ARCHITECTURE MATERIELLE DE L’ORDINATEUR

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LES ORGANES INTERNES DE L’UNITE CENTRALE

CARACTERISTIQUES DE QUELQUES PERIPHERIQUES DE BASE

CONFIGURATION DES PERIPHERIQUES ET SCHEMA FONCTIONNEL DE L’ORDINATEUR

EXERCICES AVEC CORRIGES

LES ORGANES INTERNES DE L’UNITE CENTRALE

L’Unité Centrale d’un microordinateur comprend :

· Une carte mère

· Les unités de mémoire secondaires (lecteurs de disquettes, disques durs, lecteurs de CD-ROM ou DVD ; etc.…)

· Un bloc d’alimentation électrique.

1-La carte mère

La carte mère est une carte électronique qui contient le circuit principal de l’ordinateur le processeur, les circuits annexes tels que les mémoires principales (mémoires centrales) ; les cartes d’extension ; horloge ; CMOS ; BIOS ; etc., ainsi que les autres circuits annexes.

Carte mère de microordinateur

Caractéristiques :

Une carte mère est caractérisée par :

-La vitesse de son bus

-Le type de ses connecteurs : IDE ou SATA

-Le nombre de slot pour la RAM, PCI,….

-Son format : Les formats des cartes mères ont évolué avec le temps.

On distingue les formats suivants :

AT  : 305 mm x 279 mm (1984)

ATX  : 305 mm x 244 mm (1995)

ITX : 215 mm x 191 mm (2001)

BTX : 325 mm x 267 mm (2004)

DTX : 203 mm x 244 mm (2007)

2-Le microprocesseur

2.1-Définition

Le microprocesseur est le composant électronique principal de la carte mère de l’ordinateur qui : -effectue les calculs -exécute les instructions et traite les données des programmes. Il est également appelé CPU (Central Processing Unit ou Unité Centrale de Traitement). Un microprocesseur est un processeur miniaturisé. Un microordinateur est un ordinateur bâti autour d’un microprocesseur.

Microprocesseur Intel

2.2-Caractéristiques :

Un microprocesseur est caractérisé par :

· La fréquence de l’horloge : Elle désigne le nombre d’opérations effectuées par le processeur par seconde. On l’appelle aussi cadence du processeur.

-La fréquence d’horloge s’exprime en Gigahertz (GHz) qui correspond à un milliard d’opérations effectuées par le processeur par seconde, parfois aussi en Megahertz (MHz) qui correspond à un million d’opérations effectuées par le processeur par seconde.

-La fréquence d’horloge mesure le nombre de cycles que le processeur exécute par seconde. Chaque instruction a besoin au moins d’un cycle d’horloge qui est l’unité de base du temps du CPU d’un ordinateur. Il représente une opération complète du CPU, y compris la lecture, le décodage, l’exécution et le stockage des données.

Par exemple une vitesse d’horloge de 2,5GHz signifie que le processeur peut effectuer 2,5 milliards de cycles d’horloge par seconde. Plus la vitesse d’horloge est élevée, plus le nombre d’instructions que processeur peut exécuter dans chaque période de temps est élevé.

Le rôle de l’horloge est de cadencer le rythme de travail du processeur. C’est un signal régulier, imposant un rythme au circuit et permettant une synchronisation avec d’autres composants tel que les mémoires. Plus la vitesse de l’horloge augmente, plus le microprocesseur effectue des calculs en une seconde.

· Jeu d’instructions : C’est l’ensemble des instructions qu’un processeur est capable d’exécuter.

· Le nombre de bits qu’il peut traiter en parallèle : Indique a capacite du CPU à gérer des grandes quantités de mémoires. Par exemple les processeurs 32 bits gèrent moins de mémoires que les processeurs 64 bits.

· Nombre de cœurs : Les processeurs multicœurs intègrent dans un même boitier plusieurs unités de traitements qui permettent d’augmenter la puissance de calcul. Chaque cœur étant capable de traiter des instructions individuellement. Par exemple, le core duo intègre deux unites de traitement dans un même boitier.

· Génération : C’est un terme utilisé pour catégoriser la récence du processeur c.-à-d qu’il permet de savoir si le processeur est récent ou pas.

· Marque : Il existe plusieurs marques de processeurs, les plus connus du grand public sont :

-INTEL qui fabrique et commercialise les microprocesseurs : X86 ; Cèlerons ; Pentiums ; Core2^TMDuo, Intel Core i3, i5 et i7.

-AMD qui fabrique et commercialise les microprocesseurs Duron, Sempron, Athlon et Turion.

Les microprocesseurs PowerPC équipant les Macintosh sont d’IBM et MOTOROLA.

2.3-Structure du processeur

Le processeur se compose de deux unités :

- Unité Arithmétique et Logique (UAL) : c’est l’organe du microprocesseur chargé d’effectuer les calculs arithmétiques et logiques.

-Unité de commande et de contrôle (UCC) : c’est l’unité de commande qui dirige le fonctionnement de tous les autres éléments de l’unité centrale en leur envoyant des signaux de commande.

2.4-Refroidissement des microprocesseurs 

Les fréquences d’horloge actuelles atteignent 4 GHz. Plus la fréquence de l’horloge est élevée, plus le microprocesseur peut exécuter à un rythme élevé les instructions de base des programmes. L’augmentation de la fréquence de l’horloge présente des inconvénients : plus elle est élevée, plus le microprocesseur consomme de l’électricité, et plus il chauffe ; cela implique d’avoir une solution de refroidissement adapté. En général, on monte des mini- ventilateurs sur le microprocesseur pour le refroidir, on associe aussi à ces ventilateurs des radiateurs.

Le ventirad (ventilateur +radiateur) permet d’augmenter la capacité de refroidissement du microprocesseur. Enfin on applique aussi sur la face supérieure du microprocesseur une couche de pâte thermique pour réguler les transferts de chaleur.

NB : Une machine est aussi puissante et rapide que son microprocesseur est performant

3- Les mémoires

Une mémoire est un circuit électronique capable de stocker les données. Il existe deux grandes catégories de mémoires :

-les mémoires volatiles qui perdent leur contenu lorsque l’ordinateur est hors tension,

-les mémoires permanentes qui conservent leurs données pour une longue période.

3.1-Les mémoires centrales ou principales

Mémoire vive

La mémoire vive ou RAM (Random Access Memory, qui signifie mémoire à accès libre), est utilisée par le processeur pour mémoriser les informations au moment du traitement. Elle peut être lue et écrite à volonté. Le contenu de cette mémoire se modifie au cours du travail en fonction des opérations effectuées. La mémoire vive est une mémoire volatile.

· Types de RAM :

-Les mémoires dynamiques (DRAM, Dynamic Random Access Memory), peu coûteuses. Elles sont principalement utilisées pour la mémoire centrale de l’ordinateur.

-Les mémoires statiques (SRAM, Static Random Access Memory), rapides et onéreuses. Les SRAM sont notamment utilisés pour les mémoires caches du processeur.

· Formats des RAM :

Les circuits peuvent être soudés sur une face ou sur deux faces. On distingue les RAMs avec les circuits soudés sur une face SIMM (Single In- line Memory Module) et les RAMs avec les circuits soudes sur une face.

Mémoire morte

         La mémoire morte ou ROM (Read Only Memory), qui signifie mémoire à lecture exclusive, est une mémoire dont on peut lire le contenu mais dans laquelle on ne peut rien écrire.  Le contenu de cette mémoire, indélébile, a été enregistré une fois pour toute par leur fabricant en créant ou non certaines connexions internes.

 Exemples :

· Le BIOS

Le BIOS (Basic Input/Output System) c’est-à-dire Système d’entrées/ sorties de base est une mémoire morte qui contient les programmes vitaux de démarrage de l’ordinateur.

Rôles du BIOS :

-Il teste l’ordinateur avec son programme POST (Power On Self Test) au démarrage.

-Il lance le système d’exploitation et lui passe les commandes.

-Il acquiert et maintient les informations de base sur les périphériques du système, etc.

Types de BIOS :

AMI BIOS, PHOENIX BIOS, AWARD BIOS…

· La CMOS (Complementary Metal Oxid Silicon ou Circuits à transistors métal oxyde de silicium en montage complémentaire)

C’est une mémoire permanente dans laquelle le BIOS enregistre les caractéristiques principales de la configuration du microordinateur (Set up). Elle est maintenue active par une pile. Lorsque la pile est épuisée, l’utilisateur est obligé à chaque fois de réintroduire les données concernant la date, l’heure, les caractéristiques du disque dur, l’ordre du boot, etc.

Mémoire cache

C’est une mémoire intermédiaire introduite entre la mémoire centrale et le microprocesseur. Elle permet au microprocesseur de trouver vite les données à utiliser.

 Lorsque la fréquence de travail du microprocesseur s’accroît, le temps imparti à une lecture ou à une écriture en mémoire ne suffit plus. La vitesse du microprocesseur étant largement supérieure à celle des mémoires. Il s’en suit des temps d’attentes qui créent une perte de temps considérable au microprocesseur. Pour éviter cette importante perte de temps, on introduit un cache entre la mémoire centrale et le microprocesseur. On l’appelle une antémémoire. Il s’agit d’un bloc de mémoire RAM très rapides, cette fois, mais limité en raison de son coût. Cette mémoire cache conserve les informations issues de la mémoire centrale.

On distingue :

-le cache de niveau I : plus proche du processeur, petit et très rapide. Il est intégré dans la puce du processeur.

-le cache de niveau II : souvent dans le même boitier que le microprocesseur, taille plus grande et un peu moins rapide.

-le cache de niveau III : situé sur la carte mère, encore plus grand et moins rapide que le cache niveau II.

Registres

Les registres sont des petites mémoires très rapides internes au processeur permettant de stocker les résultats intermédiaires des opérations.

On trouve :

- l’accumulateur qui est utilisé pour stocker les résultats des opérations de l’UAL.

-Le Registre d’instruction (RI) qui contient l’instruction en cours d’exécution. Elle demeure dans ce registre toute la durée de son exécution.

-Le registre adresse qui contient l’adresse de la prochaine instruction à exécuter.

-Le compteur ordinal est un registre, souvent nommé PC (Program counter) est un registre qui contient l’adresse mémoire de la prochaine instruction à exécuter. Une fois l’instruction chargée, il est automatiquement incrémenté pour pointer l’instruction suivante. 

Caractéristiques des circuits mémoires

Les circuits mémoires sont caractérisés par :

-leur capacité de stockage, c’est la quantité d’information qu’une mémoire peut garder.

-Leur temps d’accès : c’est le temps qui s’écoule entre le moment où une information est demandée à la mémoire et le temps où celle-ci la fournit.

-Leur fréquence : indique la cadence (vitesse) de fonctionnement.

-Leur débit : indique la quantité d’informations échangées par unité de temps.

Exemple : Cas des barrettes DDR I, II, III et IV (Double Data Rate) très utilisées actuellement.

Capacité : 64Mo-4Go

Temps d’accès : 10ns

Frequency: 100 MHz-300 MHz

Debit: 1,6 Go/s-12,8 Go/s

Mesure des capacités de la mémoire : elles se mesurent en octet. On utilise généralement le Gigaoctet (Go) et de plus en plus le Téraoctets (To).

Un octet est un ensemble de 8 bits. Il a ses différents multiples qui sont entre autres :

- le kilo-octet (Ko): 1Ko=1024 octets,

- le méga-octet (Mo) : 1Mo=1024Ko

- le giga-octet (Go) : 1Go=1024Mo

- le tera-octet (To): 1To=1024 Go

3.2-Les mémoires secondaires

Les disques durs

Le disque dur est constitué d’un empilement de disques qui stockent les informations. Cet empilement donne au disque la forme d’un cylindre. Il est aussi appelé HDD (Hard Disk Drive).

Un disque dur ouvert Les plateaux d’un HDD

NB. Avant d’utiliser un disque dur vierge, il faut le formater. Cette opération consiste à marquer ses pistes et ses secteurs. Le formatage est fait par le système d’exploitation de la machine.

Le disque SSD

Le disque SSD (Solid Static Drive) utilise des composants électroniques pour le stockage des données comme la RAM, ce qui lui permet d’atteindre des capacités effroyables. Il est différent d’un disque dur mécanique car il n’a pas de plateaux tournants, ni de têtes de lecture. Il a l’aspect extérieur d’une carte électronique. Les disques SSD équipent les notebooks et les tablettes.

-Caractéristiques des disques durs 

· Capacité : La taille d’un disque dur s’exprime en octet. Les capacités vont jusqu’à 4 Téraoctets actuellement.

· Vitesse : La vitesse de rotation qui est la vitesse avec laquelle les plateaux du disque tournent ;

· Temps d’accès : C’est le temps qui s’écoule entre l’interrogation d’un disque et la disponibilité des données. Le temps d’accès aux données s’exprime en millisecondes

· Types de disques durs :

On les commercialise sous trois normes dépendantes du type de connexion :

-les disques durs IDE (Integrated Drive Electronic)

-Les disques durs SCSI (Small Computer System Interface)

-Les disques durs SATA (Serial Advanced Technology Attachement) très utilisés actuellement.

Les lecteurs de DVD et Les DVD

Ils permettent de lire les DVD. Les lecteurs DVD sont caractérisés par leur vitesse de lecture. Les vitesses de lecture vont de 4X à 52X pour le moment.

Les DVD sont des disques optiques (c’est un rayon lumineux qui lit les données) servant à la sauvegarde des données.

Les capacités de stockage des DVD sont :

-Pour les DVD une face : 4,7 Go

-Pour les DVD double face, simple couche : 9,4 Go

-Pour les DVD double face, double couche : 17 Go

Avantages :

- Assez grande capacité de stockage.

-portabilité

-assez bon temps d’accès aux données

-bon prix par rapport aux disques durs

Inconvénients :

-les DVD exigent des graveurs pour l’inscription des données

-la surface utile se gratte facilement, aussi faut-il bien les conserver.

Le Disque Blu-Ray

Le disque Blu-ray présente le même aspect général qu’un DVD, mais sa capacité est plus grande. Il tire son nom du rayon laser bleu violet qui est employé pour le lire. Un disque simple couche contient 25 Go et les premières expérimentations laissent entrevoir des disques de 200 Go sur plusieurs couches.

4-Le chipset

Le chipset est un circuit spécifique de la carte mère qu’elle utilise pour faire cohabiter et fonctionner tous les autres composants. Il assure en particulier le contrôle des flux de données et la communication entre le microprocesseur et les divers composants et sous-ensembles de la carte mère ainsi que les périphériques.

Le chipset se divise en deux parties distinctes :

-Le Northbridge (pont nord) qui gère les échanges avec les composants rapides de la carte mère comme les échanges entre le microprocesseur et la mémoire vive, ainsi que les données graphiques.

-Le Southbridge (pont sud) qui gère les échanges avec les périphériques lents comme les périphériques d’entrées et de sortie (disque dur).

5-Les unités de communication

5.1-Le Bus

Le bus est un ensemble de liaisons physiques (câbles, piste de circuits imprimés, etc.) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer.

Types de bus :

- Le bus de données véhicule les instructions en provenance ou à destination du microprocesseur. C’est un bus bidirectionnel.

-Le bus d’adresse ou bus mémoire transporte les adresses mémoire auxquelles le microprocesseur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée.Il s’agit d’un bus unidirectionnel.

-Le bus de commande ou de contrôle transporte les ordres et les signaux de synchronisation en provenance de l’unité de commande et à destination de l’ensemble des composants matériels. Il s’agit d’un bus bidirectionnel dans la mesure où il transmet également des signaux de réponse des éléments matériels.

5.2-Caractéristiques des bus

Les bus sont caractérisés par :

- leur largeur : le nombre de bits qu’un bus peut transmettre simultanément. Ce volume correspond au nombre de lignes physiques sur lesquels les données sont envoyées de manière simultanée.

Exemple. Une nappe de 32 fils permet ainsi de transmettre 32 bits en parallèle.

-leur fréquence : elle désigne la vitesse de transmission des données exprimée en hertz, c’est-à-dire le nombre de paquets de données envoyées ou reçues par seconde. On parle de cycle pour désigner chaque envoi ou réception des données.

- leur débit maximal ou taux de transfert maximal : C’est la quantité des données qu’il peut transporter par unité de temps, s’obtient en multipliant sa largeur par sa fréquence.

Exemple de bus

Exemple : Un bus de largeur de 16 bits, cadencé à une fréquence de 133 Mhz possède un débit égal à : 16 x 133 .10^6= 2128 x10^6 bit/s 2128x10^6/8=266x10^6 octets /s 266x 10^6/1024 = 259.7 x 10^3 Ko/s= 259.7x 10^3/1024 = 266 Mo/s

5.3-Les ports

Un port est un bus qui sert uniquement à la communication entre deux composants matériels.

a- Les ports internes

Les ports internes permettent de connecter la carte mère aux composants matériels internes de l’unité centrale : disque dur interne, cartes d’extensions, lecteur/graveur des CD/DVD internes, boîte d’alimentation etc.

b-Les ports externes

       Les ports externes permettent de connecter la carte mère aux composants externes de l’unité centrale : souris, clavier, écran, imprimantes, scanner, etc. 

Ils sont fixés derrière la carte-mère de l’ordinateur.

 On trouve :

 -Le port parallèle LPT1, généralement réservé à l’imprimante

-Les ports séries (COM1, COM2, COM3, COM4)

-Le port PS/2, généralement réservé au clavier et à la souris

-Le port USB, port universel le plus récent

-Le port firewire, utilisé par les caméscopes.

-le port HDMI

 Les différents ports externes

5.4-Les câbles

Les câbles servent de communication entre l’Unité Centrale et les périphériques de l’ordinateur. Ils sont connectés sur les ports.

On utilise généralement :

-Le câble VGA à 15 broches pour connecter le moniteur à l’Unité Centrale.

-Le câble parallèle à 24 broches pour les imprimantes

         -Le câble USB pour les imprimantes récentes, scanners, Webcams, etc.

         - Le câble HDMI…

6-Les cartes d’extension

Ce sont des cartes qu’on fixe sur la carte-mère pour étendre les capacités de l’ordinateur. Elles viennent se loger dans les connecteurs d’extensions PCI. Le nombre et les fonctions des cartes d’extensions dépendent du système.

Par exemple, on peut avoir besoin :

-d’une carte son, qui permet de reproduire les sons.

-d’une carte TV, qui permet la visualisation d’émissions TV

-d’une carte d’acquisition vidéo pour le montage des films

-d’une carte FM, qui permet l’écoute de la radio FM

Exemple : la carte graphique

Une carte graphique ou carte vidéo est une carte d’extension d’ordinateur dont le rôle est d’envoyer les images à l’écran d’ordinateur.

Carte VGA port VGA

Elle peut comporter un ou plusieurs ports VGA(Fig.17) utilisés pour connecter le moniteur. La carte graphique se fiche sur un port AGP de la carte mère.

Une carte graphique est constituée autour de deux composants principaux :

-le GPU (Graphic Processing Unit). C’est un processeur spécialisé dans le calcul de graphisme 2D (deux dimensions) ou 3D (trois dimensions).

-La mémoire qui échange des données temporaires avec le GPU, puis stocke et envoie les images finales au moniteur.

Caractéristiques :

-la fréquence de son processeur

-La taille de la mémoire : Elle varie entre 1 et 32 Go. A partir de 8 Go, c’est déjà une bonne carte.

-Le type de la mémoire : Plusieurs types existent : GDDR5, GDDR6, HBM etc.

-La fréquence de la mémoire : Plus la fréquence est élevée plus l’échange de données avec le GPU est rapide.

-La largeur du bus

7-Le boitier d’alimentation

Le boitier d’alimentation fournit des tensions pour alimenter tous les circuits de l’Unité Centrale. Son rôle est capital car sans énergie électrique, l’ordinateur ne peut s’allumer.

Boitier d’alimentation AT

7.1-Puissance : La puissance d’une alimentation détermine la quantité d’électricité délivrée en Watts. Un portable peut dissiper environ 350 W et un PC puissant dissipe environ 500 W. Il faut noter que tous les composants de l’ordinateur ne consomment pas de la même façon, certains consomment peu (mémoires, cartes mères) et d’autres plus (CPU et cartes graphiques) d’où une solution de refroidissement.

Refroidissement :

La boite d’alimentation est l’un des composants de l’ordinateur qui peut beaucoup chauffer, c’est pourquoi il dispose toujours d’un ou de plusieurs ventilateurs incorporés.

7.2-Format :

On distingue plusieurs formats des blocs d’alimentation en relation avec les formats des cartes mères qu’elles alimentent :

-ATX : correspondant aux dimensions suivantes : L=150mm, l=140mm et h=86mm.Les blocs de ce format consomment des puissances comprises entre 350W et 1000W.

--TFX : correspondant aux dimensions suivantes : L=146mm, l=83mm et h=64mm.Les blocs de ce format consomment des puissances inferieures à 300W.

-ITX : réservé aux ordinateurs dont le boitier est plus petit. Les composants sont hautement intégrés à la carte mère.

-BTX : a pour principal objectif la ventilation optimale du processeur.

-DTX : ce format se place entre les micro-ITX et les mini-ITX actuels.

7.3-Connectique :

Trois types de connecteurs sont utilisés :

-Connecteurs Molex : La fiche d’alimentation femelle à 4 connecteurs utilisés dans les PC est couramment désignée par le nom de connecteur Molex. Ce connecteur est utilisé pour les disques durs et lecteurs CD/DVD. Il est de plus en plus remplacé par le connecteur SATA.

-Connecteur ATX 24 broches permet d’alimenter la carte mère du PC.

-Connecteur ATX P4 ou ATX 12V pour alimenter le microprocesseur du PC.

Connecteur ATX connecteur SATA Connecteur Molex

24 broches et ATX P4

II- CARACTERISTIQUES DE QUELQUES PERIPHERIQUES DE BASE

1- le scanner

Le scanner est un appareil électronique qui transforme une image sur papier en une image numérique qu’on peut traiter ou garder dans un support de stockage. On dit que le scanner numérise les images.

Types :

Il existe différentes technologies de scanner : les scanners plats, les scanners manuels, les scanners avec entrées etc.

Caractéristiques :

· Résolution :

Les scanners sont caractérisés par leur résolution qui va jusqu’à 600 dpi (dot per inch ou point par pouce). La résolution d’un scanner correspond au nombre de points (pixels) détectés par le scanner sur une surface d’un pouce. Plus la résolution est élevée, plus les points détectés par le scanner sont petits et nombreux, et plus l’image obtenue est précise.

· Vitesse de scan :

Elle est exprimée en secondes/page et indique le temps mis pour numériser une page. La qualité d’éclairage peut influencer la vitesse de scan, notamment pour la numérisation des diapositives. Elle peut aussi varier selon l’impression du document à numériser, elle est souvent plus longue pour les couleurs.

Notons cependant que la productivité d’un scanner peut aussi s’exprimer par le volume grâce au nombre de pages numérisées par minute (ppm). Pour disposer d’un scanner rapide, il faut une valeur faible en seconde par page ou une valeur élevée en page par minute.

2-L’écran

On l’appelle aussi moniteur. C’est une unité de sortie qui permet de visualiser les données entrées dans la machine ainsi que les résultats des traitements.

Types

Les moniteurs sont de plusieurs types :

- Les moniteurs à tube cathodique (TRC) qui fonctionnent comme des téléviseurs classiques.

-Les moniteurs LCD (Liquid Cristal Display) ou affichage à cristaux liquides. Ils sont plats et gagnent de plus en plus le marché des moniteurs

-Les moniteurs à plasma PDP (Plasma Display Panel) sont aussi plats, mais se composent de deux plaques en verre contenant un gaz.

-Les moniteurs LED (Diodes Electro Luminescentes) sont également plats et comportent plusieurs Diodes Electroluminescentes qui éclairent l’écran.

Caractéristiques :

· Taille

L’unité de mesure la taille de l’écran est le pouce. En effet, La grandeur de la face avant d’un moniteur est mesurée selon sa diagonale. On trouve des moniteurs de 15”,17 ", 21” etc. (15” se lit 15 pouces), 1 pouce=2,54 cm).

Diagonale : 43,18 cm

Longueur : 1024 px

Hauteur : 768 px

Fig.11

· Définition d’un écran

La définition d’un écran est égale au produit de sa longueur en px et sa hauteur en px

· Résolution

La résolution d’un écran est : « le nombre de pixel (en quantité) par unité de mesure composant l’écran »

Exemple de l’écran de ci-dessus :

Taille=43,18 :2 ,54=17 pouces (17’’)

Définition=1024 x 768 pixels

Résolution de l’écran=Nombre de pixels (sur la longueur ou sur la hauteur) /Nombre de pouces (sur la longueur ou sur la hauteur)

Nombre de pouces sur la longueur : 13 ,65 ‘’

Nombre de pouces sur la hauteur : 10,25’’

Résolution=1024/13,65 =75 (pixels/pouce)

Résolution=768pixels/10,24 pouces=75 (pixels/pouce) ou ppp

3-L’imprimante

C’est une unité de sortie qui permet de transcrire les informations contenues dans la machine sur du support papier.

Caractéristiques

Les imprimantes sont caractérisées par la vitesse d’impression qui se donne en nombre de pages qu’elles sont capables d’imprimer par minute (ppm) ainsi que leur résolution en dpi.

4- Webcam

C’est un appareil qui permet d’envoyer et de recevoir des images sur son ordinateur. Une webcam est une caméra vidéo numérique connectée à un ordinateur qui est capable de capturer des vidéos et des photos et de les transmettre sur internet.

Caractéristiques :

Il est caractérisé par sa résolution exprimée en pixel (px).

NB : Certains ordinateurs portables ont une webcam intégrée.

5-. La Clé USB

C’est une unité de stockage amovible qui se fixe sur un port USB. Sa capacité à l’heure actuelle peut aller jusqu’à 256Go. Certains constructeurs prévoient des clés de 2 To.

Avantages

-portabilité : On peut les transporter facilement, on dit qu’ils sont amovibles. On les utilise pour copier des données et des programmes d’une machine à une autre.

-bon prix. Les Clés USB coûtent moins chères par rapport aux disques.

Inconvénient

-L’unité centrale doit disposer d’un port USB

6-Lecteurs de cartes mémoires

Ils permettent de lire les données stockées dans les cartes mémoires. Les cartes mémoires sont des puces qui stockent les données.

III-CONFIGURATION DES PERIPHERIQUES ET SCHEMA FONCTIONNEL DE L’ORDINATEUR

1-Configuration des périphériques

Configurer un périphérique revient à communiquer les caractéristiques de ce périphérique à l’ordinateur. Les opérations d’entrée/sortie facilitent les échanges d’information entre le processeur et les périphériques qui lui sont associés. Le système d'exploitation permet d'unifier et de contrôler l'accès des programmes aux ressources matérielles par l'intermédiaire des pilotes.

1.1-Le panneau de configuration 

C’est une partie de l’interface graphique de Windows qui permet aux utilisateurs de visualiser et de modifier les paramètres basiques d’un système d’exploitation tels que la gestion des périphériques, l’ajout et suppression des programmes, la gestion des comptes utilisateurs etc.

1.2-Les pilotes

a- Rôle des pilotes

Un pilote est un programme d’installation qui accompagne un périphérique et qui permet de le configurer.

En pratique, le constructeur de chaque périphérique prévoit un disque (CD ou DVD) qui comporte un programme d’installation appelé pilote (ou driver en anglais) qui permet à l’Unité Centrale de reconnaître le nouveau périphérique et de procéder à son installation.

b- Modes d’installation des pilotes

· Installation manuelle

On introduit le CD d’installation qui contient le pilote du périphérique et on clique sur le fichier .exe. En l’absence de disque comportant les pilotes, certains sites internet proposent le téléchargement des pilotes de certains périphériques.

· Installation automatique

. De plus en plus on évolue vers la technologie plug and play (PnP) ou < branchez et ça fonctionne>. Avec cette technologie, la machine reconnaît automatiquement le périphérique et procède à son installation. Dans ce cas le pilote est intégré dans le système d’exploitation de la machine ou bien il s’agit d’un pilote générique. Par exemple, les pilotes du clavier et de la souris sont intégrés dans Windows alors qu’il faut installer séparément les pilotes d’une imprimante connectée à l’Unité Centrale.

Les pilotes ainsi installés sont sauvegardés sur le disque dur de l’ordinateur. Ils peuvent être mis à jour et même être désinstallés pour être remplacés par d’autres similaires ou plus performants, ou parce que ces derniers ont causé une instabilité du système (conflit avec un autre composant, défaillance de fonctionnement…). Les pilotes peuvent être activés, désactivés ou même être supprimés.

2-Schéma fonctionnel de l’ordinateur

Du point de vue physique, l’ordinateur est constitué des organes d’entrées, des organes de sorties et des organes de stockage et l’unité centrale.

Du point de vue logique, l’unité centrale est constituée des mémoires et du processeur. Le processeur à son tour est constitué de deux unités :

· Unité Arithmétique et Logique (UAL) : c’est l’organe du processeur chargé d’effectuer les calculs arithmétiques et logiques.

· Unité de commande et de contrôle (UCC) : c’est l’unité de commande qui dirige le fonctionnement de tous les autres éléments de l’unité centrale en leur envoyant des signaux de commande.

On trouve dans ces unités les registres, les bus, le pointeur de pile, le décodeur, le séquenceur, l’horloge, etc. 

UNITE CENTRALE

Carte mère

Bus de données Microprocesseur

Instructions

M Données

B

Bus de données Résultats

Schéma d’un PC

Périphériques de stockage

EXERCICES

CONTROLE DE CONNAISSANCES

1- Définir : Chipset, bus.

2- Citer les organes internes de l’unité centrale.

3-Que signifie démarrage à chaud ?

4- Citer deux (02) types de bus utilisés dans les ordinateurs.

5- Donner la signification du sigle CMOS et son rôle.

EXCERCICE I :

1-Définir : mémoire

2- Citer deux types de mémoires d’ordinateur.

3- Dans un ordinateur où trouve-t-on les puces mémoires ?

4- Citer deux exemples de mémoire de masse.

5- La mémoire morte (ROM) est encore appelée mémoire volatile. Vrai ou faux ?

EXCERCICE II :

1-Définir : périphérique

2- Citer un périphérique d’entrée, un périphérique de sortie, un périphérique d’entrée-sortie et un périphérique de stockage.

3- Comment appelle-t-on un appareil qui transforme une photo papier en une image qu’on peut traiter avec un ordinateur ? A quel type de périphérique appartient –il ?

4- Quel rôle joue le modem ? A quel type de périphériques appartient –il ?

EXERCICE III :

1-Définir : Port

2-Citer 02 ports internes 

3-Citer 02 ports externes

4-Donner le type de liaison (par câble, à l’aide d’une nappe ou directement) des éléments suivants sur la carte mère.

a) RAM

b) Disque dur IDE

c) Boîtier d’alimentation

EXCERCICE IV :

1-Définir : Microprocesseur

2- Citer 02 unités qui entrent dans la structure d’un microprocesseur ?

3-Donner le rôle de chaque unité.

4- Quel nom donne-t-on aux connexions électriques qui relient les parties du processeur les unes aux autres ?

5-Quel est le seul avantage dans le domaine de calcul que le microprocesseur a sur le cerveau humain ?

EXCERCICE V :

1-Définir : support

2- En informatique, il existe plusieurs types de support, parmi lesquels les supports magnétiques à savoir les bandes, les disquettes et les disques durs, à quel type appartiennent les DVD d’une part, les clés USB et les cartes mémoires d’autre part ?

3- Citer deux exemples de support amovibles.

4- Citer deux types de supports non adressables à accès séquentiel.

5-Cocher la (ou) les cases qui conviennent :

	Non effaçable	Stockage temporaire	Non magnétique	Stockage permanent	Réinscriptible
RAM
DVD-ROM
Clé USB
DVD-RW
Disque dur
ROM

EXERCICE VI:

1-Définir : carte d’extension

2- Comment appelle-t-on la carte d’extension responsable de l’affichage dans un ordinateur ?

3- Citer deux autres cartes d’extension que l’on peut enficher sur la carte mère d’un ordinateur et préciser leur rôle.

EXERCICE VII:

1-Que signifie les abréviations suivantes : CPU, BIOS.

2-Quelle est l’unité de mesure des composants suivants : mémoire, disque dur, du microprocesseur et de la taille d’un écran.

3-Pourquoi l’ordinateur, même hors tension conserve-t-il l’heure et la date ?

4-Donner l’équivalent français du mot « driver » et préciser son drôle.

5-Que signifie pour vous le terme « Plug and Play » inscrit sur un périphérique ?

EXCERCICE VIII : En visitant un magasin de vente de matériels informatiques, on vous présente un microordinateur ayant les caractéristiques suivantes :

Processeur : 2,13 GHz (Giga Hertz)

RAM: 2 Go (Giga octet)

Ecran: 17”

HDD: 250 Go

1-Donner la signification de chacune des valeurs ci-dessus

2-Donner les deux (02) types de mémoires qui composent physiquement la mémoire centrale

3-Répondre par vrai ou faux :

a- La RAM est une mémoire de travail de l’ordinateur

b- Le processeur est le composant électronique qui permet d’amplifier le courant

c- L’unité arithmétique et logique est la partie du processeur spécialisé dans les calculs.

a- Les ports sont fixés sur la carte mère

EXERCICE IX:

En traitant des disques durs, on fait intervenir quelques notions spécifiques parmi lesquelles les pistes, secteurs, cylindres et clusters. Sous Windows, un cluster peut avoir une taille d’environ 8 ko dans le système de fichiers NTSF.Un fichier de moins d’un octet occupe quand même un cluster.

1-Définir : cluster

2-Quel nom porte le premier secteur d’un disque (tête 0, cylindre 0 et secteur 1)

3-En prenant 8ko comme taille d’un cluster, quel est le nombre de clusters nécessaires à l’enregistrement d’un fichier de 2Mo sur un disque ?

4- Pour un fichier de 9000 octets, sur un disque dur dont un cluster occupe 8192 octets (soit 16 secteurs de 512 octets). Combien de clusters seront utilisés. Combien d’octets utilisera le dernier cluster ?

4-L’utilisation d’un programme de décompression a réduit la taille d’un fichier de 17 ,35Mo à 5,19Mo. Calculer le taux de compression de ce fichier.

EXERCICE X: Vous êtes en possession des éléments suivants :

- Carte mère -scanner -Commutateur

-modem -clavier 102 touches -Souris

-enregistreur -boitier d’alimentation -Ecran SVGA

-Imprimante -Disque dur -Lecteur DVD

1- Sélectionner 06 éléments strictement indispensables au montage d’un micro-ordinateur.

2- À partir éléments retenus, représenter le schéma synoptique de base d’un micro-ordinateur.

3- Quel rôle jouent les éléments suivants :

- Le disque dur

- Le modem

4- Quels sont les éléments qui composent l’unité centrale ? Donner leur rôle.

EXERCICE XI : Un fournisseur de micro-ordinateur a proposé l’offre ci-dessous ;

1) Citer les différents périphériques de cette configuration et les classer dans une grille selon leur type

2) En vous basant sur cette configuration, citez 5 exemples de mémoires auxiliaires.

3) Soit un dossier de taille 15% du disque dur enregistré dans cet ordinateur. On souhaite copier ce dossier dans des CD. Combien faut-il de CD (un CD peut contenir au maximum 700 Mo)

EXERCICE XII: Lis attentivement ce texte et réponds aux questions

La 4^ème génération des ordinateurs démarre avec l’apparition du microprocesseur inventé en 1971 par Ted Hoff, de la société américaine INTEL, le 4004. Ce microprocesseur fonctionne sur 4 bits, c’est-à-dire capable de traiter 4 chiffres binaires à la fois. Il est suivi en 1972 par le 2^ème microprocesseur, le 8008(8bits) et en 1974 par le 3^ème microprocesseur, le 8080 et enfin par le 4ème microprocesseur, le 8086 (16 bits). Ces inventions permirent le développement des microordinateurs. Le microprocesseur réalisait ainsi la miniaturisation totale des fonctions logiques dans les machines électroniques.

C’est en 1971 qu’apparaissait le 1^er microordinateur, le kenback 1, doté d’une mémoire de 256 octets. En 1976 : Stève WOZNIAK et Stève JOBS de la société américaine APPLE COMPUTER montèrent un ordinateur personnel autour du microprocesseur 8080 qu’ils baptisèrent APPLE I. Il possédait un clavier, 4 Ko de RAM, et 1Ko de mémoire vidéo. En 1981 : IBM (International Business Machines), société américaine, monta son premier ordinateur personnel, le PC (Personnal Computer), autour du microprocesseur 8086.

Questions :

1-Qu’entend-on par microprocesseur 64 bits ?

2-Citer 02 grands constructeurs de microprocesseurs.

3-Citer 02 grands constructeurs de microordinateurs.

4-A quoi renvoie le terme « compatibles » ?

EXERCICE XIII : Lis attentivement ce texte et réponds aux questions

La supériorité de l’ordinateur sur le cerveau humain dans le domaine de calcul est indiscutable. Un exemple parmi d’autres … Un astronome français, Charles Delaunay, publia en 1867 la loi de variation temporelle de la trajectoire de la lune en tenant compte de tous les facteurs effectifs. Il lui fallut dix ans pour faire les calculs… et dix ans pour les vérifier. En 1970, le même problème fut résolu en vingt-quatre heures par un ordinateur. Quelques minutes suffisent aujourd’hui pour calculer la trajectoire des satellites artificiels.

Guy LAZORTHES, Le cerveau de l’ordinateur

1-Quel composant peut-on comparer au cerveau de l’ordinateur ?

2-Donner la supériorité du microprocesseur sur le cerveau humain :

a-Au niveau de la vitesse de calcul

b- Au niveau de la réflexion

3-Les travaux de Delaunay font partie de quel domaine d’application de l’informatique ?

EXERCICES XIV : Le proviseur voudrait acheter un ordinateur pour le bureau du comptable du Lycée. Le fournisseur propose les deux offres suivantes :

Ordinateur 1	Ordinateur 2
Microprocesseur Intel Core Duo 2.8Ghz	Microprocesseur Intel i7 3.8 Ghz
Mémoire vive 2 Mo	Mémoire vive 4 Go
Disque dur 100 Go	Disque dur 500 Go
Carte graphique 64Mo	Carte graphique 256 Mo
Clavier AZERTY 102 touches	Clavier AZERTY 102 touches
Ecran 17’’ CRT	Ecran 19’’ LCD
Souris avec roulette PS/2	Souris USB
Modem HUAWEI	Scanner plat

Il fait appel à vous pour mieux comprendre les deux offres. A partir de vos connaissances en Informatique, aidez le proviseur en répondant aux questions suivantes :

1. Laquelle des deux machines possède un plus grand espace de travail ? de stockage ?

2. Quelle machine peut se connecter à internet ? Pourquoi ?

3. Qu’est-ce qu’un ordinateur multimédia ?

4. Indiquer la machine la plus rapide et dite pourquoi.

CORRIGES

CONTROLE DE CONNAISSANCES

1- Le chipset est un circuit spécifique de la carte mère qu’elle utilise pour faire cohabiter et fonctionner tous les autres composants.

// Il assure en particulier le contrôle des flux de données et la communication entre le microprocesseur et les divers composants et sous-ensembles de la carte mère ainsi que les périphériques.

2-

3-C’est le fait de redémarrer l’ordinateur en appuyant simultanément sur les touches ctrl+alt+supprim

4-a) Le bus est un ensemble de liaisons physiques (câbles, piste de circuits imprimés, etc.) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer.

b) types de bus utilisés dans les ordinateurs.

- Le bus de données 

-Le bus d’adresse ou bus mémoire

-Le bus de commande ou de contrôle

5-CMOS : Complementary Metal Oxid Silicone

Rôle : C’est une mémoire permanente dans laquelle le BIOS enregistre les caractéristiques principales de la configuration du microordinateur (Set up). Lorsque la pile est épuisée, l’utilisateur est obligé à chaque fois d’introduire les données concernant la date, l’heure, les caractéristiques du disque dur etc

EXCERCICE I :

1- Une mémoire est un composant électronique permettant de conserver, de stocker et de restituer une information.

2- Types de mémoires d’ordinateur : Mémoires centrales (ou principales) et Mémoires secondaires (auxiliaires ou mémoires de masse).

// Un autre classement indique les mémoires volatiles et les mémoires non volatiles.

3- Sur la carte mère.

4- Disque dur, DVD

5- Faux 

6-d) A côté du processeur

EXCERCICE II :

1- Un périphérique est un dispositif extérieur, relié à l’unité centrale afin d’envoyer, recevoir ou stocker les informations.

2- Périphériques d’entrée : clavier, souris, lecteur CD/DVD, scanner, vidéoprojecteur.

- périphérique de sortie : écran, imprimante, haut-parleur, graveur, table traçante …

- périphérique d’entrée-sortie : modem, webcam, écran tactile, microphone avec casque…

-périphérique de stockage : Clés USB, carte mémoire, disque dur externe …

3- Scanner

Type : périphérique d’entrée

4- Modem : Élément qui permet de relier l’ordinateur au réseau internet.

Type : Périphérique d’entrée/sortie

// Le modem (modulateur-démodulateur) transforme le signal analogique de la ligne téléphonique en signal numérique vers l’ordinateur d’une part, d’autre part il transforme les données numériques de l’ordinateur en signal analogique vers la ligne téléphonique.

EXERCICE III :

1- On appelle port un élément qui sert à la communication entre deux composants matériels dans l’ordinateur. 

2- Ports internes : PCI, IDE, SATA, AGP….

3- Ports externes :

-Le port parallèle LPT1,

-Les ports séries (COM1, COM2, COM3, COM4)

-Le port PS/2, -Le port USB, port universel le plus récent

-Le port Firewire : permet de connecter les caméras numériques ou certains disques durs externes

-Le port HDMI (High Definition Multimedia Interface), il permet de connecter les vidéoprojecteurs.-Le port jack, utilisé par le haut-parleur et le microphone.

-VGA (Video Graphic Array), il permet de connecter les moniteurs.

-LAN utilisé pour la connexion de l’ordinateur sur un réseau.

4-

a) RAM : directe (fixée directement sur la carte mère)

b) Disque dur IDE : nappe

c) Boîtier d’alimentation : câble

EXCERCICE IV :

1- Le microprocesseur est le composant électronique principal de la carte mère de l’ordinateur qui :

-effectue les calculs,

- exécute les instructions et traite les données des programmes.

//: Un microordinateur est un ordinateur bâti autour d’un microprocesseur.

2- Unité de Commande et de contrôle (UCC),

-Unité Arithmétique et Logique (UAL)

3-Unité Arithmétique et Logique (UAL) : c’est l’organe du microprocesseur chargé d’effectuer les calculs arithmétiques et logiques.

-Unité de commande et de contrôle(UCC) : c’est l’unité de commande qui dirige le fonctionnement de tous les autres éléments de l’unité centrale en leur envoyant des signaux de commande.

4- Bus

5-Le microprocesseur est plus rapide.

EXCERCICE V :

1- Support : élément matériel pouvant garder l’information.

2- Les DVD sont des supports optiques.

-les clés USB et les cartes mémoires sont des supports flash.

3- Deux exemples de support amovibles : clé USB, carte mémoire.

4-Deux exemples de supports non adressables à accès séquentiel : disquette, bande magnétique (obsolètes).

//l’accès à un support est dit séquentiel lorsque pour atteindre un fichier donné.il faut absolument lire les fichiers qui le précédent, contrairement à l’accès direct..

5-Cocher la ou les cases qui conviennent :

	Non effaçable	Stockage temporaire	Non magnétique	Stockage permanent	Réinscriptible
RAM		ü	ü
DVD			ü	ü
USB			ü	ü
DVD-RW			ü	ü	ü
Disque dur				ü
ROM	ü		ü	ü

EXERCICE  VI:

1. Cartes d’extension : Ce sont des cartes supplémentaires qu’on enfiche sur la carte-mère pour étendre les capacités de l’ordinateur.

//Elles viennent se loger dans les connecteurs d’extensions (PCI ou AGP).

2- Carte VGA

3- Carte réseau : permet de connecter l’ordinateur au réseau.

-Carte son : permet la reproduction du son

-carte TV : permet d’afficher les images télévisées.

- carte FM : permet diffuser la radio en modulation de fréquence.

EXERCICE  VII:

1- CPU : Central Processing Unit ou Unité Centrale de Traitement (processeur).

BIOS : Basic Input Output System (Système d’entrée sortie de base)

2- Mémoire : octet (on utilise généralement ses multiples :To,Go,Mo,Ko)

-disque dur : octet (on utilise généralement ses multiples : To,Go,Mo,Ko)

- Microprocesseur : hertz (on utilise généralement ses multiples :Mhz,Ghz)

-Ecran : le pouce (‘’)

3-Une pile alimente en permanence la CMOS qui contient les caractéristiques principales de l’ordinateur.

4- L’équivalent français du mot « driver » est pilote. C’est un programme qui permet à l’unité centrale de reconnaître un périphérique et procéder à son installation.

5- Le terme Plug and Play « Branchez et ça fonctionne » inscrit sur un périphérique signifie que dès qu’on branche ce périphérique à l’unité centrale, il fonctionne directement sans l’installation préalable du pilote.

// Le plus souvent, son pilote est intégré dans le système d’exploitation à l’exemple de la souris et du clavier.

EXCERCICE VIII :

1-Fréquence du microprocesseur : 2,13 GHz (Giga Hertz)

Taille de la mémoire vive : 2 Go (Giga octet)

Taille du disque dur : 250Go

Taille du moniteur : 17 pouces

2-Mémoire vive et mémoire morte.

3-En ordre :

a-VRAI

b-FAUX

c-VRAI

d-VRAI

EXERCICE IX:

1- On appelle unité d’allocation ou cluster, la zone minimale que peut occuper un fichier sur le disque.

2-C’est le MBR (Master Boot Record)

3-On a : 2Mo=2*1024=2048Ko ; 1 cluster=8Ko, ce qui entraine 2049 :8=256 Clusters.

4-On a : 9000 :8192= 1 il reste 808 octets donc ce fichier doit occuper deux octets et le deuxième n’aura que 808 octets.

5-Taux en %= (taille initiale-taille finale) /taille initiale x 100= (17,35-5,18) /17,35 x 100=29,5%

EXERCICE X:

1- Carte mère -Ecran SVGA -clavier 102 touches -Souris -disque dur –boîtier d’alimentation.

2-

Processeur

Unités Unités de

D’entrée Mémoire Vive sortie

Clavier Ecran

Souris

Unités de mémoire

Secondaire

Disque Dur

3- - Le disque dur : stocke les informations pour une longue durée.

- Le modem : relie l’ordinateur au réseau internet.

4- Carte mère : C’est une carte électronique sur laquelle sont connectés tous les éléments internes de l’ordinateur (microprocesseur, RAM, disque dur, lecteurs, cartes d’extension, périphériques, …).

Microprocesseur : Le microprocesseur effectue le calcul et exécute les instructions et traite les données des programmes.

Disque dur : Ils servent à stocker et conserver les informations à long terme. Le disque dur est aussi appelé HDD (Hard Disc Drive).

Ram : mémoire de travail de l’ordinateur dans laquelle il stocke les données en cours de traitement.

Lecteur dvd : permet de lire les disques optiques.

Boitier d’alimentation : distribue la tension électrique dans tous les compartiments

EXERCICE XI :

1. Périphériques d’entrée : clavier, souris avec roulette, lecteur de disquette.

Périphériques de sortie : écran HP 17’’, Imprimante laser.

Périphériques d’entrée/sortie : combo DVD/CDRW.

2. Mémoires auxiliaires : Disque dur, disquette, flash disc 4Go, CD, DVD.

3.15%taille du disque=15x160 :100=24Go ;

Nombre de CD : 24x1024 :700 =36

EXERCICE XII :

1-C’est un microprocesseur qui peut traiter 64 bits en parallèle. On dit que sa largeur de bus est 64, un peu comme les voies d’une autoroute.

2- INTEL et AMD.

3-IBM et APPLE COMPUTER

4- Les compatibles sont des machines des constructeurs qui ont repris l’architecture d’IBM (DELL, TOSHIBA, HP, etc.), donc pouvant échanger des périphériques avec les machines IBM d’origine.

EXERCICE XIII :

1-Microprocesseur

2-a- le microprocesseur est plus rapide

b- le cerveau humain

3-recherche scientifique

EXERCICES XIV 

1. - Espace de travail plus grand : Ordinateur 2 (RAM=4Go)

-Espace de stockage plus grand : Ordinateur 2(HDD=500Go)

2. Ordinateur 1 car présence d’un modem.

3. Ordinateur capable de traiter simultanément les textes, images, sons et vidéos.

4. Ordinateur 2 car la fréquence de son processeur est plus grande

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