L`architecture de l`ordinateur

Logan
Pascal
5tti
Le 4 juin 2008
L’architecture de l’ordinateur
Introduction : Tout le monde sait très bien ce qu’est un ordinateur mais combien
savent réellement ce qui le compose, ce qui est essentel à l’utlisaton de cete tour que
beaucoup ne sauraient même pas dire 2 à 3 éléments qui la compose. Donc on a décidé de
parler des éléments les plus important ou presque.
Le processeur : (ou CPU, Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »
en français) est le composant essentel d'un ordinateur qui interprète les instructons et
traite les données d'un programme. C'est le processeur qui apporte aux ordinateurs leur
capacité fondamentale à être programmés, c'est un des composants nécessaires au
fonctonnement de tous les types d'ordinateurs, associés aux mémoires primaires et aux
dispositfs d'entrée/sorte. Un processeur construit en un seul circuit intégré est
communément nommé microprocesseur. Au milieu des années 1970, la complexité et la
puissance des microprocesseurs n'a cessé d'augmenter au-delà de tous les autres types de
processeurs au point qu'aujourd'hui les termes de processeur, microprocesseur ou CPU,
s'utlisent de manière indiférenciée pour tous les types de processeurs. Les processeurs des
débuts étaient conçus spécifquement pour un ordinateur d'un type donné. Cete méthode
coûteuse de concepton des processeurs pour une applicaton spécifque a conduit au
développement de la producton de masse de processeurs qui conviennent pour un ou
plusieurs usages.
Une défniton plus technique d’un processeur explique qu’un processeur est un circuit
électronique cadencé au rythme d'une horloge interne, grâce à un cristal de quartz qui,
soumit à un courant électrique, envoie des impulsions, appelées « top ». La fréquence
d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde,
s'exprime en Hertz (Hz). Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200
000 000 de batements par seconde.
A chaque top d'horloge le processeur exécute une acton, correspondant à une instructon
ou une parte d'instructon. L'indicateur appelé CPI (Cycles Par Instructon) permet de
représenter le nombre moyen de cycles d’horloge nécessaire à l’exécuton d’une instructon
sur un microprocesseur. La puissance du processeur peut ainsi être caractérisée par le
nombre d'instructons qu'il est capable de traiter par seconde.
La mémoire cache (également appelée antémémoire ou mémoire tampon) est une
mémoire rapide permetant de réduire les délais d'atente des informatons stockées en
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mémoire vive. En efet, la mémoire centrale de l'ordinateur possède une vitesse bien moins
importante que le processeur. Il existe néanmoins des mémoires beaucoup plus rapides,
mais dont le coût est très élevé. La soluton consiste donc à inclure ce type de mémoire
rapide à proximité du processeur et d'y stocker temporairement les principales données
devant être traitées par le processeur. Les ordinateurs récents possèdent plusieurs niveaux
de mémoire cache :

La mémoire cache de premier niveau (appelée L1 Cache, pour Level 1 Cache) est
directement intégrée dans le processeur. Elle se subdivise en 2 partes :
o
La première est le cache d'instructons, qui content les instructons issues de
la mémoire vive décodées lors de passage dans les pipelines.
o
La seconde est le cache de données, qui content des données issues de la
mémoire vive et les données récement utlisées lors des opératons du
processeur.
Les caches du premier niveau sont très rapides d'accés. Leur délai d'accès tend à
s'approcher de celui des registres internes aux processeurs.

La mémoire cache de second niveau (appelée L2 Cache, pour Level 2 Cache) est
située au niveau du boîter contenant le processeur (dans la puce). Le cache de
second niveau vient s'intercaler entre le processeur avec son cache interne et la
mémoire vive. Il est plus rapide d'accès que cete dernière mais moins rapide que le
cache de premier niveau.

La mémoire cache de troisième niveau (appelée L3 Cache, pour Level 3 Cache) est
située au niveau de la carte mère.
Tous ces niveaux de cache permetent de réduire les temps de latence des diférentes
mémoires lors du traitement et du transfert des informatons. Pendant que le processeur
travaille, le contrôleur de cache de premier niveau peut s'interfacer avec celui de second
niveau pour faire des transferts d'informatons sans bloquer le processeur. De même, le
cache de second niveau est interfacé avec celui de la mémoire vive (cache de troisième
niveau), pour permetre des transferts sans bloquer le fonctonnement normal du
processeur.
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La carte mère : La carte mère est le socle permetant la connexion de l'ensemble
des éléments essentels de l'ordinateur. Comme son nom l'indique, la carte mère est une
carte maîtresse, prenant la forme d'un grand circuit imprimé possédant notamment des
connecteurs pour les cartes d'extension, les barretes de mémoires, le processeur, etc.
Le choix de la carte mère se fait suivant la taille du boiter et des diférents éléments à
brancher. Les plus nouvelles cartes mères ont des éléments déjà intégré comme la carte son,
la carte vidéo qu’il est possible de changer suivant certains formats.
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BIOS : Le BIOS (« Basic Input/Output System » traduisez « Système de geston
élémentaire des entrées/sortes ») est un composant essentel de l'ordinateur, c’est le
programme basique servant d'interface entre le système d'exploitaton et la carte mère. Le
BIOS est stocké dans une ROM (mémoire morte, c'est-à-dire une mémoire qui ne peut pas
être modifée), et une autre parte est dans un EEPROM (mémoire modifable par impulsions
électriques, d'où le terme fasher pour désigner l'acton de modifer l'EEPROM)
Il est possible de confgurer le BIOS grâce à une interface (nommée BIOS setup, traduisez
confguraton du BIOS) accessible au démarrage de l'ordinateur par simple pression d'une
touche (généralement la touche « Suppr ». En réalité le setup du BIOS sert uniquement
d'interface pour la confguraton, les données sont stockées dans le CMOS.
Clé USB : Une clé USB est un dongle (un composant matériel se branchant sur les
ordinateurs) contenant une mémoire de masse (une mémoire fash ou un mini disque dur), à
laquelle on peut accéder en le branchant sur un port USB d’ordinateur ou, plus récemment,
de certaines chaînes Hi-Fi, platnes DVD de salon, autoradios, radiocassetes, etc. Les clés
USB sont alimentées en énergie par la connexion USB de l’ordinateur sur lequel elles sont
branchées. Donc, elles ne nécessitent généralement pas de bateries ou de piles. Elles sont
insensibles à la poussière et aux rayures, contrairement aux disquetes, aux CD ou aux DVD,
ce qui leur donne un indéniable avantage au niveau de la fabilité. En 2008, les clés
commercialisées sont en format USB 2.0.
Les clés USB sont relatvement standardisées, cependant certaines ne sont pas
compatbles avec certains systèmes d’exploitaton, nécessitant l’installaton d’un pilote.
La capacité d’une clé USB peut varier de quelques mégaoctets à quelques gigaoctets. La
capacité réelle est légèrement inférieure à celle qui est annoncée (ex : 1giga annoncé et
seulement 990mo de disponible). On peut en trouver sous diférentes formes.
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La carte graphique : La carte graphique (en anglais graphic adapter), parfois
appelée carte vidéo ou accélérateur graphique, est l'élément de l'ordinateur chargé de
convertr les données numériques à afcher en données graphiques exploitables par un
périphérique d’afchage (écran).
Le rôle de la carte graphique était initalement l'envoi de pixels graphique à un écran, ainsi
qu'un ensemble de manipulaton graphiques simples :
 déplacement des blocs (curseur de la souris par exemple) ;
 tracé de lignes ;
 tracé de polygones ;
 etc.
Les cartes graphiques récentes sont désormais équipées de processeurs spécialisés dans le
calcul de scènes graphiques complexes en 3D !
Les principaux composants d'une carte vidéo sont :
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Un processeur graphique (appelé GPU, pour Graphical Processing Unit), consttuant le
cœur de la carte graphique et chargé de traiter les images en foncton de la résoluton
et de la profondeur de codage sélectonnée. Le GPU est ainsi un
processeur spécialisé possédant des instructons évoluées de traitement de l'image,
notamment de la 3D. En raison de la température que peut ateindre le processeur
graphique, il est parfois surmonté d'un radiateur et d'un ventlateur.

La mémoire vidéo chargée de conserver les images traitées par le processeur
graphique avant l'afchage. Plus la quantté de mémoire vidéo est importante, plus la
carte graphique pourra gérer de textures lors de l'afchage de scènes en 3D. On parle
généralement de frame bufer pour désigner la parte de la mémoire vidéo servant à
stocker les images avant afchage. Les cartes graphiques sont tributaires du type de
mémoire utlisée sur la carte, car leur temps de réponse est déterminant pour la
vitesse d'afchage des images, ainsi que de la quantté de mémoire, jouant sur le
nombre et la résoluton des images pouvant être stockées dans le frame bufer.

Le RAMDAC (random access memory digital-analog converter) permet de convertr
les images numériques stockées dans le frame bufer en signaux analogiques à
envoyer au moniteur. La fréquence du RAMDAC détermine les taux de
rafraîchissement (nombre d'images par seconde, exprimé en Hertz - Hz) que la carte
graphique peut supporter.

Le BIOS vidéo content les paramètres de la carte graphique, notamment les modes
graphiques que celle-ci supporte.

L'interface : Il s'agit du type de bus utlisé pour connecter la carte graphique à la carte
mère. Le bus AGP est ainsi spécialement prévu pour accepter des débits important de
données, nécessaire pour l'afchage de séquences vidéo ou 3D. Le bus PCI Express
possède de meilleurs performance que le bus AGP et est amené à le remplacer.

La connectque :
o
L'interface VGA standard : Les cartes graphiques sont la plupart du temps
équipées d'un connecteur VGA 15 broches (Mini Sub-D, composé de 3 séries
de 5 broches), généralement de couleur bleue, permetant notamment la
connexion d'un écran CRT. Ce type d'interface permet d'envoyer à l'écran 3
signaux analogiques correspondant aux composantes rouges, bleues et vertes
de l'image.
o
L'interface DVI (Digital Video Interface), présente sur certaines cartes
graphiques, permet d'envoyer, aux
7 écrans le supportant, des données
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numériques. Ceci permet d'éviter des conversions numérique-analogique,
puis analogique numériques, inutles.
o
L'interface S-Video : De plus en plus de cartes sont équipée d'une prise SVideo permetant d'afcher sur une télévision, c'est la raison pour laquelle
elle est souvent appelée prise télé (notée « TV-out »).
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Conclusion : Nous espérons que cela vous a aidé à mieux connaître certains
éléments en détaillent et leurs fonctons.
Bibliographie :
http://www.commentcamarche.net/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Accueil (pour paufiner)
http://www.vulgarisation-informatique.com/
http://www.hardware.fr/
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