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CHAPITRE 1: GENERALITES SUR LE CONCEPT INFORMATIQUE
I.1. Etymologie et définitions
I.1.1. Etymologie
Le terme informatique a été utilisé pour la première fois en France en mars
1962 par Philippe Dreyfus, ancien directeur du Centre National de Calcul
Électronique qui, en 1962, a utilisé pour la première fois ce terme dans la
désignation de son entreprise « Société d'Informatique Appliquée », SIA en sigle.
En France, l'usage officiel du mot a été consacré par Charles de Gaulle qui, en
Conseil des ministres, a tranché entre « informatique » et « ordinatique » qui
désigne science de l’ordinateur, et le mot fut choisi par l'Académie française en
1967 pour désigner la science du traitement de l'information.
Le terme allemand Informatik est créé en 1957 par Karl Steinbuch qui a publié un
essai intitulé Informatik: Automatische Informationsverarbeitung (Informatique :
traitement automatique de l'information)[7].
En juillet 1968, le ministre fédéral de la Recherche scientifique d'Allemagne,
Gerhard Stoltenberg, prononça le mot Informatik lors d'un discours officiel au
sujet de la nécessité d'enseigner cette nouvelle discipline dans les universités de
son pays, et c'est ce mot qui servit aussitôt à nommer certains cours dans les
universités allemandes. Le mot informatica fit alors son apparition en Italie et en
Espagne, de même qu’informatics au Royaume-Uni.
Pendant le même mois de mars 1962, Walter F. Bauer inaugura la société
américaine Informatics Inc. qui, elle, déposa son nom et poursuivit toutes les
universités qui utilisèrent ce nom pour décrire la nouvelle discipline, les forçant à
se rabattre sur computer science, bien que les diplômés qu'elles formaient fussent
pour la plupart des praticiens de l'informatique plutôt que des scientifiques au
sens propre. L’Association for Computing Machinery, la plus grande association
d'informaticiens au monde, approcha même Informatics Inc. afin de pouvoir
utiliser le mot informatics pour remplacer l'expression computer machinery, mais
l'entreprise déclina l'offre.
I.1.2. Définitions
Le terme « Informatique »provient de la contraction de deux vocables
« information » et « automatique » pour désigner le domaine scientifique,
technique et industriel en rapporta avec le traitement automatique et rationnel de
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l’information à l’aide des machines électroniques telles que les ordinateurs, les
consoles des jeux, les robots, etc.
Par extension on assimile à de l'informatique l'ensemble des activités en rapport
avec le matériel et le logiciel informatique. Ici on peut reconnaître sa présentation
en 3 grandes divisions qui sont :
- L’informatique fondamentale, aussi appelée informatique théorique ou
informatique tout court est un ensemble de domaines scientifiques qui ont
pour objet l'étude de la notion d'information et des procédés de traitement
automatique de celle-ci. On citerait, par exemple, l'algorithmique, le
traitement du signal, la calculabilité et la théorie de l'information.
- Les techniques de l'information et de la communication (TIC) sont l'ensemble
des techniques utilisées dans les appareils de traitement automatique de
l'information:.
- L’informatique appliquée désigne l'utilisation pratique des techniques de
l'information dans un domaine d'activité particulier. Exemple:
l'informatique médicale.
Le terme « système informatique (computer system) » désigne ici tout système
dont le fonctionnement fait appel, d'une façon ou d'une autre, à l'électricité et
destiné à élaborer, traiter, stocker, acheminer ou présenter de l'information
Le terme Technologie de l’information (information Technology Infotech ou
IT) fut utilisé par les anglophones en 1982 pour substituer le concept Data
processing (traitement de données).
Elle désigne l’ensemble de moyen
techniques mise en œuvre pour stocker, traiter, diffuser ou communiquer a
distance les informations utiles, en combinant les aspects logiciels et matériels.
Elle est aussi comprise comme une branche de la technologie qui combine
l’usage de l’ordinateur et les équipements de communications tels que les radio,
les téléphones ou lignes téléphoniques, les câbles etc. pour transporter à distance
une information. Certains preferent le concept Information and Communication
Technology (Technologie de l’Information et de Communication, ICT en sigle).
I.2. Origines de l’informatique
I.2.1. Machine à calculer
Depuis des millénaires, l’homme a eu besoin de concevoir et utiliser des
machines pouvant l’aider à calculer. On peut citer parmi les plus anciennes, les
abaques, le boulier, etc.
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Les premières machines mécaniques apparaissent entre le XVIIe et le
XVIIIe siècle. La première machine à calculer mécanique réalisant les quatre
opérations aurait été celle créée par e Wilhelm Schickard au XVIe siècle, mise au
point notamment pour aider Kepler à établir les Tables Rudolphine
d'astronomie.
En 1642, Blaise Pascal réalisa également une machine à calculer mécanique
qui fut pour sa part commercialisée et dont neuf exemplaires existent dans des
musées comme celui des Arts et métiers et dans des collections privées (IBM).
La découverte tardive de la machine d'Anticythère montre que les Grecs
de l'Antiquité eux-mêmes avaient commencé à réaliser des mécanismes de calcul
en dépit de leur réputation de mépris général pour la technique (démentie
d'ailleurs dans le cas particulier des travaux militaires d'Archimède)
En bref, les origines de l’informatique datent depuis l’utilisation des machines à
calculer qui sont considérés comme ancêtres de l’informatique moderne.
I.2.2. La mécanographie
Une autre phase importante fut celle de la mécanographie, avec l'apparition
des machines électromécaniques alimentées par cartes perforées concues par
l'Américain Herman Hollerith. Ces machines savaient tout faire sauf de la
comptabilité en grandes entreprise, et les machines comptables à doubles entrées,
inventées par. Les trieuses et les tabulatrices furent utilisées à grande échelle
pour la première fois par les Américains lors du recensement de 1890 aux ÉtatsUnis, suite à l'afflux des immigrants dans ce pays lors de la seconde moitié du
XIXe siècle. Les Allemands étaient équipés de machines mécanographiques avant
la Seconde Guerre mondiale. Ces équipements étaient installés par ateliers
composés de trieuses, interclasseuses, perforatrices, tabulatrices et calculatrices
connectées à des perforateurs de cartes. Les traitements étaient exécutés à partir
de techniques électromécaniques utilisant aussi des lampes radio comme les
anodes, cathodes, triodes etc. La chaleur dégagée par ces lampes attirait les
insectes, et les bugs (terme anglais pour insectes) étaient une cause de panne
courante. Ce n'est que suite à l'invention du transistor en 1947 et son
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industrialisation dans les années 1960, que les appareils informatiques ont pris
leur forme finale, celle qu'ils ont encore aujourd'hui.
I.3. L'informatique moderne
L'ère de l'informatique moderne commença durant la Seconde Guerre Mondiale,
avec l'invention du transistor, puis du circuit intégré quelques années plus tard.
L'utilisation de ces composants électroniques à la place des relais
électromécaniques et de tubes à vide ont permis de rendre les appareils à la fois
plus petits, plus complexes, plus économiques et plus fiables.
Au même moment, le mathématicien Alan Turing théorise le premier ce qu'est
un ordinateur, avec son concept de machine universelle de Turing.
Le domaine de l'informatique est donc un domaine récent, basé sur des sciences
originaires de l'antiquité (la cryptographie) et des expériences menées au
XVIIe siècle, comme par exemple la machine à calculer de Blaise Pascal. Ce n'est
qu'à la fin de la Seconde Guerre Mondiale que l'informatique a été reconnue
comme un domaine scientifique et technologique à part entière.
La miniaturisation des composants et la réduction des coûts de production,
associées à un besoin de plus en plus pressant de traitement des informations de
toutes sortes (scientifiques, financières, commerciales, etc.) a entraîné une
diffusion de l'informatique dans toutes les couches de l'économie comme de la
vie de tous les jours.
Des études en psychologie cognitive et en ergonomie réalisées dans les années
1970 par Xerox sont à l'origine de l'usage des interfaces homme-machine
graphique en vue de simplifier l'utilisation des outils informatiques.
La démocratisation de l'utilisation d'Internet - réseau basé sur ARPANET depuis 1995, a amené les outils informatiques à être de plus en plus utilisés
comme moyen de télécommunication, à la place des outils tels que la poste ou le
téléphone.
En France, l'informatique a commencé à vraiment se développer seulement dans
les années 1960, avec le Plan Calcul. Depuis lors, les gouvernements successifs
ont mené des politiques diverses en faveur de la Recherche scientifique,
l'Enseignement, la tutelle des Télécommunications, la nationalisation
d'entreprises clés.
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CHAPITRE II. NOTION DE L’ELECTRICITE
II.1. Etude de la matière
Une matière est composée de plusieurs petites particules appelée atome. Un
atome est à son tour composé de noyau et des électrons qui gravitent autour du
noyau. Les protons et les neutrons forment le noyau d’un atome.
Les protons sont porteurs de charges positifs (+) tandis que les neutrons sont
porteur de charge nulle.
Les électrons sont des particules de charge négative. Ils gravitent autour du
noyau.
Suivant la loi de Coulomb qui dit que les charges opposées s’attirent et que les
charges identiques se repoussent, les électrons sont attires vers le noyau par les
protons, mais ils restent en orbite même si les protons essaient de les ramener
vers le noyau. Pour cela, ils disposent de la rapidité nécessaire pour ne pas être
attiré vers le noyau.
Les protons restent solidaires en raison de la force nucléaire qui les associe aux
neutrons. Cette force extrêmement puissante agit comme une colle pour assurer
la cohésion du noyau.
II.2. Electricité
Les électrons sont liés à leur orbite autour du noyau par une force plus faible que
la force nucléaire. Les électrons de certains atomes, peuvent se libérer et se
mettre à circuler. Cet ensemble d'électrons qui se libère facilement des atomes
forme l'électricité. L'électricité résulte donc de la libre circulation des électrons.
II.2.1. Electricité statique
Les électrons libérés qui ne se déplacent pas et comportent une charge négative
forment l'électricité statique.
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Des électrons libres proches les un et les autres ne se déplacent pas, car des
champs électriques les repoussant ces électrons s’équilibrent. Il en résulte une
force électrique nette égale à zéro.
Si ces électrons statiques entrent en contact avec un conducteur, ils génèrent une
décharge électrostatique. Les conducteurs sont traités dans la suite de ce module.
Si les décharges électrostatiques sont généralement inoffensives pour les êtres
humains, elles peuvent endommager gravement les équipements électroniques
sensibles, tels que les puces d'un ordinateur et, le cas échéant, les données qu'il
contient. Les circuits logiques des puces d'un ordinateur sont extrêmement
sensibles aux décharges électrostatiques. Les étudiants devront prendre les
précautions nécessaires avant d'intervenir à l'intérieur des ordinateurs, des
routeurs et des équipements similaires, car le corps humain est composé
d’électricité statique évaluée en ±15%.
II.2.2. Electricité dynamique
Sous la pression d’une force appelée Forme Electromotrice, les électrons peuvent
se séparer de la force qui les lient aux protons se mettre en mouvement. Ces
électrons en mouvement force l’électricité dynamique. Ils définissent ainsi un
courant électrique.
Le courant électrique (évalué en ampère ou A) est la quantité d’électrons qui se
déplacent pendant un temps donné
II.2.3. Force électromotrice
Une force électromotrice est aussi appelée Tension électrique représentée par la
lettre V (volt). Il se produit ainsi une force d'attraction entre des charges
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opposées et une force de répulsion entre des charges identiques. Ce processus se
produit dans une batterie où une action chimique libère les électrons du pôle
négatif de la batterie, qui se dirigent alors vers le pôle opposé (positif) de la
batterie, via un circuit externe. Ils ne circulent pas à l'intérieur de la batterie.
Gardez toujours présent à l'esprit que le flux d'électricité est en réalité un flux
d'électrons. La tension électrique peut également être produite par trois autres
procédés : par friction (électricité statique), par magnétisme (générateur
électrique) et par la lumière (photopile).
II.2.4. Matière conductrice
Les atomes, ou groupes d'atomes (appelés molécules), constituent des matériaux.
Les matériaux sont classés en trois groupes, selon la résistance qu'ils offrent aux
électrons libres.
La façon dont les isolants, les conducteurs et les semi-conducteurs interagissent
et contrôlent le flux d'électrons constitue la base de tout équipement
électronique.
La résistance au mouvement des électrons varie en fonction des matériaux à
travers lesquels circule le courant.
Les matériaux qui offrent très peu de résistance, voire aucune, sont appelés
conducteurs. Ceux qui freinent la circulation du courant ou s'y opposent
fortement sont appelés isolants. A l’intermédiaire, on retrouve les semiconducteurs. Le degré de résistance dépend de la composition chimique des
matériaux.
Tous les matériaux qui conduisent l'électricité sont dotés d'une mesure de
résistance au flux d'électrons qui les traverse. La capacitance et l'inductance sont
d'autres effets liés au flux d'électrons, dont sont dotés ces matériaux.
L'impédance, qui inclut la résistance, la capacitance et l'inductance, est similaire
au concept de résistance.
L'atténuation est également une mesure importante dans le domaine des réseaux.
Elle est liée à la résistance au flux d'électrons et explique pourquoi un signal se
dégrade lorsqu'il se déplace dans un conduit.
La lettre «R» représente la résistance et l'unité de mesure de la résistance est
l'ohm (Ω). Ce symbole correspond à la lettre grecque oméga.
II.2.4.1. Matière isolante
Les isolants électriques sont les matériaux les plus résistants au flux d'électrons
qui les traverse. La matière plastique, le verre, l'air, le bois sec, le papier, le
caoutchouc et l'hélium sont des exemples d'isolants électriques.
Leur structure chimique est très stable et les électrons sont étroitement liés à
l'intérieur des atomes.
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II.2.4.2. Matériaux conducteurs électriques
Les conducteurs électriques facilitent la circulation des électrons. Les électrons
des couches les plus éloignés du noyau ne sont pas étroitement liés à celui-ci et
peuvent se libérer facilement. À température ambiante, ces matériaux comptent
un grand nombre d'électrons libres qui favorisent la conduction. L'ajout d'une
tension électrique entraîne le déplacement des électrons, ce qui produit un
courant
Le tableau périodique dessous classe en colonnes certains groupes d'atomes. Les
atomes de chaque colonne appartiennent à une famille chimique donnée. Même
si leur nombre de protons, de neutrons et d'électrons est différent, les électrons
les plus éloignés du noyau ont des orbites et des interactions semblables à celles
des autres atomes et molécules. Les meilleurs conducteurs sont les métaux tels
que le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et l'or (Au). Les électrons de ces métaux se
libèrent facilement. La brasure tendre (mélange de plomb (Pb) et d'étain (Sn)) et
l'eau ionisée sont d'autres exemples de conducteurs. Un ion est un atome dont le
nombre d'électrons est différent du nombre de protons dans le noyau. Le corps
humain est composé d'environ 70 % d'eau ionisée, ce qui signifie qu'il est, lui
aussi, un conducteur
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II.2.4.3. Les semi-conducteurs
Les semi-conducteurs sont des matériaux dans lesquels la quantité d'électricité
qui circule peut être contrôlée de manière précise. Ces matériaux sont regroupés
dans une même colonne du tableau périodique. Cette catégorie de matériaux
comprend le carbone (C), le germanium (Ge) et un alliage, l'arséniure de gallium
(AsGa). Le silicium (Si) est le semi-conducteur le plus important, car il constitue
le meilleur circuit électronique microscopique.
Le silicium est très répandu ; il est présent dans le sable, le verre et un grand
nombre de roches. La région s'étendant autour de San Jose, en Californie, est
appelée Silicon Valley parce que l'industrie informatique à base de puces de
silicium a démarré à cet endroit.
Un semi-conducteur peut être conducteur lorsqu’il est soumis à une très basse
température. Il peut devenir isolant à une très haute température. C’est pourquoi
les composants électroniques qui sont en grande partie construits a base des
semi-conducteurs fonctionnent mieux à une basse température, de préférence 1525°C.
II.3. Le courant électrique
Le courant électrique est le flux de charges créé par le déplacement des électrons.
Dans les circuits électriques, le courant est produit par un flux d'électrons libres.
Lorsqu'une tension est appliquée et que le courant dispose d'une voie pour
circuler, les électrons se déplacent depuis la borne négative (qui les repousse)
vers la borne positive (qui les attire).
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La borne négative repousse les électrons, et la borne positive les attire. La lettre
«I» représente le courant. L'unité de mesure du courant est l'ampère (A). Un
ampère est le nombre de charges par seconde passant par un point dans un
circuit. Le courant correspond au nombre d'électrons qui circulent, c'est-à-dire au
volume du trafic d'électrons, et la tension correspond à la vitesse du trafic.
II.4. La Puissance électrique
La combinaison volts-ampères produit des watts. La puissance des appareils
électriques tels que les ampoules, les moteurs et l'alimentation des ordinateurs
est évaluée en watts.
Les watts indiquent la puissance consommée ou produite par ce type d'appareil.
II.5. Circuits électrique
Le courant circule dans des boucles fermées appelées circuits. Ces circuits
doivent être composés de matériaux conducteurs et posséder une source de
tension. Si la tension permet au courant de circuler, la résistance et
l'impédance s'y opposent. Le courant est composé d'électrons qui se déplacent
depuis une borne négative vers une borne positive. Toutes ces données connues
facilitent le contrôle du flux de courant.
L'électricité se dirige naturellement vers la terre si elle dispose d'une voie. Le
courant emprunte également la voie qui offre la résistance la plus faible. C'est
ainsi qu'il peut traverser le corps humain s'il rencontre peu de résistance.
Lorsque vous utilisez un appareil électrique muni d'une fiche à trois broches,
l'une des broches sert de contact de mise à la terre. Cette broche conduit les
électrons jusqu'à la terre. La résistance du corps humain serait supérieure à celle
de la terre.
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En général, la terre correspond au niveau de référence 0 volt dans les mesures
électriques. Comme la tension résulte de la séparation de particules chargées, elle
doit être mesurée entre deux points.
Une analogie avec l'eau permet de mieux comprendre le concept de l'électricité.
Plus l'eau tombe de haut et plus la pression est grande, plus le débit est fort. Le
débit de l'eau dépend également de la taille de l'espace à travers
lequel elle coule. De même, plus la tension et la pression électrique sont élevées,
plus le courant produit n’est important. Le courant électrique rencontre alors une
résistance, à la façon d'un robinet qui réduit le débit de
l'eau. S'il s'agit d'un circuit de courant alternatif, la quantité de courant dépendra
de l'impédance du matériau.
S'il s'agit d'un circuit de courant continu, la quantité de courant dépendra de la
résistance du matériau. Une pompe agit comme une batterie. Elle fournit la
pression nécessaire pour assurer la circulation de l’eau.
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II. 6. Courant alternatif et continu
La relation entre la tension, la résistance et le courant est la tension (V) qui est
égale au courant (I) multiplié par la résistance (R). Autrement dit,
V=IxR.
Cette formule fondamentale découverte par le physicien Ohm, est
appelée loi d'Ohm.
Le courant peut circuler de façon alternative et de façon continue. Les tensions
alternatives changent de polarité ou de direction en fonction du temps. Le
courant alternatif (c.a.) circule dans un sens, puis dans l'autre, et répète
le processus. La tension alternative est positive à une borne, et négative à l'autre,
puis elle inverse sa polarité de sorte que la borne positive devient négative et la
borne négative, positive. Ce processus se répète en permanence.
En revanche, le courant continu (c.c.) circule toujours dans la même direction et
la tension continue a toujours la même polarité. Une borne est toujours positive
et l'autre, toujours négative. Elles ne sont jamais inverses.
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II.7. Electromagnétisme
II.7.1. Aimantation
Un aimant est un objet constitué de matériau magnétique dur, ayant la propriété
particulières, d'exercer une force d'attraction sur tout matériau ferromagnétique.
Un aimant est composé de deux pole : Pole nord et de pole sud.
Deux pôles de même nom se repoussent tandis que les pôles de nom contraire
s’attirent.
II.7.2. Magnétisation
Lorsqu’une substance ferromagnétique tel que le fer, le Cobalt, le Nickel, les
alliages et les oxydes de Fer, se trouve en contact avec un aiment, elle s’aimante,
c’est-à-dire qu’elle acquiert la même propriété qu’un aiment. On dit que la
substance est magnétisée. Le phénomène s’exerce au travers d’un champ
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magnétique qui est un espace physique limitée ou s’exerce cette force
d’aimantation.
II.7.3. Electromagnétisme
Deux phénomènes sont à la base de l’électromagnétisme :
- Lorsqu’un aimant est inséré à l’intérieur d’une bobine en cuivre, il produit
du courant électrique. On dit qu’un courant a été induit. Le sens du
courant dépend de pole de l’aimant. Si c’est le pole nord qui est inséré, un
courant de sens positif sera induit, dans le cas du pole sud, ce sera le
courant du sens négatif. L’aimant est donc appelé inducteur et la bobine,
l’induit.
- Dans le cas inverse, c’est-à-dire lorsqu’une substance ferromagnétique est
insérée dans une bobine électriquement alimentée, la substance va
s’alimenter.
II.7.3.1. Applications de l’électromagnétisme
Il existe de nombreuses applications de l’électromagnétisme parmi lesquelles
nous pouvons citer :
II.7.3.1.1. Alternateur :
Une substance électromagnétique constituée de deux poles (rotor) tourne à
l’intérieur d’une bobine (stator). Le rotor constitue l’inducteur et le stator l’induit.
Un courant alternatif se dégage aux bornes de l’induit suivant la variation de
pole nord et sud de l’induit.
II.7.3.2.Boussoles
La terre constitue un champ magnétique géographique constitué de Pole Nord et
Sud géographique. Une aiguille aimanté mobile autour d’un axe a tendance a se
positionner de façon a ce que le pole nord de l’aiguille indique le pole Nord
géographique. Ce phénomène est à la base de la navigation maritime et aérienne.
III.7.3.3. Oxydes magnétiques
De nombreuses substances telles que les bandes magnétiques ou les disques
magnétiques sont basées sur le principe de l’électromagnétisme. Des points
magnétisés et non magnétisés sont créés sur le surface magnétique constituée des
plastiques ou des plombs recouvertes des oxydes de fer dont la propriété
magnétique est reconnue. Lorsqu’une bobine entre en contact avec la surface
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magnétisée, elle engendre un courant dans la bobine. Ce phénomène est à la base
de développement des disques durs ou des disques dits magnétiques.
II.8.1. Les ondes électromagnétiques
Une onde est de l’énergie qui circule d’un endroit à l’autre. Il existe de
nombreuses sortes d’ondes, mais toutes peuvent être décrites avec le même
vocabulaire, parmi lesquelles on peut citer une onde électromagnétique, celle
relative à la circulation de courant électrique.
II.8.1.1. Origine des ondes électromagnétique
A fréquence ordinaire, les électrons circulent dans un conducteur d’un bout à
l’autre. Mais lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique intense, d’une
fréquence élevée, les électrons se détachent de leur couches et sont projetés dans
l’espaces dans l’atmosphère ou la troposphère à une vitesse presqu’égale a celle
de la lumière. Ces électrons se propagent au dessous de la terre et constituent les
ondes électromagnétiques.
II.8.1.2. Caractéristique d’une onde électromagnétique
Une onde électromagnétique, comme toute autre onde, se caractérise par les 3
éléments ci-après :
- amplitude
- fréquence
- phase
16
-
L’amplitude d’une onde électromagnétique représente la hauteur ou la
profondeur d’une onde. Elle représente la valeur de la tension du signal.
La période ou phase représente le temps pour réaliser un cycle
La fréquence est par contre le nombre de cycle par seconde.
II.8.2.1.3. Spectres des ondes électromagnétiques
Les ondes sinusoïdales et les ondes carrées sont les deux types des ondes
électromagnétiques. Les ondes sinusoïdales constituent un signal analogique
tandis que les ondes carrées forment un signal numérique.
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18
-
-
L’amplitude d’un signal carré correspondant à la tension logique qui peut
être de 5V, -5V, 12V et -12V fournie par le boitier d’alimentation.
La tension 5V correspond à l’état 1 et 0V a l’état 0.
La fréquence d’un signal numérique ou carré est le nombre de bits
transférés par seconde
II.9. Les générateurs et capteurs électriques
II.9.1. Définitions et types
Les générateurs électriques permettent de fournir de l’électricités à partir de
phénomène physiques ou chimiques. On distingue particulièrement plusieurs
types de générateur de tension électrique :
- générateur mécaniques : alternateur
- générateur chimiques : piles, batterie (accumulateur)
- générateur solaire : panneau solaire
- générateur thermique
- générateur nucléaire
- etc.
La génération de l’électricité (déplacement des électrons) est basée sur la
propriété qu’on certains substance à dégager d’électrons lorsqu’elles sont
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soumises à des conditions particulières. Ces substances sont des capteurs
électriques.
II.9.2. Propriétés
Il existe de nombreuses propriétés qui permettent de générer des électrons :
II.9.2.1. Propriété thermoélectrique
Certaines substances métalliques, lorsqu’elles sont chauffées à une température
dégagent de l’électricité. Il s’agit de l’effet Peltier. Les électrons libres se mettent
ainsi sous pression de la chaleur à circuler et produisent ainsi de l’électricité. Il
s’agit principalement des alliages de cuivre et de palladium.
II.9.2.2. Propriété photoélectrique
Lorsqu’un rayon lumineux frappe une substance photosensible telle que le
radium, les électrons se libèrent et se mettent a mouvement en constituant ainsi
de l’électricité.
II.9.2.2. Propriété piézoélectrique
La piézoélectricité (du grec piézein presser, appuyer) est la propriété que
possèdent certains corps de se polariser électriquement sous l’action d’une
contrainte mécanique et réciproquement de se déformer lorsqu’on leur applique
un champ électrique. Les deux effets sont indissociables. Le premier est appelé
effet piézoélectrique direct ; le second effet piézoélectrique inverse.
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CHAPITRE III. SYSTEME DE NUMERISATION
III.1. Historique
En 1930, Claude Shannon découvre qu’il est possible de modifier l’état d’un
contacteur (entendez un interrupteur électrique) pour communiquer une
information. Si le contacteur est ouvert, cela correspond au blocage de passage
de courant électrique. Par conséquent l’ampoule ne s’allume pas. Ceci
correspond à l’assertion « FAUX ». Par contre si le contacteur est l’état fermé, il y
a passage de courant électrique ; l’ampoule s’allume. Ceci correspond à
l’assertion « VRAI ».
L’assertion « Faux » est aussi représentée par le chiffre 0, tandis que le Vrai
est représenté par le chiffre 1.
Avec un contacteur, il est possible de représenté deux états. 0 et 1.
Avec deux contacteur, on peut représenter jusqu’à 4 états dont :
- Tous les contacteurs sont à l’état ouvert
: 00
- Le premier contacteur est fermé et le second reste ouvert : 01
- Le premier est ouvert et le second fermé
: 10
- Tous les contacteurs sont fermés
: 11
La possibilité d’obtenir les différents états est donnée par la formule :
P=2N
Où P représente le nombre de possibilité et N le nombre de contacteur (terme).
Si N=3 alors P=23=2x2x2=8 tel que représenté dans la table ci-dessous :
P
0
1
2
3
4
5
6
7
N2
0
0
0
0
1
1
1
1
N1
0
0
1
1
0
0
1
1
N0
0
1
0
1
0
1
0
1
Les nombres de possibilité vaux de 0 à P-1, car 0 est considéré comme le premier
terme et P-1 le dernier terme. Pour nous P-1 équivaut au chiffré 7.
Si N=4, P=24=16
La colonne N0 représente les bits de poids faible, tandis que la colonne N2 représente les
bits de poids forts.
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Le nombre de Possibilité vaut de 0 à 15
P
N3
N2
0
0
0
1
0
0
2
0
0
3
0
0
4
0
1
5
0
1
6
0
1
7
0
1
8
1
0
9
1
0
10
1
0
11
1
0
12
1
1
13
1
1
14
1
1
15
1
1
N1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
N0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
III.2. Représentation des informations dans un ordinateur
III.2.1. Le bit
Le bit représenté par b (b miniscule) signifie binary digit (traduit en français par
chiffre binaire). C’est la plus petite information manipulable par un ordinateur.
III.2.2. Binaire
Le binaire est un système de numération ou représentation des caractères basé
sur 2 chiffres 0 et 1. Tous les autres caractères (alphabétiques ou numériques)
sont représentés en base de ces deux chiffres. On par le alors de la représentation
en base 2.
Exemple dans notre table, le chiffre 5 est représenté en base 2 par 101 lorsque nous
utilisons 3 termes.
III.2.3. Octet
En informatique on a eu à utiliser la représentation à l’aide de 8 termes ; ce qui
nous donne 256 possibilités de caractères. Un caractère est représenté par 8 bits,
on par alors de terme octet ou Byte représenté par B (majuscule). Excepté la
France, la communauté internationale a adopté l’appellation Byte pour
représenter un caractère.
22
Un octet vaut un caractère alphanumérique.
Pour 1000 octet, on parlera d’un Kilooctet (Ko)
Pour 1 000 000 octets vaut un Megaoctet (Mo)
Pour 1000 0000 0000 on utilise le terme Gigaoctet (Go)
Pour 1000 000 000 000 on parle d’un Téraoctet (To)
Depuis 1998, l’organisme de réglementation internationale I.E.C (Institute for
Electrical Codification) a instauré un nouveau système de quantification de
l’information basé sur le principe suivant :
1Kilooctet vaut 210 octet = 1024 octets
1Megat octet vaut 2100 octet=2(10)2=1024x1024=
1Gigatoctet vaut 21000 octets=2(10)2)2=1024x1024x1024=
1Teraoctet vaut 210000=2(10)2)2)2=1024x1024x1024x1024=
III.2.4. Règes de puissances
La représentation d’un octet en binaire fait appelle à la règle de la puissance
suivant le tableau ci-dessous :
27
128
26
64
25
32
24
16
23
8
22
4
21
2
20
1
III.2.5. Le Système Hexadécimal
Outre le système décimal et binaire, l’homme a eu à utiliser le système
hexadécimal. Ce système a permis de freiner le nombre d’accroissement de
bit. Il utilise les dix chiffres de système décimal quel on ajoute les 6 premiers
lettres d’alphabet en majuscule :
On aura : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
Base décimale 0 1 2 3 4 5 6 7 8
9
10
11
12
13
14
15
Base hexa
012 3 4 5 6 7 8
9
A
B
C
D
E
F
Binaire
0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
III.4. Codage d’information
En informatique comme en télécommunication, l’information circule sous forme
des codes conventionnels. De nombreuses formes de codages ont été
développées depuis le 19e siècle. Nous étudierons trois d’entre elle.
23
III.4.1. Code ASCII
ASCII signifie American Standard Code for Information Interchange. Ce code fut
mis au point en 1966 grâce à la collaboration de plusieurs sociétés informatiques
et de télécommunication. Ce code utilise le codage en 7 bits qui permet de
représenter 128 caractères dont 96 alphabets, les nombre, les signes de
ponctuations et les caractères non imprimables.
Le code ASCII est adopté par la majorité des fabricants d’équipements
informatiques a l’exception d’IBM qui utilise le code EBCDIC (Extended Binary
Coded Decimal Interchange Code) qui est code sur le 8 bits.
24
III.4.2. Code DCB (Décimal Codé Binaire) ou BCD (Binary Coded Decimal)
Ce code positionne à 4 chiffres ne permet de codifier que des chiffres de 0 a 9
comme suit :
Chiffres décimaux
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Blanc
8
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
4
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
Tableau binaire
2
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
III.4.3. Code ISO
Ce code est normalisé à 6 positions et permet de représenter des chiffres et des
lettres alphabétiques.
C'est le système de codage universel. C'est un code à 7 positions, le huitième bit
étant réservé à la parité, ce qui fait 27=128 caractères représentables. Ce code
comprend :
 des fonctions de commandes (transmissions de données, tabulations,
Retour chariot ...)
 des symboles de ponctuations
 quelques symboles usuels en informatique (@...)
 les chiffres
 les majuscules
 les minuscules
Certains constructeurs, dont IBM suivis par tous les fabricants, ont enrichi cette
table en utilisant le 8ème caractère, ce qui double le nombre de caractères
représentables (2 x 128).Les caractères supplémentaires sont essentiellement :
 Les caractères accentués utilisés dans diverses langues
 Quelques symboles mathématiques
 Les caractères semi graphiques qui permettent de réaliser des petits
dessins géométriques.
Il existe un grand nombre de jeux de caractères (pages de codes)En France, nous
utilisons le code multilingue 850 Latin 1
25
Sur un PC, pour accéder à un caractère, il suffit de taper ALT et le code ASCII en
décimal.
Exemple : ALT 64 donnera @.
Les 32 premiers codes et le caractère 127 sont des caractères de contrôle non
imprimables.
0 NUL 11
VT 22 SYN 33 ! 44 , 55 7 66 B
1 SOH 12
FF
23 ETB 34 " 45 - 56 8 67 C
2 STX 13 CR 24 CAN 35 # 46 . 57 9 68 D
3 ETX 14
SO
25 EM 36 $ 47 / 58 : 69 E
4 EOT 15
SI
26 SUB 37 % 48 0 59 ; 70 F
5 ENQ 16 DLE 27 ESC 38 & 49 1 60 < 71 G
6 ACK 17 DC1 28
FS
39 ' 50 2 61 = 72 H
7 BEL 18 DC2 29
GS
40 ( 51 3 62 > 73 I
8
BS
19 DC3 30
RS
41 ) 52 4 63 ? 74 J
9
HT 20 DC4 31
US
42 * 53 5 64 @ 75 K
10
LF
21 NAK 32 space 43 + 54 6 65 A 76 L
77
M
87
W
97
a
107
k
117
u
78
N
88
X
98
b
108
l
118
v
79
O
89
Y
99
c
109 m 119 w
80
P
90
Z
100
d
110
n
120
x
81
Q
91
[
101
e
111
o
121
y
82
R
92
\
102
f
112
p
122
z
83
S
93
]
103
g
113
q
123
{
84
T
94
^
104
h
114
r
124
|
85
U
95
-
105
i
115
s
125
}
86
V
96
'
106
j
116
t
126
~
127
DEL
26
III.5. Les opérations en binaires
III.5.1. Les opérations arithmétique en binaires :
III.5.1.1. Addition en binaire
L'addition en binaire se fait de la même manière qu'en notation décimale:
On commence à additionner les bits de droite (ceux appelés bit de poids faible)
puis on a des retenues lorsque la somme de deux bits de même poids dépasse 1
(chiffre maximum en binaire).
0+0=0 ; 0+1=1 ; 1+0=1 ; 1+1=0 ; reste 1 ; 1+1+1=1 reste 1
1+1=2
2/2=1 (reste) et 0 est la nouvelle retenue.
Exemple : Additionner les chaines de caractères binaires 011111 et 111000
Disposition:
0 1 1 1 1 1
+ 0 1 1 0 0 1
1 1 1 0 0 0
Si la valeur de caractère dépasse la capacité du registre, le caractère excédentaire est
écrit dans la cellule carry de l’ordinateur ; s'il n'y a pas de retenue de l'addition, le bit
Carry sera remis à 0.
Carry
Motif de base 8 bits
Retenues
1
1
1
1
1
Op1
1
1
0
1
0
0
0
1
Op2
1
0
0
1
1
1
1
1
Résultat
1
0
1
III.5.1.2. La soustraction en binaire:
1
1
0
0
0
0
La soustraction en binaire se fait de la même manière qu'une addition, sauf que
lorsque l'on soustrait un bit à un d'un bit à zéro, on soustrait une retenue pour le bit
de poids plus élevé.
27
Exemple :
011110
-011001
000101
III.5.1.3. La multiplication en binaire
La multiplication en binaire est la même chose qu'en décimale : un nombre
multiplié par 0 est égal à 0. On a donc:

0*0=0

0*1=0

1*0=0

1*1=1
Exemple :
011111
*
110
000000
011111
011111
10111010
III.5.1.4. La division en Binaire
La division en binaire se fait de la même façon qu’en décimal.
Exemple :
1101/101:
1101 101
101
10 = quotient
____
0011= reste
28
III.5.2. Les conversions en binaire
III.5.2.1. Conversion décimal en binaire
Pour convertir un caractère de décimal en binaire, on utilise la règle de division
successive jusqu’à obtenir le chiffre 1. Puis l’écriture se fait en sens inverse.
Exemple :
65 en binaire.
65 est de l’ordre de 27, donc il s’écrira en base de 8 termes.
65/2=32, reste 1
32/2=16, reste 0
16/2=8, reste 0
8/2=4, reste 0
4/2=2, resre 0
2/2=1, reste 0
On écrire : 1000001 en binaire
III.5.2.2. Conversion binaire en décimal
Pour convertir un caractère de binaire en décimal, on utilise la règle de puissance
Exemple 1100101 en décimal vaut :
1x26+1x25+0x24+0x23+1x22+0x21+1x20=64+32+0+0+4+0+1=101
III.5.2.3. Conversion Décimal en Hexadécimal
Cette conversion procède de la même manière que la conversion binaire sauf
qu’ici on utilise la base 16. On procède à la division successive jusqu’à obtenir le
chiffre inférieur à 16.
Exemple : 74 en base décimal vaut :
74/16=4, reste 10
10 vaut A, donc en base décimal vaut 4A en base hexadécimal.
III.5.2.4. Conversion Hexadécimal en décimal
On procède par la règle de la puissance
Exemple : 5F en base hexadécimal vaut :
5x161+Fx160 = 5x16+15x1=80+15=95 en base décimal
III.5.2.5. Conversion Binaire en Hexadécimal
Pour convertir un caractère de binaire en hexadécimal en vice-versa, on transite
par la conversion binaire-décimal, puis décimal-hexadécimal.
29
III.5.3. Les opérations logiques en binaire
On les appelle aussi les opérations booléennes. Cf. Algèbre de Bool.
Il existe 4 opérateurs logiques de base : ET(Conjonction), OU (Inclusion), OuX
(Exculsion) et Non (Négation).
III.5.3.1. Conjonction (Et binaire)
Exemple de deux assertions ci-dessous.
A : Je mets de l’eau chaude dans la tasse
B : J’ajoute de café dans la tasse
C = A et B : J’obtiens de café à boire.
Pour obtenir du café à boire, A doit être vrai (1) et B doit être vraie (1).
La table de vérité s’écrit de cette façon :
A
B
A Et B
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Porte logique
30
III.5.2. Inclusion (Ou inclusif)
La relation de subjection permet une résultante vraie si au moins une de deux
assertions est vraie. Donc A ou B est vrai si A est vrai ou B est vrai.
La table de vérité s’écrit de cette façon :
A
B
A Ou B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Porte logique :
III.5.3. L’exclusion : Ou exclusive
Contraire au Et binaire, cette relation permet une assertion vraie que si au plus
une assertion est vraie. C’est-à-dire elle ne permet pas que deux assertions soit
vraie au même moment.
La table de vérité s’écrit de cette façon :
A
B
A OuX B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
31
III.5.4. La négation (Non)
Cette relation permet une valeur vrai si l’autre valeur est fausse et vice-versa.
A
NON B
B
0
1
1
1
0
Porte logique :
III.6. AUTRES SYSTEMES DE NUMERATIONS
Outre le système décimal, binaire et hexadécimal étudiés, l’homme a eu à utiliser
les autres systèmes de numération. Nous pouvons citer:
- Le système quintaire en base 5 utilisé par les Mayas
- Le système duodécimal en base 12 utilisé par les anglo-saxons dans
leur système monétaire jusqu’en 1960 où un pound valait 20 shilling et
un shilling valait 12 pence. Il est aussi utilisé dans le système de
l’heure actuelle dans la notation anglo-saxonne.
- Le système vicésimal en base 20 utilisé par les mayas
- Le système sexagésimal en base 60 utilisé par les sumériens. Cette base
est aussi utilisée dans le système horaire actuel.
32
CHAPITRE IV. ETUDE DES CIRCUITS DES ELEMENTS
MATERIELS DU CIRCUIT LOGIQUE
Un circuit logique est basé sur les éléments ci-après :
IV.1. Cellules numériques
Les cellules numériques sont des interrupteurs électroniques dont les états
peuvent changer en 0 ou en 1. En changeant leurs états, elles permettent de
modifier le contenu d’un registre.
Lorsqu’une cellule change son état en passant de 0 à 1, on parle d’une
incrémentation. Tandis que le passage de 1 à 0 s’appelle zérotation ou remise à zéro
(reset en anglais).
L’incrémentation d’une cellule se fait en lui envoyant un bit (courant électrique)
de valeur 1. Exemple +5v
Tandis que la zérotation ou annulation se fait en lui envoyant un bit en sens
inverse. Exemple -5V.
IV.2.Registre
Un registre est un groupe de cellules numérique destiné à obtenir un caractère
alphanumérique d’une information.
Exemple, le registre à 7 tubes aussi appelé Tubes a chiasma groupées sous forme
de chiffre 8. Chaque tube est commandé par un interrupteur électronique. En
modifiant l’état d’un tube (allumé ou éteint) on modifie aussi le contenu du
registre qui donne des formes différentes en chiffres.
Le tube à est commandé par la cellule A
Le tube b commandé par la cellule B
Le tube c par la cellule C
Le tube d par la cellule D
Le tube e par la cellule E
Le tube f par la cellule F
Le tube g par la cellule G
Si a=1, b=1, c=1, d=1, e=1, f=1, g=1 ; le registre donne la forme 9
33
Si a=0, b=1, c=1, d=0, e=0, f=1, g=1, le registre donne la forme 4.
IV.3. Les mémoires
IV.2.1.Définition
Les mémoires sont des circuits électroniques intégrés chargés de stocker et de
conserver les informations traitées ou à traiter. Dans notre cas, nous pouvons les
considérer comme un groupe de plusieurs registres (des milliers) qui stocker
plusieurs caractères d’une information.
IV.2.2. Sortes de mémoires
Les mémoires se présentent sous plusieurs formes suivant leurs caractéristiques
physiques et opérationnelles. Pour mieux les étudier et les identifier, nous allons
d’abord les diviser deux groupes : les mémoires mortes et les mémoires vives.
IV.2.2.1. Les ROM
ROM est une abbreviation de Read Only Memory (ou Memory to be Read Only).
C’est un type de mémoire qui ne peut être accessible qu’en lecture, bien que
certaines de ses variantes puissent être lue et écrites mais souvent de manière
non permanente. Les informations contenues dans les ROM sont programmées
de façon hardware en usine. Elles sont souvent utilisées pour stocker les
informations statiques.
Les ROM sont des mémoires mortes, c’es-à-dire celles qui conservent les
informations même en l’absence de l’électricité. Dans le groupe de mémoires mortes,
on retrouve :
- LES PROM
- LES EPROM et
- LES EEPROM.
IV.2.2.2. Les PROM
PROM signifie Programmable ROM. C’est une variante de ROM qui peut être
programmé, mais une seule fois à l’aide d’un équipement spécifique.
IV.2.2.3. EPROM
Erasable Programmable ROM est une mémoire pouvant être programmée
plusieurs fois. Elle comporte une ouverture vitrée sur la face supérieure qui
permet de les exposer au rayon ultraviolet. Ce rayon est utilisé pour effacer le
contenu d’EPROM avant de le reprogrammer.
34
IV.2.2.4. EEPROM
C’est une mémoire réinscriptible à volonté, Elle signifie Electrically Erasable
PROM, c’est-a-dire, une mémoire dont le contenu peut être effacé et
reprogrammé électriquement ou par impulsion électrique. Cas de Flash BIOS.
IV.2.2.3. Les RAM
Les RAM sont des mémoires qui peuvent être accessible en lecture comme en
écriture de façon standard tout en étant nettement plus rapide. RAM signifie
Random Access Memory, c’est-a-dire mémoire en accès aléatoire.
Ce type de mémoire, a l’inverse de la mémoire morte, est volatile : dont le contenu
est perdu lorsqu’elle n’est pas alimentée électriquement. Les RAM sont essentiellement
utilisées comme mémoires vives ou mémoires CACHES.
IV.2.2.3.1. Mémoire vives
La mémoire vive est la mémoire principale du PC. Toutes les instructions devant
être traitées par le processeur y transitent. Sans cette mémoire, le fonctionnement
même de l’ordinateur est impossible, le PC refuse de démarrer. La taille de la
mémoire vive a une grande importance sur le fonctionnement efficace de
l’ordinateur.
Les mémoires vives sont, en outre, caractérisées par la fréquence et le temps
d’accès.
IV.2.4.3.2. Mémoires CACHES
En informatique, une mémoire cache ou antémémoire est une mémoire relativement
petite (petite capacité) et rapide, qui stocke les informations les plus utilisées
d'une autre mémoire plus grande et plus lente. Elle sert à accélérer les
traitements.
La mémoire cache est notamment utilisée entre le processeur et la mémoire vive,
mais on peut en trouver entre tout fournisseur de données (réseau informatique,
disque dur, mémoire principale) et le consommateur de ces données.
Le cache contient une copie des données originelles lorsqu'elles sont couteuses
(en termes de temps d'accès) à récupérer ou à calculer par rapport au temps
d'accès au cache. Une fois les données stockées dans le cache, l'utilisation future
de ces données peut être réalisée en accédant à la copie en cache plutôt qu'en
récupérant ou recalculant les données, ce qui abaisse le temps d'accès moyen.
35
Le processus fonctionne ainsi :
1. l'élément demandeur (microprocesseur) demande une information ;
2. le cache vérifie s'il possède cette information. S'il la possède, il la
retransmet à l'élément demandeur – on parle alors de succès de cache. S'il
ne la possède pas, il la demande à l'élément fournisseur (mémoire
principale par exemple) – on parle alors de défaut de cache ;
3. l'élément fournisseur traite la demande et renvoie la réponse au cache ;
4. le cache la stocke pour utilisation ultérieure et la retransmet à l'élément
demandeur au besoin.
On trouve une zone de cache :




dans les disques durs (par exemple, les fichiers Internet temporaires
d'Internet Explorer);
dans les serveurs proxy, dont les squids;
dans les serveurs de pages dynamiques;
dans ou à proximité des microprocesseurs. On les appelle caches du
processeur.
Dans ce dernier cas, on différencie :



cache de premier niveau (L1), plus rapide et plus petit (cache de données
souvent séparé du cache d'instructions); Elle a une taille comprise entre 8
et 128 Ko, est toujours placée dans le processeur. On l’appelle souvent
cache interne.
cache de second niveau (L2) dans certains processeurs, moins rapide et
plus gros (peut se situer hors de la puce); avec une taille comprise entre
256 et 2 Mo.
cache de troisième niveau (L3) rarement (sur la carte mère).
Schémas d’un cache du processeur.
36
Les RAM présentent plusieurs variantes qui se déclinent en deux catégories :
mémoires statiques et mémoires dynamiques. La vitesse est inscrite sur le circuit DIP
qui compose la mémoire. Une barrette à 60 ns portera une inscription se
terminant par 06 ou 60.
IV.2.4.4. Mémoires statiques (SRAM)
Ce type de mémoire présente la caractéristique de stocker une valeur pendant un
période assez longue sans être rafraichie, cela présente un temps d’accès court de
l’ordre de 8 à 20 ns. Son inconvénient reste le cout d’achat très élèves et son
encombrement.
Rafraichir une mémoire consiste à redessiner de façon logicielle une partie ou
toutes fenêtres d’un écran dans une interface graphique. A cause de cette
caractéristique, les mémoires statiques sont souvent utilisées comme mémoire
CACHE, bien qu’elles fussent abondamment utilise comme mémoire vive, de
nos jours leur fonction comme mémoire vive a complètement disparu.
IV.2.4.4.1. Les FPM (Fast Page Mode)
Les FPM sont des mémoires désormais dépassées qui équipaient la plupart des
PC de famille 386 et 486. Elles disposaient d’une fréquence de 33 Mhz et d’un
temps d’accès de 60 à 70 ns ce qui offre une performance inacceptable pour les
machines dont la vitesse de Bus est supérieure à 66 MHZ. Elles sont portées par
les barrettes SIMM de 32 Pins
IV.2.4.4.2. Mémoires EDO (Extended Data Out)
Les EDO on tune fréquence supérieure a 33 Mhz et un temps d’accès de 50 a 60
ns. Ce type de mémoire intègre un jeu de cellule a la sortie qui contient les
données qui vont être demandées par le processeur. Il s’agit en quelque sorte
d’une mémoire cache intégrées dans la mémoire vive
IV.2.4.4.3. Mémoires BEDO (Burst EDO).
Le BEDO fonctionne au dessus de 66 MHZ et fonctionne en mode rafale (Burst).
Il sous-entend que le processeur ca demander les données stockées aux
prochaines adresses et en charge quatre automatiquement en cycle d’horloge.
IV.2.4.4.4.-SRAM
37
Cette mémoire a été améliorée en ce qu’elle accepte désormais un transfert de
données sur une courbe montante et descendante du signale. Cette technologie
est appelée Double Data Rate (DDR), c’est-a-dire Double Taux de Transfert qui
permet un transfert de l’ordre de 1.03 Go/s. Elle est aussi appelée SRAMII a été
accepte comme standard par 8 grands fabricants dont SAMSUN, TOSHIBA,
NEC, …)
IV.2.4.5. Mémoires Dynamiques
A l’inverse de la mémoire statique, la mémoire dynamique se voit son contenu
rafraichir plusieurs fois par seconde, ce qui augmente son temps d’accès, compris
actuellement entre 50 à 80 ns. Par contre son cout est relativement moins cher et
son encombrement réduit.
IV.2.4.3.1. SDRAM (Synchronous Dynamiques RAM)
Les SDRAM ont été utile depuis l’apparition de processeur de type DX2. En effet,
depuis l’utilisation de processeur de type DX2 (coprocesseur mathématique
intégré dans le processeur centrale), il y a eu une différence de fréquence entre le
processeur et la carte-mère. Si une mémoire est place sur la carte-mère, elle
fonctionne avec la fréquence de celle-ci, qui est peut être jusqu'à 3 fois plus lente
que celle du processeur. La SDRAM présente alors cet avantage de fonctionner a
la fréquence du processeur, on dit que sa vitesse a été synchronisée à celle du
processeur.
IV.2.4.3.2. MDRAM (Multibank DRAM)
Cette mémoire a été proposée par la société MoSys. La mémoire MDRAM a été
synchronisée à la vitesse de 333 Mhz et peut fournir un débit de 666 Mo/s. La
mémoire MDRAM tient ce nom de ce qu’il est constitué de modules
indépendants (blocs de mémoires) chacun disposant d’une interface (bank)
propre de 32 bits, reliées ensemble par un bus commun.
IV.2.4.3.3.. SLDRAM (SyncLink DRAM)
Proposée par SyncLink, dont elle tient le nom, un consortium regroupant les
principaux constructeurs de DRAM, elle est proche de RDRAM et propose un
double bus de données de 200 MHz avec un débit de l’ordre de 800 Mo/s.
IV.2.4.3.4. RDRAM (Rambus DRAM)
Rambus propose une toute nouvelle approche de la mémoire actuelle. Ici la
mémoire est un système complet, non pas seulement un puce ou une barrette. La
38
technologie Rambus propose une mémoire cohérente. A la base se trouve un
contrôleur chargé de piloter l’ensemble. La mémoire est connectée en série et
l’ensemble permet d’atteindre une fréquence de 800 Mhz. L’absence de mémoire
sur le connecteur entraine une coupure de circuit dans le Bank.
Caractéristique d’une mémoire
La fréquence d’une mémoire est la quantité d’information (évaluée en Ko ou Mo)
par seconde que le processeur peut adresser dans cette mémoire. Cette fréquence
est en générale celle que le processeur rythme sur le bus de la carte mère. Le
temps d’accès est celui que le processeur met accéder à une portion de la
mémoire pour en retirer ou y placer une information dans une mémoire.
Les mémoires sont portées sur des supports appelés SIMM ou DIMM et fixées
sur des supports. L’ensemble de supports devant être adressés simultanément
d’appelle BANK. Le PC actuel dispose généralement entre 2 et 4 Bank numéroté
à partir de 0.
IIV.2.5. Le support des RAM
Les supports des mémoires permettent de fixer les cellules de celles-ci pour les
placer sur les connecteurs. Ces supports se présentent sous les formes des
barrettes dont on peut distinguer : les barrettes SIP, SIM, DIMM et circuit DIP.
IV.2.5.1. Circuits DIP
Les Circuits DIP (Dual In-Line Package) ne sont actuellement pas utilisée comme
mémoire vive, mais plutôt comme mémoire cache. Facilement reconnaissable par
leur double lignée de bronches, elles ont été utilisées comme mémoires vives
avec une capacité de 64 Ko ou 256 Ko, ce qui obligeait des les posséder en grande
quantité pour constituer une taille suffisante de la mémoire vive. Ce type de
circuit est actuellement utilisé surtout comme BIOS, PROM, EPROM et
EEPROM. Une encoche arrondie sur la face supérieure permet de les fixer en bon
endroit.
IV.2.5.2. .Les Barrettes SIP
Les barrettes SIP (Single In-Line Package) ne sont plus d’usage depuis un certain
temps. Elles se présentaient sous forme d’une barrette avec des broches à insérer
39
dans un compartiment récepteur. Ces barrettes avaient soit une valeur de 256 Ko,
soit de 1 Mo. Pour le moment elles ne sont de fois utilisées seulement comme
mémoire pour cartes graphiques.
IV.2.5.3. Barrettes SIMM 8
SIMM signifie Single In-Line Memory Module. Les SIMM se présentement sous
deux formes:
IV.2.5.3.1. SIMM 8 bits
Les SIMM se présentent sous formes de barrettes de 8,5 cm de longueur, avec 30
pins, on les appelle aussi SIMM 30 pins. Les SIMM 8 bits ou 30 pins ont été conçu
pour porter les mémoires RAM de type FPM qui équipaient les ordinateur de
famille 386. La carte mère comporte deux banks (bank 0 et bank1), une banque
doit être impérativement utilisée. Ceux barrettes pouvaient avoir une valeur de
256, 1 Mo ou 4Mo. Chaque barrette a une encoche dans l’angle gauche qui sert de
détrompeur, évitant ainsi de la monter a l’envers.
IV.2.5.3.1. SIMM 32 bits
Ces SIMM se présentent sous formes de barrettes de 10.5 cm de longueur, et
porte 72 pins et sont conçu pour porter une fréquence de plus de 66 MHz
supportable par les FPM, EDO et BEDO. On les appelle aussi SIMM 72 pins. Ils
sont disponibles sous 1 Mo, 2Mo, 4Mo, 8Mo, 16Mo, 32Mo et 64Mo. Ces barrettes
sont utilisées sur les machines de types 486 et voir Pentium et il n’est pas rares
qu’on les retrouves équipes de deux faces. Elles comportent deux détrompeurs :
une encoches dans le coin inferieur gauche (comme SIMM 8 bits) et une encoche
arrondie au centre de la barrette.
40
IV.2.5.4. Les DIMM
Les barrettes DIMM (Dual In-Line Memory Module) sont désormais supportées par
la plupart des PC récents. Elles sont actuellement utilisées exclusivement pour
les mémoires SDRAM et DDR-DRAM, avec une longueur de 13,3 cm, 64 et 128
Bits et 168 pins. On les appelle aussi barrettes 168 pins. Elles comportent 84 pins
dans chaque face, mais chacune de faces est indépendante. Elles sont alimentées
par une tension de 5 ou 3,3 v.
IV.2.5.4.1. Le SDRAM
Les SDRAM se reconnaissent par les deux bronches qui servent de détrompeur.
Elles servent de mémoires vives dans les PC de type Penitum I, II et III. Certaines
cartes Pentium IV sont aussi équipées des SDRAM. Leur capacité varie de 32, 64
et 128 Mo.
IV.2.5.4.2. Les DDR-DRAM (double data rate)
Les DDR-DRAM ou tout simplement DDR se trouve actuellement sous trois
formes :
- DDR ou DDR1 : avec une capacité de 256 a 512Mo : elles équipent les
ordinateurs les PCs Penitum IV.
- DDRR ou DDR2 : avec une capacité de 512 Mo à 1Go : ce type de
mémoires sont les plus en vogue de nos jours. Elles équipement les
ordinateurs récents de type processeur Pentium M.
- DDRRR ou DDR3
Les DDR-DRAM se reconnaissent par une bronche au milieu qui sert de
détrompeur.
41
DDR1 : 256 Mo
DDR1 512 Mo
DDR2: 1Go
DDR3 : 1 Go
42
IV.2.5.4.2.Les Barrettes RIMM
Rambus In-Line Memory Module est une barrette propose par la société RAMBUS
dont elle porte le nom. Si elles sont mécaniquement compatibles avec les
barrettes DIMM, elles ne sont pas électriquement, c’est-a-dire elles ne peuvent
pas donner un résultat espérée quand bien-même elles sont correctement
insérées dans les connecteurs DIMM. Ces barrettes sont lues en lignes ; les
données entrent par un coté en sorte par l’autre, elles ne contiennent pas de
mémoires, mais elles servent à établir la continuité dabs e bus de données.
43
CHAPITRE V. LES PROCESSEURS
V.1. Définition
Le processeur est un composant électronique composé en forme d’un gros circuit
intégré (puce) composé de plusieurs millions des circuits électroniques. Le
processeur est le cerveau ou aussi le cœur pensant de l’ordinateur. Dans le
monde de PC, les principaux fabricants du processeur sont : INTEL, IBM, CYRIX,
AMD, TOSHIBA, MOTOROLA, TEXAS INSTRUMENT, NEXGEN, etc. Les plus
grands des constructeurs de processeur dans le monde est INTEL, suivi de AMD.
Processeur AMD
44
Processeur INTEL
Processeur Cyrus
V.2. Caractéristiques d’un processeur
V.2.1. La vitesse du processeur
Nous appelons vitesse du processeur, la quantité d’informations (évaluée en Mo
Go) que le processeur traite par seconde. On l’appelle aussi vitesse de traitement
d’informations. La vitesse du processeur est évaluée en MHZ et maintenant en
GHz.
Par exemple, vous procurez une machine avec un processeur de 1,75 GHz. Cela
signifie que ce processeur va traiter une information dont la quantité est évaluée
en 1,75 Go en une seconde.
V.2.2. La pulsation
Depuis quelques temps, le processeur a des vitesses sensiblement élevées
dépassant de loin celle de carte-mère et celle de RAM. Cette vitesse atteint des
proportions telles que les autres éléments de la carte-mère ne peuvent pas la
supporter. C’est pourquoi une seconde vitesse a été créée pour dialoguer avec
ces éléments. Cette vitesse s’appelle pulsation.
45
V.2.3. Conditionnement du processeur
Apres 5 secondes, le processeur atteint une température de 85°C au delà de
laquelle elle claque (elle permet sa propriété physique). Cette température est
appelée température de claquage.
Le processeur est donc toujours protégé contre un échauffement excessif par des
procédées physiques qui dépendent de la vitesse de processeur. Car plus la
vitesse est grande, plus l’échauffement est fort et rapide.
La protection inclut les procédés ci-après :
- le blindage : celui-ci est réalisé par un métal aluminium dont la propriété
thermique est reconnue pour sa capacité de rayonnement de la chaleur.
- Une ventilation : un ventilateur souvent à double vitesse est destiné à
refroidir le métal pour éviter que celui-ci ne réchauffe le processeur. En
plein travail, le système peut activer le deuxième
Levier zero force
V.2.4. La fixation du processeur
Pour fixer un processeur sur le châssis, on se sert d’un levier qui diminue
sensiblement la force de fixation. On parle du levier ZIF (Zero Insertion Force).
Désormais utilisé, le support ZIF (Zero Insertion Force) est constitué d'un socle
plastique généralement de couleur bleue ou blanche et d'un levier. Lorsque ce
dernier est levé, le processeur n'est plus maintenu et peut être extrait sans effort,
d'où son nom.
46
V.2.5. Famille des processeurs
Intel a fixé une norme nommée 80x86, le x représentant la famille. On parle ainsi
de 386, 486,... Un nombre élevé signifie un processeur de conception récente et
donc plus puissant. Cette dénomination a été reprise par ses concurrents. Aux
États−Unis, une appellation composée seulement de nombres ne peut être
protégée, c'est pour cette raison que les processeurs de la génération 5 d'Intel se
nomment PENTIUM (Pro) et non 586 (686). Ces Indications sont clairement
indiquées sur la surface du processeur. En fait, la puissance a été augmentée
grâce à un jeu d'instructions plus évolué et à une technologie plus poussée. On
atteint aujourd’hui la série nommée Pentium M, la nomination Centrino est
réservée au processeur avec un système de refroidissement interne grâce à un
mécanisme électronique en vue de réduire le bruit d’un système mécanique.
Plusieurs fabricants ont également lance leur marque des processeurs qui
équipent certaines marques des PC. Il s’agit principalement de :
- AMD : ils équipent surtouts les marques HP, ACER, COMPAQ…
- Motorola (pour les machines de la famille Apple et Mac-Intosh)
- Toshiba
- Etc.
47
CHAPITRE VI. LES UNITES DE STOCKAGE
VI.1. Introduction
Depuis de nombreuses années, les hommes ont éprouvé le besoin de conserver
leurs informations sur des supports diversifiés. Ces supports ont beaucoup
évolué avec le temps et la technologie. Depuis la période de la pierre taillée,
pierre polie, papyrus et actuellement les disques optiques, ces supports ont
connu d’énormes transformations.
Les supports informatiques sont codés en binaire pour leur permettre de stocker,
de conserver et de restituer les informations. On les retrouves principalement
sous formes de disques magnétiques, disques optiques et disques électroniques.
Mais les plus anciens de ces supports informatiques se trouve être la carte
performée. Nous aborderons ci-dessous une étude détaillée de la carte perforée.
VI. 2. Carte perforée
La carte perforée (parfois appelée carte Herman Hollerith) a été le premier support
de l’information dans le début de l’informatique. Elle a été utilisée aussi comme
mémoire de masse et unité d’entrée-sortie. On l’a conjointement utilisée avec le ruban
perforée.
Elles sont apparues avant les Systèmes d'exploitation , et ont permis la création
de ceux-ci. Toutefois, il fallait des heures entières pour rédiger un programme de
quelques lignes de code
VI.2.1. Historique de la carte perforée
C'est Basile Bouchon qui inventa le papier perforé en 1725 ; en 1728, Jean-Baptiste
Falcon améliore le système sous forme de cartes perforées reliées entre elles, ces
cartes furent utilisées pour divers automates, et en particulier les orgues de
Barbarie et les pianos mécaniques.
L'invention de la machine à cartes perforées par Herman Hollerith, pour le
recensement de 1890 aux États-Unis, a été la base du développement de trois
grandes entreprises internationales : IBM, Powers (absorbée par RemingtonRand, et fusionnée dans Unisys), et Bull. Les premières cartes Hollerith
mesuraient 6 centimètres sur 12 et comportaient 210 cases. Le format avait été
aligné sur celui du billet de 10 dollars de l'époque pour pouvoir réutiliser des
meubles de rangement déjà existants.
48
Le modèle le plus courant de cartes perforées, breveté par IBM en 1928, était la
carte dite à 80 colonnes. Il s'agit d'une feuille de bristol mince de forme
rectangulaire, dont un coin était tronqué, où les caractères alphanumériques
(BCD, EBCDIC ou ASCII) étaient traduits par des perforations rectangulaires (au
nombre de 1, 2 ou 3 par caractère) disposées en colonnes parallèles à la largeur
(80 colonnes) et sur 13 lignes parallèles à la longueur.
Ces cartes étaient stockées par boîtes de 2 000, et le coin tronqué servait de repère
pour les insérer dans le bon sens dans un chargeur de cartes ou pour les remettre
à l'endroit quand la boîte tombait par terre…
Taille de cet aperçu : 800 × 386 pixels
Les cartes étaient perforées par des opératrices spécialisées travaillant à partir de
« bordereaux de saisie », vérifiées par refrappe par d'autres opératrices (les perfovérifs dont la cadence normale de saisie étaient d'environ 15 000 caractères à
l'heure (soit environ 4 caractères à la seconde). Les cartes étaient susceptibles
d'être triées sur des machines appelées trieuses et interclasseuses. Les machines
mécanographiques ont utilisé ces cartes jusqu'au remplacement des dernières de
ces machines par des ordinateurs vers 1970. Les ordinateurs ont été équipés
d'unités périphériques capables de lire et de perforer ces cartes jusqu'au début
des années 1980.
49
Appareil de perforation IBM
Le mécanisme de lecture des cartes perforées était au départ très particulier. En
effet, une aiguille passait en revue les lignes et colonnes de la carte. De l'autre
côté de la carte, se trouvait un baquet remplit de mercure. Si l'aiguille touchait le
mercure, un courant électrique transmis dans l'aiguille passait et fermait le
circuit, ce qui indiquait la présence d'un trou. Ce mécanisme sera remplacé dans
les années 1920 par un dispositif de brosses métalliques venant entrer en contact
avec une plaque métallique à travers la perforation de la carte.
La carte perforée a progressivement disparu à partir de 1970 lorsque sont
apparues les unités d'entrée-sortie à bande magnétique et à disquettes souples de
format « 8 pouces » et des mémoires de masse plus performantes.
On utilisait cependant encore des cartes perforées en France pour les péages
d'autoroutes jusqu'en 1985.
Aux Etats Unis, il y avait encore des machines à voter utilisant des cartes
perforées à l'élection présidentielle de 2000. Compte tenu de la vétusté de
certains de ces matériels, cette technique a alors provoqué des litiges
(perforations non nettes), alors que le résultat était très serré.
50
VI.3. Bandes magnétique
Les bandes magnétiques sont les premiers supports ayant remplacé les cartes
perforées. Ils sont des supports à accès séquentiels, la lecture se fait en parcourant
toutes les pistes d’informations jusqu’à retrouver l’information désirée. Ainsi
tous les blocs sont déroulés avant que l’information ne soit retrouvée. Ce
mécanisme prend beaucoup de temps
Les bandes magnétiques était constituées de substances en plastique recouvertes
d’un oxyde magnétique, en l’occurrence l’oxyde de fer. Elles avaient une
longueur maximum de 750 m ; de 1,5 a 2,5 cm de largeur.
Les bandes magnétiques sont divisée 7 blocs, le dernier bloc étant réservé pour le
contrôle de parité.
Les blocs sont séparés par des espaces vides appelé espace arrêt-marche (EAM).
La densité de disque est de 3600 caractères par centimètre.
Les bandes magnétiques sont des supports non adressable, c’es-a-dire que les
informations y inscrites n’ont pas d’adresse. Elles appartiennent désormais à une
technologie dépassée. Elles ont été remplacées par les supports à accès directe ou
adressable.
51
VI.4. Supports à accès directe ou adressable
Ces supports ont des adresses pour localiser une information. Ils sont divisés en
secteur, et chaque secteur est divisé en pistes. Chaque secteur est caractérisé par
une densité qui est nombre de caractères par pistes de secteur.
Les informations sont inscrites sur des pistes qui sont bien numérotées.
Exemple : secteur 32, piste16.
secteur
Piste d’information
`
VI.3.1. disquettes
La disquette a été lancée par IBM en 1971 (dans sa version 8 pouces) pour stocker
les microprogrammes des systèmes 370 et, accessoirement, envoyer pour un
faible coût des mises à jour à leurs possesseurs. Cette première disquette pouvait
stocker 80 000 caractères, soit environ une journée de frappe d’une opératrice de
saisie. Pour cette raison, des matériels de saisie sur disquette commencèrent à
remplacer les encombrantes et bruyantes perforatrices de cartes utilisées jusquelà.
La deuxième génération de disquettes était au format de 5 pouces ¼, et utilisée
entre autres sur l’Apple II et l'Olivetti P6060. C’est elle qui, formatée en 360 Ko
équipa l’IBM PC en 1981, puis en 1,2 Mo le PC/AT en 1983.
La troisième génération possédait une enveloppe qui n’était plus de carton
souple, mais de matière plastique rigide. Utilisée par le McIntosh en version 400
Ko (1984), elle fut introduite dans le monde PC en 1987 pour la série IBM PS/2 en
versions 720 Ko et 1,44 Mo ; cette dernière a commencé à être détrônée au début
des années 2000 par les clés USB, principalement à cause de leur relative fragilité
et de leur capacité limitée à 1,4 Mo alors que les fichiers manipulés
commençaient à dépasser largement cette taille (pour les usages multimédia
notamment). Il exista une version 2,88 Mo qui ne s’imposa pas.
52
Disquette 5 1/4
Disquettes 31/2
Une autre disquette de troisième génération est également apparue sur les
ordinateurs personnels. Celle-ci est de format 3 pouces et permet de stocker
320 Ko par face. Les lecteurs pour ce type de disquette n’étant pas double face, il
est nécessaire de retourner le disque pour utiliser toute sa capacité. Cette
disquette a été principalement utilisée sur Amstrad CPC et Oric. En raison de
l'échec commercial de ce standard, les fabricants pouvaient se procurer des
lecteurs à très bon marché, mais en revanche la pénurie de disquettes posait
problème.
Il faut notre que l’utilisation d’une disquette actuellement est tombe en désuète, a
cause de leur capacité réduite et leur durée de vie relative très courte.
VI.3.2. Disques durs
Un disque dur est composé de plusieurs disques circulaires appelés dispac ou
plateau, tous montés sur une tige cylindrique qui donne a l’ensemble une forme
d’un cylindre. On l’appelle disque cylindrique.
53
Le cylindre est entrainé par un moteur électrique à une vitesse évaluée en
tour/min.
La surface supérieure du premier dispac et inférieure du dernier dispac ne sont
pas utilisées. Elles servent de couvercle.
Les dispacs sont caractérisés par leur densité qui est le nombre de caractère
contenus sur une piste de secteur.
Chaque face est divisée secteur, et chaque secteur est divisée en pistes.
54
On retrouve sur un secteur :
-
-
-
-
un petit espace « blanc » (« gap » en anglais) : il laisse à la logique du
contrôleur de disque une zone inutilisée de cette piste du disque pendant
le temps nécessaire à la bascule du mode lecture au mode écriture et
inversement (cela permet également de compenser de légères dérives de
la vitesse de rotation des surfaces de disque) ;
une zone servo : elle contient des « tops » permettant de synchroniser la
logique du contrôleur de disque avec les données qui vont défiler sous la
tête de lecture juste après ;
un en-tête contenant le numéro du bloc qui va suivre : il permet au
contrôleur du disque de déterminer le numéro de secteur que la tête le
lecture va lire juste après (et par là de déterminer également si le bras
portant les têtes est positionné sur la bonne piste) ;
les données : ce qui est véritablement stocké par l'utilisateur du disque ;
une somme de contrôle permettant de détecter/corriger des erreurs : cela
fournit également un moyen de mesurer le vieillissement du disque dur (il
perd petit à petit de sa fiabilité).
Par exemple :
Un disque dur de 10 dispacs, avec une densité de 78000 car/pistes, 100 secteurs
de 200 pistes aura la capacité de :
Nbre dispac = 10 x 2-2= 18 dispacs
Nbre de pistes par dispac = 100 x 200 = 20 000 pistes
Capacité de disque dur est : 18x 20 000 x 78 000 = 28 080 000 000 caractères =
28,08 Go.
VI.3.2. Caractéristiques physiques d’un disque dur
Les disques dur sont aussi appelés des disques fixes, parce qu’ils sont directement
fixés sur leur lecteur, contrairement aux disques amovibles tels que les disquettes
qui sont séparés de leur lecteur.
55
Axe
Tête de
lecture
Bras
Plateau ou dispac
Alimentation
electrique
Servocommande
e
InterfaceCavalier
IDE
Un disque dur est constitué :
- d’un moteur électrique
- des plateaux ou dispac
- d’une servocommande
- d’une tète de lecture et écriture
- d’un bras de levier
- d’un axe
- d’un connecteur d’alimentation électrique
- d’un connecteur interface IDE ou SATA
VI.3.2.3. Fonctionnement
Le moteur électrique permet d’entrainer le disque cylindrique à une vitesse de
rotation constante. Cette vitesse est comprise généralement entre 3600 et 15 000
tour par minute (tr/min). Une tête de lecture, montée sur un bras de levier
pivote autour d’un axe permettant ainsi de localiser l’adresse de l’information
dont la position est fournie par une servocommande.
56
Une interface IDE/SATA permet ainsi au disque de communiquer avec le
processeur ou la mémoire Vive.
Chaque plateau est constitué d'un disque réalisé généralement en aluminium,
qui a les avantages d'être léger, facilement usinable et non magnétique. Des
technologies plus récentes utilisent le verre ou la céramique, qui permettent des
états de surface encore meilleurs que ceux de l'aluminium.
Les faces de ces plateaux sont recouvertes d'une couche magnétique, sur laquelle
sont stockées les données. Ces données sont écrites en code binaire [0,1] sur le
disque grâce à une tête de lecture/écriture, petite antenne très proche du
matériau magnétique. Suivant le flux électrique qui traverse cette tête, elle
modifie le champ magnétique local pour écrire soit un 1, soit un 0, à la surface du
disque. Pour lire, c'est le même principe qui est utilisé, mais dans l'autre sens : le
champ magnétique local engendre un flux électrique au sein de la tête qui
dépend de la valeur précédemment écrite, on peut ainsi lire un 1 ou un 0.
L'électronique associée contrôle le mouvement de l'armature ainsi que la rotation
des plateaux, et réalise les lectures et les écritures suivant les requêtes émises par
le contrôleur du disque. Les firmwares des disques durs récents sont capables
d'organiser les requêtes de manière à minimiser le temps d'accès aux données, et
donc à maximiser les performances du disque.
VI.3.2.3. Présentations physiques de disque dur
Les dimensions des disques durs sont normalisées :
- 19 pouces pour les anciens disques (à interface SMD).
- 8 pouces : génération suivante, permettant de mettre deux disques sur une
largeur de baie.
- 5,25 pouces : format apparu dans les années 1980, on le trouve aussi en
demi-hauteur.
- 3,5 pouces est la taille standard depuis de nombreuses années jusqu'à ce
jour.
- 2,5 pouces pour les ordinateurs portables à l'origine et installé sur certains
serveurs depuis 2006.
- 1,8 pouce pour les baladeurs numériques, les ordinateurs ultraportables,
certains disques durs externes.
57
Les plus petits disques entrent dans la catégorie des microdrives, avec une taille
de 1 pouce.
VI.3.2.3. Capacité de stockage
Les disques durs ayant les capacités les plus importantes sur le marché dépassent
les 2 To (téra-octets) (2008). La capacité des disques durs a augmenté beaucoup
plus vite que leur rapidité, limitée par la mécanique. Le standard 2008 est de
500 Go pour les PC de bureau (à partir de 0,1 € par Go en août 2008) et de 160 Go
pour les PC portables. Le standard 1997 était de 2,0 Go pour les disques dur de
3,5 pouces
VI.3.2.4. Gestions des secteurs défectueux
Les secteurs défectueux sont essentiellement dus à l’usure des couches
magnétiques occasionnées par les charges mécaniques des têtes de
lecture/écriture. Cette usure peut aussi être accélérée par des arrêts brusques de
courant électriques, par le virus informatiques etc.
Les anciens disques durs (MFM) disposaient d’une étiquette permettant de
répertorier les secteurs défectueux. Lors du formatage et donc, en vue d’une
préparation à l’utilisation, il était nécessaire de saisir manuellement cette liste de
secteurs défectueux afin que le système d’exploitation n’y accède pas. Cette liste
n’était pas forcément vierge au moment de l’achat. En général, lorsque l’étiquette
était totalement remplie, il devenait urgent de changer le disque dur.
Avec le temps, les contrôleurs ont pris en charge matériellement les secteurs
défectueux. Une zone du disque dur est réservée à la réallocation des secteurs
déjà défectueux ou le devenant. Les performances s’en trouvent réduite, mais le
nombre de secteurs est tellement faible, que cela passe totalement inaperçu.
Cependant, l’usure de la couche magnétique, importante à l’époque mais très
réduite aujourd’hui, pouvait causer la perte de secteurs de données. Ainsi, la
récupération des secteurs défectueux sur les anciennes générations de disques
durs était un vrai casse-tête pour les techniciens. Il fallait parfois des heures pour
récupérer seulement quelques secteurs devenus illisibles avec le temps.
VI.3.2.5. Utilisations des disques durs
A cause de leur grande capacité, les disques durs sont utilisés pour stocker les
programmes d’applications, les logiciels de base ainsi que les différentes données
d’une entreprise, d’une organisation professionnelles. A ce titre, les disques durs
doivent faire l’objet d’une attention particulière et d’un entretien régulier en
58
utilisant les outils d’analyse et de récupérations que nous verrons dans les
chapitres qui suivent.
VI.3.3. Les concurrents des disques durs
VI.3.3.1.Solid State Drive
Un SSD (pour Solid State Drive) a extérieurement l'apparence d'un disque dur
classique, y compris l'interface, mais est constitué de plusieurs puces de mémoire
flash et ne contient aucun élément mécanique. Il est parfois appelé, à tort, "disque
SDD".
Par rapport à un disque dur, les temps d'accès sont très rapides pour une
consommation généralement inférieure [2], mais lors de leur introduction, leur
capacité était encore limitée à 512 Mo. En 2009, on trouve des modèles de 128 Go
à des prix d'environ 350 $ ce qui reste nettement plus cher qu'un disque dur.
A leur arrivée sur le marché en 2008 les SSD souffraient d'un défaut: leur nombre
de cycles d'écriture était limité de 100 000 à 5 000 000 pour les meilleures cellules,
leur donnant une durée de vie limitée (de plusieurs années, comptez entre 50 et
100 ans) ce qui reste largement suffisant pour une utilisation classique. Il faudra
attendre fin 2008 pour que pratiquement tous les modèles règlent leurs
problèmes d'instabilité/débit. Les disques durs classiques ne souffrent
théoriquement pas de ces limitations et cela est principalement dû à la
technologie qui diffère.
Depuis 2008, on voit la commercialisation de portables (généralement des ultra
portables) équipés de SSD à la place du disque dur, par la plupart des grands
constructeurs (Apple, Sony, Dell, Fujitsu, Toshiba...).
59
VI.3.3.2. Disques durs hybrides
A mi-chemin entre le disque dur et le SSD (Solid State Drive - entièrement
composé de mémoire Flash), les disques durs hybrides sont des disques
magnétiques classiques accompagnés d'un petit module de mémoire Flash.
Développé en priorité pour les portables, l'avantage de ces disques est de réduire
la consommation d'énergie, d'augmenter la vitesse de démarrage et d'augmenter
la durée de vie du disque dur.
Lorsqu’un ordinateur portable équipé d’un disque hybride a besoin de stocker
des données, en fait, il les range temporairement dans la mémoire flash ce qui
évite aux pièces mécaniques de se mettre en route.
L'utilisation de la mémoire Flash devrait permettre d'améliorer de 20 % les
chargements et le temps de démarrage des PC. Les PC portables devraient eux
profité d'une augmentation d'autonomie de 5 à 15 %, ce qui pourrait se traduire
par un gain de 30 minutes sur les dernières générations de PC portables.
60
VI.4. bandes cassettes
Les bandes cassettes sont des supports très fiables et fidèles utilisés pour réaliser
les copie de sauvegarde (backup) d’un disque dur. Elles peuvent atteindre une
capacité de l’ordre de 400 Go actuellement. Les lecteurs de bande sont des
supports destinées à lire les bandes magnétiques.
VI.5. Les CD-ROM
VI.5.1. Définitions et historique
Les CD-ROM font partie des disques optiques. Les premiers à être utilisés sont
les disques optiques numériques (DON), apparus vers les années 1970 destinés à
archiver l’information sous la forme numérique. Ils etaient d’abord dediés pour
données numériques musicales prévues pour un lecteur de CD de chaîne Hi-fi.
Grâce à leur grande capacité de stockage et leur compacité, les cédéroms ont
supplanté les disquettes dans la distribution des logiciels et autres données
informatiques.
CD-ROM est l’abréviation de l'anglais Compact Disc Read-Only Memory, soit disque
compact à mémoire morte (non modifiable). L’abréviation CD est communément
utilisée en français, bien que ce soit l’abréviation de Compact Disc et qu’en
français la traduction disque compact est recommandée. Le logo Compact Disc
Digital Audio est commun sur les disques compacts.
On trouve actuellement :
· des CD ROM,
· des CD inscriptible (CD−R),
· des CD réinscriptible (CD−RW),
· des supports de plus grande capacité (DVD).
VI.5.2. Francisation
Le terme cédérom est la francisation officielle par l’Académie française de CDROM, qui provient simplement de la lecture phonétique de ce sigle d’origine
anglaise. Depuis lors (1996), cédérom et cd-rom en minuscule sont considérés
comme des noms communs en français, et prennent donc un s au pluriel.
Les CD-ROM ont désormais beaucoup évolué. Ils sont constitués d’une
substance en plastique perforées de plusieurs trous. La surface est recouverte de
la résine dont la capacité réflectrice de lumière est reconnue.
61
VI.5.4 .3. Fonctionnement
Les lecteurs CD−Rom utilisent un faisceau laser pour lire les données inscrites
sur le disque. Ainsi, les données ne sont pas lues par un procédé magnétique,
comme les disques durs, mais plutôt par un procédé optique.
Au centre du disque est placée une surface réfléchissante, qui lui donne cet
aspect si caractéristique. Une couche de résine, comportant des variations sur sa
surface extérieure, la recouvre. On ne peut pas parler ici de sillon, mais
plutôt de "trous". Le tout étant recouvert d'un film plastifié qui protège ces creux,
évitant ainsi que des impuretés s'y logent.
Le faisceau laser va frapper la surface du disque. Si aucun trou n'est rencontré, le
faisceau est réfléchi par la surface métallisée, puis guidé par un jeu de prisme
jusqu'à un capteur photosensible.
Une tête laser est désignée à générer un faisceau de rayon laser qui parcourt la
surface du cd-rom. Un capteur photoélectrique est placé à la surface opposée du
rayon laser.
Si le rayon laser rencontre le trou, il traverse cd-rom et se perd. Aucun courant
électrique n’est déduit. C’est le chiffre 0.
Par contre, si le rayon laser rencontre la surface, il est réfléchi par la résine et
converti par le capteur photoélectrique en courant électrique. C’est le chiffre
binaire 1.
=1
62
=0
Ces deux états permettent ainsi un stockage d'informations binaire. Ces dernières
sont ensuite envoyées au processeur qui les traite comme des données provenant
d'une mémoire quelconque.
Le laser proprement dit est un élément fixe qui se déplace le long du disque. En
effet, il se contente d'émettre un faisceau qui est redirigé et concentré par une
lentille en un point précis du CD. Cette lentille, ainsi que les prismes nécessaires
à la lecture, sont placés sur un chariot mobile. Ce dernier parcours de manière
linéaire la moitié de la diagonale du CD.
VI.5.4 .4. Lecteur de cd-rom
Un des facteurs déterminant lors de l'achat d'un lecteur CD−ROM est sa vitesse.
Les premiers lecteurs simples vitesse, possédaient un débit et un temps d'accès
identique à un CD audio. Cette vitesse est nettement insuffisante pour une
utilisation dans le domaine informatique. On trouve désormais des lecteurs :
simple, double, triple, quadruple et sextuple vitesse. Les temps d'accès n'ont
guère augmenté, alors que les débits sont nettement supérieurs. Un lecteur
quadruple vitesse offre déjà des performances proches d'un mauvais disque dur.
VI.5.5 .PERFORMANCES
Type Temps d'accès Débit théorique
Simple 530 ms 150 ko/s
Double 280 ms 300 ko/s
Triple 240 ms 450 ko/s
Quadruple 200 ms 600 ko/s
Sextuple 145 ms 900 ko/s
Octuple 150 ms 1200 ko/s
63
VI.5.4 .6. Connectique
La face arrière d'un lecteur CD comporte de nombreux connecteurs. On peut les
répartir en trois catégories distinctes :
· l'interface de données,
· l'interface audio,
· le connecteur électrique.
Les connecteurs audio sont plus ou moins standardisés. On trouve généralement
une prise Jack sur la face avant du lecteur. Celle−ci pourra être utilisée pour y
connecter un casque audio ou des haut−parleurs. La prise à quatre broches située
sur la face arrière sert à lier la sortie son du lecteur à une carte son. Un câble
prévu à cet effet est généralement fourni avec le lecteur
VI.5.4.5. Disque Flash
Les disques flash font objet d’une nouvelle technologie qui a d’ailleurs beaucoup
évalué. Ils sont basés sur une technologie plus anciennes en base de EPROM et
EEPROM. En effet, les concepteurs de matériel ont mis au point avec
l'effacement EEPROM une région divisée en petits «champs» qui pourraient être
effacées individuellement sans affecter les autres. Un disque flash est constitué
des éléments ci-après :
-
un connecteur USB (1)
un contrôleur de stockage de masse (2)
un point d’essai (3)
puce de mémoire flash (4)
oscillateur en Crystal (5)
un LED (6)
une protection lecture-écriture (7)
place pour la deuxième puce (8)
64
65
CHAPITRE VII. LES INTERFACES ET LES PORTS
VII.1. Les Interfaces
VII.1.1. Définition
Interface (inter – face) est un dispositif qui permet de traduire les signaux d’une
forme sous une autre. On l’appelle également adaptateur de signaux électrique.
Les interfaces dans un ordinateurs sont essentiellement des cartes adaptatrices
ou décodeurs des signaux numérique-analogique, analogique-numérique ou
numérique-numérique. Ces cartes sont soit discrètes (cartes extensives) ou
intégrées (pour la nouvelle technologie d’intégration).
Plusieurs technologies, en évolution ont permit les conceptions de ces dispositifs,
il s’agit de :
-
technologie ISA
technologie EISA
technologie VLB
technologie PCI
technologie AGP
Les interfaces sont fixés sur des connecteurs appropriés appelé SLOTS.
Chaque slot correspond à un type d’interface bien déterminé. Il est conseillé de
bien observer le slot avant de commander ou de remplacer l’interface
défectueuse.
VII.1.2. L'architecture ISA
L'architecture ISA (Industry Standard Architecture) a été inventée en 1981 par
IBM pour son IBM 8088. Cette première version était de 8 bits et basée sur une
fréquence de 4,77Mhz. Elle est composée d'un seul connecteur de couleur noir.
Ce slot permet l'accès à 8 lignes de données et à 20 lignes d'adresses.
La seconde génération de 80286 pouvant adresser un bus de 16 bits, un
connecteur ISA 16 bits fut créé. Ce dernier se différencie du 8 bits par l'adjonction
d'un second connecteur court de couleur noire. Le nombre de lignes de données
est ainsi passé à 16 Le bus opérant au début à 8 Mhz, puis standardisé à 8,33
Mhz, le transfert des données nécessite deux cycles. Ce débit est bien entendu
théorique, il varie en fonction de la carte utilisée. Actuellement le slot ISA est
encore utilisé. Cela est principalement dû à deux raisons, d'une part son faible
prix de production, d'autre part sa compatibilité. En effet, ce slot n'ayant plus été
modifié depuis longtemps, il permet l'utilisation d'anciens composants. Par
66
contre, son principal défaut est d'être resté à 8 Mhz, ce qui provoque un véritable
d'étranglement pour le transfert de données.
Interface ISA 8 bits
Interface ISA 16 bits
67
Le bus ISA n'est pas un bus autoconfigurant, ce qui oblige l'utilisateur à
configurer manuellement chaque nouveau composant installé.
VII.1.2.3. L'architecture EISA
Le bus EISA se présente comme une suite d’ISA avec une extension de 8 bits
supplémentaire, comme l’indique la figure ci-dessous :
EISA signifie Extented Industrial Standard Architecture. Elle est basée sur une
fréquence de 8,33 Mhz, mais utilise un bus de 32 bits au lieu de 16 bits. Il faut
noter que les slots EISA et ISA sont compatible, cela veut dire que les interfaces
ISA peuvent être insérer dans les slots EISA et vice-versa.
68
Contrairement à l’architecture ISA, les cartes EISA sont automatiquement prises
en charge et configurer par le système d’exploitation. Mais, elle deviennent de
plus en plus peu répandu a cause de leur cout relativement élevé. On peut
encore retrouver les slots de bus EISA sur certaines carte-mères, essentiellement
le pentium III ou elles cohabitent avec les slots bus de type PCI.
VII.1.4. Architecture VLB.
L’architecture VLB (Vesa Local Bus) a été peu répandu, a cause de leur prix très
élevé (en 1996: 1`150 $ us au Zaïre). Elle est une extension d’EISA, en ce sens qu’il
y a eu un ajout d’un bus de 16 bits de couleur brune dotée de 112 contacts (pins)
pour en faire 32 bits. La figure ci-dessous le montre clairement :
Vesa local bus
69
Elles sont ont surtout équipé les cartes-mères dotées de processeur Pentium IV.
Elles permettent des débits nettement améliorés en utilisant la même fréquence
que la carte mère. De plus, il est 32 bits. Techniquement parlant, le VLB détourne
le bus local du processeur pour son propre usage, ce bus étant bien entendu à la
fréquence de la carte mère. Ce procédé, qui à l'avantage d'être extrêmement
économique, présente certaines limitations. Le bus local processeur n'étant pas
dimensionné à cet effet, il est impossible de mettre plus de 3 cartes VLB dans un
PC. Elles étaient essentiellement utilisées pour les cartes graphiques.
VII.1.5. Le PCI
L'architecture PCI (Peripheral Componement Interconnect) utilise un procédé
comparable au VLB. En effet, il utilise aussi le bus système, mais l'adjonction
d'un contrôleur propriétaire lui permet d'outrepasser la limite de 3 slots. Un slot
PCI est à la fréquence de base de 33 Mhz et existe en version 32 et 64 bits.
Sur le plan physique, le PCI 32 bits se remarque par un détrompeur alors qu’on
remarque deux détrompeurs sur les bus de PCI 64 bits.
70
VII.1.6. L’architecture AGP
Intel a présenté en juillet 1996 les spécifications de l'Accelerated Graphic Port
(AGP). A cette époque, la demande en graphisme 3D dépassait souvent les
capacités de machines standard. L'architecture PCI avait atteint ses limites au
niveau du débit autorisé pour les cartes graphiques. Intel a donc proposé un
nouveau bus dédié à de telles cartes.
Fonctionnement d’AGP
Le principal problème est le goulot d'étranglement dût aux faibles performances
du bus entre le CPU et la mémoire, et entre le CPU et la carte graphique. La
mémoire graphique est extrêmement couteuse par rapport à la mémoire vive
d'un PC. Le graphisme 3D en est un gros consommateur, il est alors judicieux de
lui donner accès à cette mémoire vive. A la différence de l'architecture UMA
(Unified Memory Architecture) qui monopolise la mémoire, l'AGP peut à tout
moment rendre au système la portion qu'il utilise. A cet effet, il utilise un
procédé appelé Dynamic Memory Allocation Le système reste alors
"propriétaire" de la mémoire vive, et ne prête que ce pour lequel il n'a bas de
besoin immédiatement. Ainsi, pas besoin de doubler sa mémoire pour éviter un
quelconque ralentissement.
La gestion de ce bus est assurée par un chipset compatible AGP. Le processeur
n'est alors plus requis pour les différentes transactions. Cela permet de gagner en
rapidité, tant au niveau du débit que de la charge du CPU. Le contrôleur
71
graphique utilise ainsi un accès dédié à hautes performances qui lui offre un
accès direct à la mémoire.
Ce procédé est nommé DIME (Direct Memory Execute). Ainsi, il peut l'utiliser
pour les opérations complexes que réclame l'application de textures en 3D.
De plus, ce bus permet le transfert rapide des informations entre le CPU et le
contrôleur graphique. Les traitements sont effectués en mode pipelined, ce qui
signifie que le l'AGP peut envoyer de multiples données en réponse à une seule
requête. Sur un bus PCI, il est nécessaire d'attendre que la première donnée soit
traitée avant de pouvoir entamer une quelconque seconde requête. L'AGP
profite de ces temps d'attente pour envoyer les données suivantes, on parle alors
de mode burst. Un autre procédé "sideband" est aussi inclus dans l'AGP. Il
fournit 8 lignes d'adresses supplémentaires qui permettent au contrôleur
graphique d'émettre des requêtes et des adresses pendant que des transferts
sont en cours.
Le bus AGP de base offre des débits pouvant atteindre environ 266 Mo/s, soit 64
bits par 66 Mhz, à raison d'un transfert tous les fronts montants. L'AGP 2x utilise
les fronts montants et descendants de la courbe, ce qui lui permet de doubler ce
débit. Le débit possible est alors d'environ 530 Mo/s. Le mode AGP4x va jusqu'à
quadrupler les débits offerts par l'AGP1x, soit plus de 1 Go/s. En réalité, il est
limité par la fréquence du bus.
Le connecteur AGP ressemble énormément à un connecteur PCI, si ce n'est qu'il
est de couleur brune. Par contre, il est placé plus en recul du bord de la carte
mère que les slots PCI.
72
VII.2. Les Bus et les connectiques
VII.2.1. Les bus informatique
VII.2.1.1. Définition
On désigne par bus informatique, l’ensemble des lignes électriques qui
connectent les différents composants d’une unité centrale pour leur permettre de
communiquer, la transmission de signaux entre les différents composants de
l'ordinateur. Le bus relie la carte mère du P.C., qui contient le processeur et ses
circuits, à la mémoire et aux cartes d'extensions engagées dans les connecteurs.
Dans ce sens on distingue deux types de bus :
- Les bus systèmes
- Bus d’extension
VII.2.1.2. Bus système
Le bus système est aussi appelée bus interne, il permet de connecter le
microprocesseur à la mémoire vive.
V.7.1.3. Bus d’extension
Le bus d’extension relie le processeur aux connecteurs d’entrée et sorties er aux
connecteurs d’extension.
On distingue particulièrement trois catégories de bus :
- Le bus de données,
- Le bus d'adresse,
- Le bus de contrôle
VII.2.1.2.3. Bus d’adresse
Ce n'est rien d'autre qu'un groupe de lignes bidirectionnelles sur lesquelles se
font les échanges de données (Data) entre le processeur et son environnement
(RAM, Interface, etc...).
Le bus de données véhicule les informations de ou vers la mémoire ou encore de
ou vers une unité d'entrée/sortie.
Un bus est caractérisé par le nombre et la disposition de ces lignes. Le nombre de
lignes du bus de données dépend
du type de microprocesseur :
- 8088 et 8086 8 lignes
- 80286 et 80386 Sx 16 lignes
- 80386 Dx et 80486 32 lignes
73
-
80586 − 80686 − Pentium 64 lignes
Pentium M : 128 lignes.
VII.2.1.2.4. Le Bus d'Adresse
Il est constitué d'un ensemble de lignes directionnelles, donnant au processeur
les moyens de sélectionner une position de la mémoire ou un registre en place
sur l'une ou l'autre des cartes d'interfaces connectées sur la carte-mère.
VII.2.1.2.5. Le Bus de Contrôle
Le bus de contrôles transmet un certain nombre de signaux de synchronisation
qui assurent au micro−processeur et aux différents périphériques en ligne un
fonctionnement harmonieux.
C'est le maître d'œuvre, assurant la coordination d'une suite de signaux transmis
au processeur.
VII.2.1.6. Caractéristique d’un bus
Un bus est caractérisé par sa fréquence et le nombre de bits d’information qu’il
peut transmettre simultanément. La fréquence d’un bus est la fréquence du
signal électrique qui traverse le bus. Elle est évaluée en Mhz.
Si le nombre de bits d’information transmise simultanément est supérieur à 1, on
parle alors de bus parallèle. Dans le cas contraire, c’est un bus série.
Par exemple, un bus dont la fréquence est 33,33 Mhz, et le taux de transmission
est de 32 bits va transmettre : 33,33 x 106 x 32= 1,0666 × 109 bits par seconde, soit
133,33 méga-octets par seconde.
Exercice
Calculer le nombre de bits par seconde sur un bus dont la fréquence est de 266 Mhz avec
un taux de transmission de 128 bits.
Remarques
PC de 2008 permet ici des transferts à 6,4 giga-octets (Go) par seconde
VII.2.2. Bus externes
Les bus externes permettent de connecter la carte-mère de l’ordinateur aux
connectiques des lecteurs de disques durs, de disquettes et de lecteurs de CDROM. Ils se présentent sous forme des câbles électriques bidirectionnels isolés.
Ils se présentent sous plusieurs formes :
74
VII.2.2.1. Bus IDE (Intelligent Drive Electronics)
Ce type de bus est le plus souvent utilisé dans les PC. Il se présente sous forme
d’une connectique IDE (ou ATA = Advanced Technology bus Attachment).) équipée
d’une nappe 40 points. La version récente dispose d’une connectique équipée
d’une nappe 80 point. C’est la version bus EIDE ( Enhanced Intelligent Drive
Electronics ou ATA2).
Nappe 40 point (IDE ou ATA)
Nappe 80 point (EIDE ou ATA2)
La connectique EIDE est dotée des connecteurs qui permettent de disposer de
deux disques durs plus rapides et de deux unités de disque lents, tels que le
lecteur de CD-ROM. Alors que nappes 40 point ne permet d’aligner qu’un seul
disque rapide.
75
VII.2.2.2. Repérage
La connectique se présente sous la forme d'une nappe à 40 points pour les
périphériques lents et à 80 points pour les périphériques rapides..
Dans un cas comme dans l'autre, les connecteurs utilisés sont de 40 points.
Sur l'illustration qui suit, nous voyons deux connecteurs IDE sur une carte mère :
Dans le cas d'un système EIDE (ATA-2), le connecteur primaire (rapide) est de
couleur bleue. C'est lui qui doit recevoir la nappe de 80 points.
Notez les trois détrompeurs présents :



une encoche dans le boîtier du connecteur,
une patte absente.
le côté de lla broche 1 (P1) référencé sur la carte mère
Les nappes peuvent exploiter l'un ou l'autre, voire les deux détrompeurs, mais il
peut se faire que l'on rencontre des nappes dans aucun détrompeur ! Dans ce cas,
il faut être capable de repérer la patte n°1 sur le connecteur. Elle est généralement
indiquée sur les cartes mères, mais pas obligatoirement sur les disques. Fort
heureusement, elle est toujours située du côté du connecteur d'alimentation.
VII.2.2.3. Notes importantes
Lorsque l'on utilise une nappe 80 points pour les disques durs EIDE, il est
important d'observer quelques règles :


une nappe correctement faite dispose d'un connecteur bleu, qui doit être
placé sur la carte mère,
le premier disque placé (maître) devra être connecté à l'autre extrémité de
la nappe. Le connecteur intermédiaire ne servira que dans le cas d'un
disque dur secondaire (esclave),
76

c'est une très mauvaise idée de mettre sur le même connecteur (même
nappe) un périphérique rapide (disque dur) et un périphérique lent
(CDROM, graveur...). En effet, (E)IDE, en cas d'accès sur les deux
périphériques, alignera automatiquement la vitesse de transfert sur celle
du périphérique le plus lent.
VII.2.2.4. Montage Maître et esclave
Sur un connecteur IDE ou EIDE, il n'est possible de placer que deux unités au
maximum. Lorsqu'il y a deux unités connectées, l'une sera prioritaire (Maître),
l'autre sera secondaire (Esclave).
Ceci n'influe pas sur les performances, mais sur l'ordre de recherche.
Initialement, seul un disque maître pouvait supporter le processus de
chargement du système d'exploitation. Les BIOS modernes permettent parfois de
paramétrer ceci.
Sur chaque disque dur IDE (ou EIDE), il
existe un dispositif qui permet d'identifier
le disque comme étant maître ou esclave.
Généralement, il s'agit d'un bloc de cavalier
« jumper » à placer dans une configuration
définie par le constructeur.
La plupart du temps, cette configuration
est indiquée sur l'étiquette du disque dur.
Il est souvent fait référence à une
configuration
"cable
select".
Cette
configuration fait appel à une nappe de
connexion d'un type particulier, où le
connecteur côté carte-mère se trouve au
milieu de la nappe, chaque disque étant
connecté à une extrémité. Le plus souvent,
ce dispositif n'est pas utilisé par les
assembleurs.
77
VII.7.3.4.Présentations de connectiques IDE
Le connecteur mâle se trouve sur la carte mère ou les périphériques (disques durs,
lecteurs CD) :
Le connecteur femelle se trouve sur la nappe de connexion, généralement un index rouge
pointe sur la broche 1.
.
Broche Fonction
1
/RESET
Sens
Description
Reset
2
GND
Masse
3
DD7
Bit 7
4
DD8
Bit 8
5
DD6
Bit 6
6
DD9
Bit 9
7
DD5
Bit 5
8
DD10
Bit 10
9
DD4
Bit 4
10
DD11
Bit 11
11
DD3
Bit 3
12
DD12
Bit 12
13
DD2
Bit 2
14
DD13
Bit 13
15
DD1
Bit 1
16
DD14
Bit 14
17
DD0
Bit 0
18
DD15
Bit 15
19
GND
Masse
78
20
KEY
-
Key
21
n/c
-
Non connecté
22
GND
Masse
23
/IOW
Validation d'écriture
24
GND
Masse
25
/IOR
Validation de lecture
26
GND
Masse
27
IO_CH_RDY
;
28
ALE
?
???
29
n/c
-
Non connecté
30
GND
Masse
31
IRQR
Requête d'interruption
32
/IOCS16
33
DA1
34
n/c
35
DA0
Adresse 0
36
DA2
Adresse 2
37
/IDE_CS0
(1F0-1F7)
38
/IDE_CS1
(3F6-3F7)
39
/ACTIVE
Led
40
GND
Masse
?
IO Chip Select 16 bits
Adresse 1
-
Non connecté
VII.2.2.5. Vitesse et taux de transfert
Les bus IDE ou ATA ont une vitesse de 133 Mhz qui correspond a un taux de
transfert ou débit théorique de 133 Mo par seconde. Avec l’augmentation de
volume de données, de la vitesse de processeur et la taille de disque dur, ce débit
se trouve très vite dépassé. C’est pourquoi le bus SATA ont fait leur apparition
pour combler cette déficit d’abord en termes de la vitesse de transfert de donnée.
VII.2.3. Les bus et connectiques SATA
Le Bus SATA (Serial Advanced Technology Attachement) présente de multiples
avantages par rapport à son prédécesseur (IDE ou ATA) ; les trois principaux
étant sa vitesse, la gestion des câbles et le branchement à chaud (Hot-Plug).
79
L'ancienne norme ATA est communément désignée sous le nom « Parallel ATA »
(P-ATA) afin que les deux ne soient pas confondues.
Les premiers modèles de Serial ATA, ont apparu en 2003 permettent un débit
théorique de 150 Mo par seconde, c’est-à-dire 13 Mo/s de plus que les PATA, mais
ont été conçus pour aller bien plus vite. Le Serial ATA II double sa vitesse à
300 Mo/s puis les 600 Mo/s depuis 2009.
L'augmentation du débit de l'interface est sans grand intérêt lorsqu'un seul
disque est utilisé, puisque ceux-ci ne permettent pas (en 2007) un débit supérieur
à 100 Mo/s, d'autant plus que, contrairement au P-ATA où tous les disques
branchés sur un seul câble doivent partager la bande passante, en SATA chaque
disque dispose du maximum autorisé par sa norme et celle du contrôleur. La
norme SATA II permet l'utilisation de multiplicateurs de ports, qui permettent
d'utiliser plusieurs disques à partir d'un seul connecteur du contrôleur.
VI.2.3.1. Câbles et connecteurs
Photo du connecteur de données Serial ATA
Un connecteur d'alimentation électrique SATA. Il est semblable à un connecteur
de données, mais en plus large (il possède 15 broches au lieu de 7).
80
Cartes externes SATA
Disque dur SATA
VII.2.3.2. Données
Le plus grand changement par-rapport au Parallel ATA se trouve dans l'aspect
physique des câbles utilisés. Les données sont transmises par 2 paires
différentielles (une paire pour la transmission et une pour la réception),
81
protégées par 3 fils de masses. Ces sept conducteurs étant regroupés sur une
nappe plate, peu flexible, avec des connecteurs de 8 mm à chaque extrémité. Elle
peut atteindre une longueur allant jusqu'à 1 mètre. Comparé au court (45 cm)
câble de 40 ou 80 fils du Parallel ATA, le flux d'air, et donc le refroidissement des
équipements, est amélioré grâce à cette plus faible largeur de câble. Le concept
de rapport maître/esclave entre les dispositifs a été abandonné. Le Serial ATA n'a
qu'un périphérique par câble (connexion point à point). Les connecteurs ont des
détrompeurs, il n'est donc pas possible de mettre des connecteurs de câble à
l'envers, le seul défaut étant l'absence de « clips » sur certains câbles, ce qui peut
provoquer un débranchement inopiné en cas de manipulation, ce qui est de toute
manière fortement déconseillé.
Les mêmes connecteurs physiques sont utilisés pour les disques durs de 3,5 et 2,5
pouces ainsi que les lecteurs et graveurs de CD/DVD-ROM.
VII.2.3.3. Alimentation
Les disques durs natifs en Serial ATA exigent également un connecteur électrique
d'alimentation différent, faisant partie de la norme. Le connecteur standard
d'alimentation ressemble à celui des données, mais en plus large, ainsi il ne
devrait pas être possible de confondre les deux. Une alimentation de 3,3 V est
ajoutée par-rapport au PATA, ce qui porte à un total de 15 broches pour assurer
trois tensions d'alimentation si nécessaire : 3,3 V, 5 V et 12 V.
VII.7.4. 4. Compatibilité
Pendant une période de transition, divers adaptateurs entre Parallel et Serial ATA
sont prévus pour convertir l'un en l'autre. Pour exécuter la conversion du Serial
vers le Parallel ATA ou vice versa, un pont (ou bridge) est utilisé
VII.2.3.4. Version 2.6 du Serial ATA
Le SATA-IO (Serial ATA International Organization) a énoncé (début 2007) les
spécifications 2.6.




Câble et connecteur internes minces afin d'utiliser les unités optiques
SATA dans des unités centrales plus compactes.
Connecteur micro SATA pour les disques 1,8 pouce pour faciliter
l'intégration de ces disques dans les UMPC.
Mini câble/connecteur SATA interne et externe « multilane » (possibilité
de coupler plusieurs canaux SATA) afin d'améliorer la bande passante
avec les périphériques et de proposer des connecteurs plus petits.
Optimisations NCQ afin d'offrir une meilleure gestion des données
prioritaires.
82

Optimisations NCQ Unload autorise l'utilisation de technologie pour
protéger les disques sur les PC portables en cas de chute accidentelle.
VII.2.3.4.. SATA-IO
La prochaine évolution du Serial-ATA développée par l'organisation SATA-IO
devrait s'appeler SATA 3


Les débits maximum théoriques doubleront et passeront à 600 Mo/s.
La nouvelle norme utilisera les mêmes câbles et sera totalement
compatible avec les périphériques et connecteurs plus anciens.
L'arrivée sur le marché est prévue avant la fin de l'année 2009. Les disques durs
SSD atteignant déjà 240 Mo/s, le SATA 3 ne pourrait arriver à un meilleur
moment. Pour être compatibles, les futures cartes mères nécessiteront un
southbridge intégrant cette nouvelle version. Le premier southbridge annoncé est
le RD890 d'AMD, prévu pour la seconde moitié de 2009.[3]. La première
démonstration publique, organisée par AMD et Seagate a permis d'atteindre des
débits de 589 Mo/s[4]
VII.2.3.5. e-SATA
e-SATA (external SATA) est une adaptation du protocole SATA au branchement
de périphériques externes. Ses principales caractéristiques sont :




Tension d'émission supérieure à la norme SATA (500-600 mV au lieu de
400-600 mV) ;
Tension de réception inférieure à la norme SATA (240-600 mV au lieu de
325-600 mV) ;
Protocole identique, afin de pouvoir utiliser les mêmes équipements ;
Longueur de câble maximum de 2 m.
83
CHAPITRE VII. LES UNITES DE COMMANDE ET DE CONTROLE
Les unités de commandes et de contrôle se présentent essentiellement sous sousformes des circuits de contrôle et des interrupteurs logiques.
VIII.1. Les circuits de contrôle (Chipset)
Le chipset peut être défini comme un ensemble de circuits (Chip Set)
(littéralement ensemble de puces) ou un jeu de composants électroniques intégré
dans un circuit intégré préprogrammé permettant de gérer les flux de données
numériques entre le processeur, la mémoire et les périphériques. On en trouve
dans des appareils électroniques de type micro-ordinateur, console de jeux
vidéo, téléphone mobile, appareil photo numérique, GPS, etc. Il définit
l'intelligence et les possibilités de la carte mère.
Dans le passé, chacune des fonctions offertes par la carte mère nécessitait un petit
circuit spécialisé indépendant placé sur la carte extensive. Désormais, tout est
regroupé en un groupe de chips régis de manière globale. Cette évolution a
permis une bien meilleure cohésion des ressources et possibilités, afin
d'optimiser les performances au mieux.
Chipsets
84
Les éléments les plus significatifs du chipset sont les deux (parfois un) grands
circuits carrés placés bien en évidence sur la carte mère. C'est sur ceux−ci qu'on
pourra lire la marque et le modèle. Au BOOT, le PC annonce aussi le modèle et la
version du chipset utilisé.
Le chipset est composé de différents chips, chargé chacun de piloter un
composant précis. On distingue généralement les composants suivants :
Composant Description
CPU
Le processeur lui−même (Central Processing Unit)
FPU
Le coprecesseur (Floating Point Unit)
Bus Controller
Le contrôleur de bus
System Timer
Horlorge système
High et low−order Interrupt Controller Contrôleur d'interruptions Hautes (8−15) et
basses (0−7)
High et low−order DMA Controller
Contrôleur de DMA haut (4−7) et bas (0−3)
CMOSRAM/Clock
Horloge du BIOS
Keyboard Controller
Contrôleur clavier
Le type de chipset définit les composants supportés par la carte mère. Dès lors, il est
important de veiller au type de chipset lors de l'achat d'une nouvelle carte mère.
VIII.1.1 Chipsets actuels
VIII.1.1.1. North et South Bridge :
Intel, comme la plupart de ses concurrents, a choisi de partager ses chipsets en
deux parties : le north et le southbridge
Le NorthBridge est le composant principal. En effet, il sert d'interface entre le
processeur et la carte mère. Il contient le contrôleur de mémoire vive et de
mémoire cache. Il sert aussi d'interface entre le bus principal à 66 ou 100 Mhz, le
bus d'extension AGP Il est le seul composant, en dehors du processeur, qui
tourne à la vitesse de bus processeur.
Le South Bridge, quant à lui, est cadencé à une fréquence plus basse. Il est chargé
d'interfacer les slots d'extensions ISA, EISA ou encore PCI. Il se charge aussi de
tous les connecteurs I/O, tels que les prises séries, parallèles, USB, ainsi que les
contrôleurs IDE et FLOPPY. Le South Bridge prend aussi en charge l'horloge
système et les contrôleurs d'interruptions et DMA.
85
L'avantage d'une telle architecture est que le composant South Bridge peut être
utilisé pour différents NorthBridge. En effet, ce denier évolue beaucoup plus
souvent que le South. Ainsi, les coûts de conceptions et de fabrication diminuent
nettement.
La dénomination Intel se réfère au composant North Bridge. Par exemple, un
chipset de type 440BX est composé du North Bridge 82443BX et du South Bridge
82371EX.
VIII.1.2. La gestion de la mémoire cache
Le chipset détermine la taille de mémoire cache de type L2 supportée. Celle−ci
varie couramment entre 256 et 512 Ko. Bien évidemment, cela ne concerne pas les
machines dont le processeur intègre directement la mémoire cache L2, comme le
Pentium Pro.
VIII.1.3. La gestion de la mémoire vive
La taille maximum de mémoire vive est aussi définie par le chipset. Attention, il
s'agit de la taille maximum de mémoire qui peut être "installée". Le type de cette
mémoire est aussi dépendant de la version du chipset. En effet, il n'est possible
d'utiliser de la mémoire EDO ou SDRAM que sur une carte mère disposant du
chipset adéquat. Les autres spécificités de la mémoire, tels que le contrôle de
parité ou encore le packaging dépendent tout autant du chipset.
VIII.2.Les interrupteurs logiques (IRQs)
VIII.2.1.. Interruptions
Qu'est-ce qu'une interruption
?
Puisque le processeur ne peut pas traiter plusieurs informations simultanément
(il traite une information à la fois, le multitâche consiste à alterner des morceaux
d'instructions de plusieurs tâches différentes), un programme en cours
d'exécution peut grâce à une interruption être momentanément suspendu, le
temps que s'exécute une routine d'interruption. Le programme interrompu peut
ensuite reprendre son exécution..
Sur les anciens ordinateurs, le CPU allait interroger chaque périphérique tous les
X cycles. C'était en effet son seul moyen de savoir si ceux−ci avaient une requête
à lui communiquer. Ce procédé, nommé polling, avait le principal défaut d'être
extrêmement gourmand en ressources.
86
Désormais, les interruptions matérielles (IRQ Interrupt ReQuest channel) sont
utilisées. Si un événement se produit sur un périphérique, celui−ci émet un
signal pour en informer le processeur. Ainsi, celui−ci peut se consacrer
pleinement à sa tâche et ne s'interromps que lorsque cela est réellement
nécessaire.
Il existe 256 adresses d'interruption différentes.
VIII.2.2. Type d’interruption
Il existe deux type d’interruptions : interruption materielle et interruption
logiciel
VIII.2.2.1. Interruption matérielle
Une interruption devient une interruption matérielle lorsqu'elle est demandée
par un composant matériel de l'ordinateur. En effet, il existe dans l'ordinateur de
nombreux périphériques. Ceux-ci ont généralement besoin d'utiliser les
ressources du système, ne serait-ce que pour communiquer avec lui...
Ainsi, lorsque ceux-ci ont besoin d'une ressource, ils envoient parfois au système
une demande d'interruption pour que ce dernier leur prête son attention. Ainsi,
les périphériques ont un numéro d'interruption, que l'on appelle IRQ
(Interruption request, ce qui signifie «requête d'interruption»). A titre d'image,
chaque périphérique tire une «ficelle» reliée à une cloche pour signaler à
l'ordinateur qu'il veut qu'il prête attention à lui. Cette "ficelle" est en fait une
ligne physique qui relie le slot à la carte-mère.
Les premiers PC ne disposaient que de 8 interruptions (N° 0−7). Il s'agit de
liaisons physiques entre les périphériques et un chip nommé PIC8259.
Rapidement, cela n'a plus suffit et il a été nécessaire de prévoir une extension.
Cela fut fait simplement en greffant un second chip au premier (8−15). La liaison
s'effectua par le second PIC8259 au premier au travers de l'IRQ2. Cette dernière
est nommée "cascade" ou IRQ9 redirigée. Désormais, ces deux chips sont inclus
dans un plus grand faisant partie du "Chipset".
Pour un emplacement ISA 8 bits par exemple, il y a 8 lignes IRQ (Interruption
Request Line) qui relient le slot ISA 8 bits à la carte-mère, c'est-à-dire IRQ0 à
IRQ7. Ces IRQ sont contrôlés par un «contrôleur d'interruption» qui permet de
"donner la parole" à l'IRQ ayant la plus grande priorité. Pour les slots 16 bits, les
IRQ 8 à 15 ont été ajoutés, il a donc fallu ajouter un second contrôleur
d'interruption, la liaison entre les deux groupes d'interruption se fait par
l'intermédiaire de l'IRQ 2 reliée à l'IRQ 9 (et appelée «cascade»). La cascade vient
donc en quelque sorte "insérer" les IRQ 8 à 15 entre les IRQ 1 et 3 :
87
La priorité étant donnée par ordre d'IRQ croissant, et les IRQ 8 à 15 étant insérées
entre les IRQ 1 et 3, l'ordre de priorité est donc le suivant :
0 > 1 > 8 > 9 > 10 > 11 > 12 > 13 > 14 > 15 > 3 > 4 > 5 > 6 > 7
88
VIII.2.2.2. Interruption logicielle
Les interruptions "software" ou logicielle (lorsqu'une application a besoin
d'avoir accès à un morceau de code commun contenu et contrôlé par un autre
morceau de code et situé dans une location mémoire très différente et qui peut
varier, comme le BIOS par exemple).
VIII.2.2.3. Table d’interruption
IRQ
Périphérique
0
Horloge interne
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
clavier
contrôleur d'interruptions programmable
Renvoi vers les IRQ 8 à 15
port de communication COM2/COM4
port de communication COM1/COM3
libre
contrôleur de disquettes
port imprimante LPT1
CMOS (Horloge temps reel)
libre
libre
libre
port souris PS2/libre
processeur numérique de données
(Coprocesseur mathématique)
contrôleur de disques durs primaire (IDE)
contrôleur de disques durs secondaire (IDE)
VIII.3. Les Canaux DMA
VIII.3.1. Introduction
Des périphériques ont régulièrement besoin d'"emprunter de la mémoire" au
système afin de s'en servir comme zone de tampon (en anglais buffer), c'est-à-dire
une zone de stockage temporaire permettant d'enregistrer rapidement des
données en entrée ou en sortie.
Un canal d'accès direct à la mémoire, appelé DMA (Direct Memory Access soit
Accès direct à la mémoire), a ainsi été défini pour y remédier.
89
Le canal DMA désigne un accès à un emplacement de la mémoire vive (RAM) de
l’ordinateur, repéré par une « adresse de début » (ou «RAM Start Address» en
anglais) et une « adresse de fin ». Cette méthode permet à un périphérique
d'emprunter des canaux spéciaux qui lui donnent un accès direct à la mémoire,
sans faire intervenir le microprocesseur, afin de le décharger de ces tâches.
Les premiers PC ( XT ) ne disposaient que de 4 canaux DMA, mais un ordinateur
de type PC récent possède 8 canaux DMA. Les quatre premiers canaux DMA ont
une largeur de bande de 8 bits tandis que les DMA 4 à 7 ont une largeur de
bande de 16 bits.
Canaux
DMA
Les canaux DMA sont généralement assignés comme suit :








DMA0 - libre
DMA1 - (carte son)/ libre
DMA2 - contrôleur de disquettes
DMA3 - port parallèle (port imprimante)
DMA4 - contrôleur d'accès direct à la mémoire
(renvoi vers DMA0)
DMA5 - (carte son)/ libre
DMA6 - (SCSI)/ libre
DMA7 – disponible..
90
VIII.2.2.. Adresses de base
Les périphériques ont parfois besoin d'échanger des informations avec le
système, c'est pourquoi des adresses mémoire leur sont assignées pour l'envoi et
la réception de données. Ces adresses sont appelées «adresses de base» (les
termes suivants sont également parfois utilisés : «ports d'entrée/sortie», «ports
d'E/S», «adresse d'E/S», «adresses de ports d'E/S», «ports de base», ou en anglais I/O
address qui signifie «Input/Output Address», littéralement «Adresse d'entrée sortie»).
C'est par l'intermédiaire de cette adresse de base que le périphérique peut
communiquer avec le système d'exploitation. Il ne peut donc exister qu'une
adresse de base unique par périphérique.
Voici une liste de quelques adresses de base courantes :













060h - clavier
170h/376h - contrôleur IDE secondaire
1F0h/3F6h - contrôleur IDE primaire
220h - carte son
300h - carte réseau
330h - carte adaptatrice SCSI
3F2h - contrôleur de lecteur de disquettes
3F8h - COM1
2F8h - COM2
3E8h - COM3
2E8h - COM4
378h - LPT1
278h - LPT2
Tous ces éléments sont toutefois transparents pour l'utilisateur moyen, c'est-àdire qu'il n'a pas à s'en préoccuper.
VIII.3. conflits matériels
Une interruption est donc une ligne reliant un périphérique avec le processeur,
l'interruption est matérielle lorsqu'elle est demandée par un composant matériel
du PC. C'est le cas, par exemple, lorsqu'une touche a été frappée et que le clavier
veut attirer l'attention du processeur sur cet événement. Mais les 256
interruptions ne peuvent pas toutes être demandées comme des interruptions
matérielles. Les différents périphériques appellent toujours des interruptions
bien précises.
Ainsi, lors de l'installation de cartes d'extension, il faut veiller, au moment de la
91
configuration, à ce que la même interruption ne soit pas utilisée par deux
périphériques différents.
En effet, si deux périphériques ont le même IRQ, le système ne saura pas à quel
matériel il doit donner la main ... le système se bloque ou fonctionne
anormalement ... on appelle ça un conflit matériel. Un conflit matériel ne se
produit pas uniquement pour deux périphériques ayant la même interruption
matérielle, il peut aussi y avoir un conflit lorsque deux périphériques ont la
même adresse d'entrées/sorties ou sont assignés aux mêmes canaux DMA.
VIII.3.1. Résoudre les conflits matériels
Lorsque vous vous trouvez face à un problème que vous pensez relatif à la
configuration matérielle de votre machine, la première chose à faire est de tenter
de l'isoler. Cela signifie tenter d'éliminer toutes les variables possibles,
généralement en ouvrant la machine, et, en ôtant petit à petit tous les éléments
susceptibles de provoquer un conflit, ou bien de les isoler par voie logicielle
(dans votre système d'exploitation), jusqu'à la découverte de l'élément
responsable.
92
CHAPITRE IX. LES PORTS D’ENTREE ET DE SORTIES
IX.1. Définitions
Les Ports constituent les terminaux des interfaces qui permettent de connecter les
périphériques.
Les ports d’entrée permettent de connecter les périphériques d’entrée telles que
les claviers, les souris, les mannettes de jeux, les microphone. tandis que les ports
de sorties permettent de connecter les périphériques de sortie telle que le
moniteur, les imprimantes, les scanners, les modems
IX.2. Mode de transmission d’informations
Il existe deux modes de transmission d’informations : le mode série et ; le mode
parallèle.
IX.2.1. Transmission série
Le terme d'interface série décrit la méthode utilisée pour l'envoi des données. En
effet, celles−ci sont envoyées bit par bit, à la queue leu-leu. Ainsi, un fil est utilisé
pour les données dans chaque direction. Les autres fils servent aux "commandes"
de transfert. Si ce procédé a comme principal avantage de permettre tous les
transferts bidirectionnels, il présente l'inconvénient d'être lent. Un autre point fort
du sériel par rapport au parallèle est la longueur de câble possible sans perte de
données.
Un des exemples les plus connus des câbles parallèles est le câble RS−232C
(Recommanded Standard 232 Revision C).
Les usages les plus courants du sériel sont :
· Les modems;
· Les traceurs;
· La Souris.
En résumé, tout ce qui nécessite une communication bidirectionnelle.
Les prises séries
Il existe deux types de prises séries, la DB9 et la DB25. Ces deux prises sont à
pins et sont de forme trapézoïdale.
La DB9 possède 9 pins, elle est généralement utilisée pour la connexion d'une
souris ou d'un modem. La DB25 possède 25 pins. Un PC est généralement vendu
avec 2 prises sérielles, le COM1, généralement une DB9 et le
COM2 de type DB9 ou DB25. En fait, le PC supporte jusqu'à 4 COM.
93
Port série DB25
Port série DB9
Cable série DB9
Quelque soit le type de connecteur utilisé, une liaison série comporte 8 signaux
différents, plus une ou deux masses :
Broche
DB9
Broche
DB25
Nom DTE DCE Description
x
1
PG
x
x
Masse de protection (PG = Protecting
Ground)
Ne pas utiliser comme masse du signal !
3
2
TD
S
E
Transmission de données (TD = Transmit
Data)
2
3
RD
E
S
Réception de données (RD = Receive Data)
7
4
RTS S
E
Demande d'autorisation à émettre (RTS =
Request To Send)
8
5
CTS E
S
Autorisation d'émettre (CTS = Clear To
Send)
6
6
DSR E
S
Prêt à recevoir (DSR = Data Set Ready)
5
7
SG
E
S
Masse du signal (SG = Signal Ground)
1
8
DCD E
S
Détection de porteuse (DCD = Data Carrier
Detect)
4
20
DTR S
E
Équipement prêt (DTR = Data Terminal
Ready)
9
22
RI
S
Détection de sonnerie (RI = Ring Indicator)
E
94
DTE signifie Data Terminal Equipment et correspond en général au PC, alors que DCE
signifie Data Communication Equipement et correspond au périphérique.
D'un point de vue électrique, les différents signaux présents sur le port série sont définis
par la norme RS232. Afin d'avoir une plus grande immunité au parasites, on utilise des
tensions comprises entre -25 et +25V. Une tension comprise entre -3V et -25V représente
un 1 logique (mark), alors qu'une tension comprise entre +3V et +25V représente un 0
logique (space).
Certains périphériques comme des microprocesseurs utilisent une logique TTL, bien
connue des électroniciens. Afin de passer d'une logique RS232, dite inversée, à une
logique TTL, certains fabricants ont développé des circuits intégrés spécifiques. Par
exemple, le fabricant Maxim produit un composant appelé MAX232 pour adapter ces
niveaux.
IX.2.2. Transmission parallèle
Le port parallèle d'un PC est basé sur un transfert de type parallèle. C'est−à−dire
que les 8 bits d'un octet sont envoyés simultanément. Ce type de communication
est nettement plus rapide que celui d'un port série. Le principal défaut de ce type
de port est que de longs câbles ne peuvent être utilisés sans l'adjonction d'un
amplificateur de signal en ligne.
En effet, la longueur officielle est limitée à trois mètres sans perte de données. En
fait, il est possible de dépasser cette longueur en veillant à certains points.
le câble doit posséder un bon blindage.contrôlez l'environnement du câble. La
présence de transformateur ou autre source électromagnétique à proximitédu
câble peuvent générer toutes sortes de dysfonctionnement.
IX.2.2.1. Le port parallèle
La prise standard d'un port parallèle est la DB25, la prise trapézoïdale à 25
broches. Il est aussi très courant d'utiliser un câble avec une prise dite Centronic
pour se connecter à une imprimante. Ce type de prise est aussi de forme
trapézoïdale, par contre elle n'est pas à broches. En effet, elle contient un long
connecteur sur lequel sont fixés 36 contacts métallisés ou dorés. On parle alors de
câble imprimante.
Prise parallèle DB25
Prise parallèle DB9
95
Câble parallèle DB25
IX.2.2.2. Configuration du port parallèle
Le paramétrage des ports parallèles est beaucoup plus simple que celui des ports
sériels. En standard, le PC est équipé d'un seul port parallèle, mais il serait tout à
fait possible d'en rajouter un second. Dans la plupart des Bios, une interruption
est d'ailleurs réservée d'office à cet effet, que le port soit présent ou non. Dans de
nombreux cas, le second port est désactivé et l'IRQ 5 est réutilisée pour un autre
composant.
Configuration des LPT :
N° de LPT Adresse IRQ
LPT1 378 H 7
LPT2 278H 5
IX.2.2.3. Les types de ports parallèles
Il existe différents types de ports parallèles dont voici la liste :
IX.2.2.3.1. Original unidirectionnel
Ce type est la toute première version du port parallèle. Ce port n'était pas
bidirectionnel et le seul type de communication possible était du PC en direction
d'un périphérique. Son débit pouvait atteindre 60 Ko par secondes.
IX.2.2.3.2. Type 1 bidirectionnel
Introduit en 1987 par IBM pour sa gamme PS2, ce port bidirectionnel ouvrait la
porte à un vrai dialogue entre un PC
et un périphérique. Cela a pu être fait en envoyant au travers d’un pin inoccupée,
un signal annonçant dans quel
sens va la communication. Il a été commercialisé aussi sous le nom de Extended
Parallel ou PS/2 Type. Tout en restant compatible avec le port unidirectionnel, il
offrait des débits pouvant atteindre 300 Ko/s selon le type de périphérique utilisé.
96
IX.2.2.3.3. Type 3 DMA
Ce type de port utilise le DMA Auparavant le processeur envoyait chaque octet
au port, contrôlait son envoi, et envoyait enfin le suivant. Le DMA permet de
stocker les données à envoyer dans un bmoc de mémoire, déchargeant
ainsi le processeur. Son usage à été limité à la gamme IBM PS/2, à partir du
Modèle 57.
Le port parallèle EPP (Enhanced Parallel Port) a été développé par Intel, Xircom et
Zenith. Il a pour but de définir une norme de communications bidirectionnelle
entre des périphériques externes et un PC.
IX.2.2.3.4. ECP
Mise au point par Microsoft et Hewlett−Packard, cette norme ECP (Extended
Capabilities Ports) est presque identique à l'EPP. En plus, le port parallèle peut
utiliser le DMA et une mémoire tampon (buffer) permet d'offrir de meilleures
performances.
IX.3. Les Ports USB (Universal Serial Bus )
L’USB permet de gérer les périphériques externes comme un réseau. Les
périphériques sont reliés entre eux par un mince câble unique. Ce dernier ne se
contente pas de permettre aux données de circuler, il va jusqu'à fournir
l'alimentation électrique de chaque composant.
IX.3.1. Nombre de périphériques
L'USB support jusqu'à 127 périphériques au total.
IX.3.2. Débit
Si le câble est de type blindé, brins de données torsadés, ce débit atteint 12
mégabits par seconde.
Si un câble de non−blindé non−torsadé est utilisé, le débit tombe alors à 1,5 Mbits
par secondes.
L’USB actuelle nomme 2.0 permet un débit de 360 Mbits/seconde.
IX.3.3. Hot Plug'n Play
Ce terme barbare signifie simplement que les branchements des périphériques
peuvent s'effectuer à chaud, sans extinction de l'ordinateur. Il suffit de brancher
le périphérique à l'emplacement désiré de la chaîne. Aucun paramétrage ne doit
être effectué sur ce dernier, pas d'ID ou d'adresse à définir. Le système
97
d'exploitation va alors reconnaître le périphérique automatiquement et charger
son pilote.
Si celui−ci ne peut pas être trouvé, il sera alors demandé à l'utilisateur (CD ou
disquette).
Ce pilote support un chargement à chaud, il peu ainsi être chargé et déchargé en
cours de session. Si le périphérique devait être débranché, le pilote sera alors
retiré de la mémoire sans nécessiter de redémarrage de la machine.
IX.3.4. Alimentation Électrique
L'USB prend aussi en charge l'alimentation des périphériques connectés, selon
leur consommation. En effet, la norme autorise une consommation maximum de
15 watts par périphérique. Si ce chiffre est largement suffisant pour une paire
d'enceinte, il n'en va pas forcément de même pour un scanner ou un lecteur CD.
C'est pour cette raison que de certains périphériques possèdent leur propre
alimentation électrique. Mais, pas de problème, l'USB se charge de les gérer.
Vous n'aurez pas besoin de les allumer ou de les éteindre, l'USB activera
ces alimentations lors de l'allumage du PC, et les coupera à son extinction
IX. 4. Les ports PCMCIA
Les ports PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)
équipent pour la plupart de cas l’ordinateur de type portable (laptop). Ils
permettent de connecter au portables plusieurs dispositifs externes tels que le
cartes USB externe, cartes réseau, etc.
98
Carte PCMCA
X.4.2. Presentation
Le format PCMCIA offre la possibilité d'effectuer des branchements à chaud
(Hot Plug en anglais), c’est-à-dire qu'on peut brancher et débrancher les cartes
sans éteindre et redémarrer l’ordinateur ou le périphérique. Ce bus informatique
a une longueur de 32 bits (au format CardBus, et 16 bits au format PC Card) et
est cadencé à 33 MHz. Il peut transmettre 32×33×106 bits par seconde soit 126 Mo
par seconde de débit théorique.
Il en existe deux sortes, numérotées 1 et 2. La deuxième comporte trois soustypes différenciés par leur épaisseur :
99



Type I, épaisseur 3,3 mm. C'est la carte la plus fine, elle est utilisée pour la
mémoire flash.
Type II, épaisseur 5 mm. Elle est utilisée pour le modem, la carte réseau et
carte son.
Type III, épaisseur 10,5 mm. C'est la carte la plus volumineuse, elle est
utilisée pour le disque dur et les cartes combinées modem/réseau.
Le format « PC Card », décrit ci-dessus ne subit plus de développement et est
remplacé par un nouveau format l'ExpressCard, dont le développement est
toujours contrôlé par l'association « PCMCIA ».
IX. 5. Le port FireWire
FireWire est le nom commercial donné par Apple à une interface série
multiplexée, aussi connue sous la norme IEEE 1394 et également connue sous le
nom d'interface i.LINK, nom commercial utilisé par Sony. Il s'agit d'un bus
véhiculant à la fois des données et des signaux de commandes des différents
appareils qu'il relie.
Plug and Play, on peut l'utiliser pour brancher toutes sortes de périphériques
gourmands en bande passante et qui demandent un débit de données stable,
notamment des disques durs et des caméscopes numériques. Elle permet
l'alimentation du périphérique, ainsi que le raccordement de 63 périphériques
par bus et leur branchement/débranchement à chaud. On peut raccorder jusqu'à
1 024 bus par l'intermédiaire de passerelles.
FireWire a été inventé par Apple au début des années 1990 et peut atteindre des
débits de plusieurs dizaines de Mo/s. Son objectif clairement affiché était de
remplacer à terme le bus USB, en tout cas pour les périphériques par lesquels
circulent des flux importants de données.
Logo
Port FireWire
Câble firewire
100
Ce port équipement désormais aussi plusieurs autres appareils tels que le camera
ou photo numériques où il autorise une grande bande de transmission.
101
CHAPITRE X. ALIMENTATION ELECTRIQUE
X.1. Bloc d’alimentation PC
En informatique, un bloc d’alimentation est la partie d’un ordinateur de type PC
assurant la fonction d'alimentation électrique. L’alimentation est chargée de
convertir la tension électrique du secteur en différentes tensions continues TBT,
compatible avec les circuits électroniques de l’ordinateur.
X.1. Fonctionnement
L’alimentation fournit du courant électrique à l’ensemble des composants de l’ordinateur.
Le bloc d’alimentation doit posséder une puissance suffisante pour alimenter les
différents périphériques de ce dernier.
Elle convertit un courant électrique alternatif de 230 V en plusieurs courants continus de
diverses tensions utilisés par la carte mère et les périphériques (disque dur, lecteur CD,
…).
102
Aux États-Unis les blocs d’alimentation reçoivent une tension à 110 V et à 60 Hz, tandis
qu’en Europe la norme est de 230 V 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 reçue.
En général on utilise un convertisseur de type alimentation à découpage, alliant légèreté,
rendement important et compacité. Par contre ce type d'alimentation génère beaucoup de
parasites haute fréquence, plus ou moins bien filtré par les boitiers métalliques ou
métallisés formant cage de Faraday et les filtres d'entrés et de sortie.
X.2 . Type de boitier d’alimentation
Il existe deux types de boitier d’alimentations, suivant l’alimentation de la cartemère et de l’interrupteur :
X.2.1. Alimentation AT
C’est un format d’alimentation à découpage utilisé dans les ordinateurs PC de
type Pentium et antérieur. Ce type d’alimentation fournit des tensions de sorties
continues de +5 V, +12 V et -12 V. Dans ces alimentations, l’interrupteur de mise
en service est directement branché sur le réseau électrique.
Son brochage est le suivant :
Schéma de connexion alimentation AT
Pin P9 Description Pin P8 Description
6
+5V
6
Masse
5
+5V
5
Masse
4
+5V
4
-12V
3
-5V
3
+12V
2
Masse
2
+5V
1
Masse
1
Alimentation correcte
103
X.2.2. Alimentation ATX
Alimentation du
processeur
C’est le format d’alimentation à découpage utilisé dans les ordinateurs PC de
type Pentium II et postérieur. L'alimentation fournit les tensions de sorties
suivantes : +5 V, -5 V, +12 V, -12 V et +3 3 V. Dans ces alimentations,
l’interrupteur de mise en service est connecté sur la carte mère, le réseau
électrique est connecté en permanence, avec parfois un interrupteur de sécurité
pour la maintenance.
X.2.3. Autres formats
Il existe d’autres formats moins courants :

BTX, développé par Intel et Sony pour remplacer l’ATX, standard depuis
de nombreuses années; le principal objectif du BTX est une ventilation
optimale du processeur. Quelques défauts importants ont néanmoins
freiné son expansion, et en 2007 il sera abandonné bien que décliné dans
104


d’autres format : le microBTX (26,4 × 26,6 cm) et le picoBTX (20,3 ×
26,6 cm);
Baby AT, boîtier similaire au format AT, mais moins encombrant ;
NLX, format de boîtier et de carte mère ; il présente la particularité de
séparer la carte mère en deux éléments distincts, l’un d’eux recevant le
processeur, la mémoire et les autres composants essentiels de la carte,
l’autre accueillant les cartes d’extensions.