voit pas l'image scintiller), il faut donc qu'elle soit supérieure à 67 Hz (limite
inférieure à partir de laquelle l'œil remarque véritablement l'image "clignoter".
Le démarrage du PC
Lors de son allumage, l'ordinateur ne sait encore rien faire. Dès sa mise sous tension, le CPU lit le
programme contenu dans l'Eprom de la carte mère. Cette mémoire morte (non volatile) contient un
jeu d'instructions pour le micro processeur appelé BIOS : basic input output system. Ce mini
programme rend le microprocesseur capable de lire sur un support de type mémoire de masse
(disquette, disque dur, Cd Rom, Dvd Rom). Le micro processeur y cherche un système
d'exploitation par exemple Windows 98. S'il le trouve, le microprocesseur va copier dans la RAM
(mémoire vive) les jeux d'instructions dont il a besoin pour fonctionner puis rechercher et initialiser
l'ensemble des périphériques (vidéo, son, réseau etc.) au travers de leurs drivers puis afficher
l'interface utilisateur sur l'écran afin que l'utilisateur puisse dialoguer avec le système d'exploitation.
A l'aide de l'interface utilisateur, l'utilisateur demande au système de démarrer un programme (par
exemple un traitement de texte). Le système copie alors en RAM le noyau de cette application qui
devient alors utilisable. Dans le cas d'un traitement de texte, le contenu du document est stocké lui
aussi en RAM tout au long de la frappe.
Tous les PC utilisent un BIOS ("Basic Input/Output System" traduisez "Système d'entrées/sorties
basique") pour permettre le contrôle du matériel.
C'est un composant essentiel de votre ordinateur, il s'agit d'un petit logiciel dont une partie est dans
une mémoire morte (ROM: que vous ne pouvez donc pas modifier), et une autre partie est dans un
EPROM (ROM que l'on peut modifier par impulsions électriques, d'où le terme flasher lorsque vous
la modifiez).
Lorsque le système est mis sous-tension ou réamorcé (Reset), le CPU est lui aussi réamorcé et le
BIOS va effectuer les opérations suivantes:
Faire le test du CPU
Vérifier le BIOS
Vérifier la configuration du CMOS
Initialiser le timer (l'horloge interne)
Initialiser le contrôleur DMA
Vérifier la mémoire vive et la mémoire cache
Installer toutes les fonctions du BIOS
Vérifier toutes les configurations (clavier, disquettes, disques durs ...)
La plupart des BIOS ont un "setup" (programme de configuration) qui permet de modifier la
configuration basique du système. Ce type d'information est stockée dans une RAM auto alimentée
afin que l'information soit conservée même lorsque le système est hors tension (nous avons vu que
la mémoire vive était réinitialisée à chaque redémarrage).
Il existe de nombreux BIOS dans votre machine:
Le BIOS de la carte mère
Le BIOS qui contrôle le clavier
Le BIOS de la carte vidéo et éventuellement
Le BIOS de contrôleurs SCSI qui permettent de booter sur le périphérique SCSI
Le BIOS de cartes réseau qui permettent de booter sur le réseau
Lorsque le système est mis sous tension, le BIOS de la carte graphique affiche son N° de version
puis le BIOS de la carte mère affiche un message de copyright à l'écran, puis il effectue les tests de
diagnostics et d'initialisation. Lorsque tous les tests ont été effectués, le BIOS affiche un message
du genre:
"TO ENTER SETUP BEFORE BOOT PRESS CTRL-ALT-ESC OR DEL KEY"
qui signifie "PRESSEZ "CTRL-ALT-ESC" ou la touche "DEL" pour entrer dans le "SETUP" avant
le démarrage du PC"
Lorsque vous appuyez sur la touche « Suppr » ou « F1 »au démarrage de l'ordinateur, vous pouvez
accéder au BIOS.