Architecture matérielle D’un micro ordinateur

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1 Architecture matérielle D’un micro ordinateur
Ce travail est réalisé par : MEHDIA LAMSAKHAR. HALA. Sous l’encadrement de : Pr. TALEA Mohamed

2 Sommaire Introduction Historique. Architecture générale Boitier
Unité centrale Carte mère Processeur. Chipset . L’horloge. Pile CMOS. Ports et slots. Mémoires. Interfaces et nappes. Bus. Les lecteurs. Carte graphique/son/réseau Les périphériques.

3 Introduction L’ordinateur est une machine électronique programmable destinée à traiter l’information d’une façon plus efficace que l’homme.

4 Histoire du micro- ordinateur
* Les générations d ’ordinateurs

5 Les générations d’ordinateurs
1ère Génération (De 1945 à 1956) bande et disque magnétiques. 2ème Génération (De 1956 à 1963) transistors, langage haut niveau (cobol,fortran). 3ème Génération (De 1964 à 1971) circuit intégré (1968), système d’exploitation, langages plus proches des langues naturelles (PASCAL) 4ème Génération (De 1971 à nos jours) le premier microprocesseur(Intel 4004) apparition des micro-odinateurs (l’ordinateur individuel…)

6 Architecture générale
Un ordinateur se compose des parties principales suivantes : Un processeur qui effectue les traitements. Une mémoire centrale où ce processeur range les données et les résultats de ses traitements. Des périphériques permettant l’échange d’information avec l’extérieur.

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8 Architecture d’un micro-ordinateur
Unité Centrale RAM ROM UAL UC Mémoire Centrale Microprocesseur ORGANES D'ENTREE ORGANES DE SORTIE MEMOIRES DE MASSE ou MEMOIRES AUXILIAIRES Schéma simplifié d ’un micro-ordinateur

9 Le Boitier ou châssis

10 Suite Permet l'isolement phonique.
Squelette métallique abritant ses différents composants internes: Permet l'isolement phonique. Conditionne le nombre d'emplacements pour les lecteurs en façade.

11 Suite Il existe différents formats de boîtiers conçus au fur et à mesure des années : Le format AT Le format ATX Le format BTX Le format Mini-ITX

12 Bloc d’alimentation La plupart des boîtiers sont fournis avec un bloc d'alimentation L'alimentation permet de fournir du courant électrique à l'ensemble des composants de l'ordinateur. Le bloc d'alimentation doit posséder une puissance suffisante pour alimenter les périphériques de l'ordinateur (entre 200 et 350 watts).

13 ventilateur de l'alimentation ventilateur de l'alimentation
ventilation générale ventilation générale ventilation générale ventilation générale

14 connexion carte réseau (Ethernet) connexion carte réseau (Ethernet)
ports entrées/sortie : souris, clavier, entrées et sorties son, imprimante, liaison par câble, port usb ports entrées/sortie : souris, clavier, entrées et sorties son, imprimante, liaison par câble, port usb ports entrées/sortie : souris, clavier, entrées et sorties son, imprimante, liaison par câble, port usb ports entrées/sortie : souris, clavier, entrées et sorties son, imprimante, liaison par câble, port usb connexions vidéo connexions vidéo connexions vidéo connexion carte réseau (Ethernet) connexion carte réseau (Ethernet)

15 L’unité centrale C’est le cœur de la machine, on y trouve:
Le processeur. La mémoire. Disque dur. Lecteur de disquettes. Lecteur de disques compacts. Carte vidéo. Carte réseau. Etc…

16 Carte mère (Unité centrale)
Disque Dur Lecteur CD-ROM Lecteur 3"1/2 RAM Microprocesseur Slots d'extension Carte mère (Unité centrale)

17 Carte mère Les différents composants cités sont tous reliés à un circuit appelé la carte mère soit par : Enfichage. Câbles.

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20 Le processeur CPU : on l'appelle "processeur" en français. Quand on réussit à mettre tous ses composants dans un seul circuit intégré, on le nomme "micro processeur". Il est muni d’un ventilateur pour évacuer la chaleur. permet de manipuler des informations numériques, c'est-à-dire des informations codées sous forme binaire, Permet d'exécuter les instructions stockées en mémoire.

21 Le microprocesseur Caractérisé par :
sa fréquence d’horloge (en Mhz ou Ghz). Le nombre d’instruction par seconde qu’il peut exécuter (en MIPS). La taille des données qu’il est capable de traiter (en bits).

22 La technologie appelée CISC (Complex Instruction Set Computer).
Dans la course à la puissance des microprocesseurs, deux méthodes d’optimisation sont présentes : La technologie du jeu d'instructions simplifié (RISC, Reduced Instruction Set Computer). La technologie appelée CISC (Complex Instruction Set Computer).

23 Les parties essentielles d’un processeur sont :
Les registres, mémoires de petite taille (quelques octets): Les registres principaux sont : le registre accumulateur (ACC), stockant les résultats des opérations arithmétiques et logiques . le registre d'état (PSW, Processor Status Word), permettant de stocker des indicateurs sur l'état du système (retenue, dépassement, etc.) ; le registre instruction (RI), contenant l'instruction en cours de traitement . le compteur ordinal (CO ou PC pour Program Counter), contenant l'adresse de la prochaine instruction à traiter . le registre tampon, stockant temporairement une donnée provenant de la mémoire.

24 Une unité d'instruction (ou unité de commande), lit les données arrivant, les décode puis les envoie à l'unité d'exécution ; elle est constituée de : séquenceur (ou bloc logique de commande) chargé de synchroniser l'exécution des instructions au rythme d'une horloge. Il est ainsi chargé de l'envoi des signaux de commande . compteur ordinal. registre d'instruction.

25 Une unité d'exécution (ou unité de traitement), qui accomplit les tâches que lui a données l'unité d'instruction. Elle est notamment composée de : L'unité arithmétique et logique ( L'UAL) : assure les fonctions basiques de calcul arithmétique et les opérations logiques (ET, OU, Ou exclusif, etc.) . L'unité de virgule flottante (notée FPU, pour Floating Point Unit), qui accomplit les calculs complexes non entiers que ne peut réaliser l'unité arithmétique et logique. Le registre d'état . Le registre accumulateur. Une unité de gestion des bus (ou unité d'entrées-sorties), qui gère les flux d'informations entrant et sortant, en interface avec la mémoire vive du système .

26 Architecture de base d’un microprocesseur

27 Chipset C'est un circuit électronique qui est chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur.

28 Suite Le northbridge : c'est la partie nord du chipset chargée de communiquer avec la mémoire, le processeur et la carte graphique AGP. Le southbridge : c'est la partie sud du chipset, chargée de communiquer avec les différents périphériques.

29 L’horloge C'est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d'un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions afin de cadencer le système.

30 La pile du CMOS Le CMOS est une mémoire lente mais qui consomme peu d'énergie. Lorsque vous éteignez l'ordinateur, il conserve l'heure et tous les paramètres qui lui permettent de démarrer correctement, c’est grâce à cette pile.

31 Les mémoires L'ordinateur possède différentes sortes de mémoire dont les fonctions sont différentes. La capacité d'une mémoire est exprimée en octets et ses multiples. Elle exprime la quantité d'information qu'une mémoire peut contenir.

32 La ROM La ROM (Read Only Memory), dite mémoire morte, est une mémoire non volatile (rémanente) qui n'autorise (en général) que la lecture de données qui y ont été introduites définitivement.

33 Différents types de ROM
ROM classique: le contenu est écrit directement par le fabriquant du composant, d'après les indications du constructeur de l'ordinateur. Les données contenues en ROM ne sont accessibles qu'en lecture par l'utilisateur de l'ordinateur. PROM (Programmable ROM) :non programmée par le fabricant et livrée vierge. Elle ne peut être écrite qu'une fois par le créateur du programme qu'elle va contenir (à l'aide d'un programmateur électrique de PROM).

34 EPROM (Electrically Programmable ROM): mémoire réinscriptible plusieurs fois par programmation électrique, après que le contenu ait été effacé par exposition à la lumière ultraviolette. Elle est utilisée pour le test et la mise-au-point des programmes à porter sur des ROM. EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sont effacables et programmables par l'utilisateur. Elles sont plus faciles à effacer que les EPROM car elles sont effaçables électriquement donc sans manipulations physiques. Flash EPROM: composants effaçables à partir du système d'un ordinateur, mais par blocs entiers. Une mémoire flash facilite les mises à jour et dispose d'une plus grande capacité .

35 La RAM La RAM (Random Access Memory), dite mémoire à accès aléatoire ou mémoire vive, est une mémoire volatile qui peut être lue et écrite: SDRAM: Les opérations sont synchronisées avec l'horloge système. DDRAM: "Double Data Rate". le transfert de données est doublé. RDRAM: ( RAMBUS) Elles offrent une vitesse cependant très élevée.

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37 La RAM stocke : Les instructions du programme en cours d'exécution.
Les données manipulées par les instructions. Les résultats de son travail.

38 La mémoire cache Mémoire très rapide, elle contient les instructions les plus utilisées par le microprocesseur et accélère ainsi le fonctionnement de l'ordinateur.

39 La mémoire Vidéo La mémoire vidéo est une mémoire temporaire utilisée pour l'affichage. Plus la résolution et le nombre de couleurs sont élevés, plus la mémoire vidéo doit être importante.

40 Le disque dur Un disque dur (hard disk en anglais) est une mémoire de masse (ou mémoire de stockage) destinée à la lecture et l'écriture de données informatiques. Architecture - Empilement de cylindres magnétisables - Ensemble de têtes pour lire/écrire

41 Suite Principaux types IDE : <33 Mo/s
SCSI : > 50 Mo/s Nécessite un adaptateur spécifique SATA : > 66 Mo/s

42 Les interfaces 1-L'interface IDE :
L'IDE est une interface qui permet de connecter jusqu'à 4 unités simultanément ( disque dur, lecteur cd, etc...).

43 Suite 2-L'interface SATA :
L'interface SATA (pour Serial ATA) est une évolution de l'IDE. La transmission des données se fait par un bus série et non parallèle, ce qui explique les faibles dimensions des nappes de ces disques durs. Le débit maximum que peut atteindre cette interface est de 300 Mo par seconde 3-L'interface SCSI : Le SCSI est une interface qui permet la prise en charge d'un nombre plus important d'unités (disques durs, CD-ROM, etc..., que l'IDE).

44 Les nappes Une nappe est un câble plat qui relie des périphériques informatiques. Suivant le type de périphérique.

45 Les bus On appelle bus, en informatique, un ensemble de liaisons physiques (câbles, pistes de circuits imprimés, etc.) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer.

46 Suite Les bus ont pour but de réduire le nombre de « voies » nécessaires à la communication des différents composants.

47 Les différents bus Le bus processeur : Il constitue le canal de communication entre le processeur central, les puces complémentaires qui lui sont associées (habituellement appelées chipset) et la mémoire cache externe.

48 Suite Bus mémoire : Il assure le transfert des données entre le processeur et la mémoire principale (RAM). Bus de données : Il assure la transmission des données à traiter entre les différents éléments de l’ordinateur

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50 Les slots Le port ISA : c'est le plus ancien. On ne le trouve quasiment plus aujourd'hui. Il est très lent comparé aux autres (16 bit 8 mhz, ce qui nous fait environ 16 mo par seconde). Le port PCI : Bien plus rapide que L'ISA (32 bit, 33 mhz, ce qui nous fait 125 mo par seconde).

51 suite Le port AGP : C'est le plus rapide de tous (32 bit, 66 mhz). Il existe en différentes versions : AGP 1x (250 Mo par seconde), AGP 2x(500 Mo par seconde, il ne change pas de fréquence mais exploite deux fronts mémoire au lieu d'un, un peu comme la DDR.

52 Les ports Un port est un connecteur, situé le plus souvent à l’arrière de l’ordinateur, utilisé pour le branchement des périphériques externes : imprimante, modem... Ces ports servent à faire transiter instructions et données entre l’ordinateur et ses périphériques. Port parallèle : Ce port (LPT) possède 25 trous. Il sert souvent d’interface aux imprimantes. Port série : Désigné par le nom COM, ce port utilise un connecteur mâle de 9 ou 25 broches. Il sert, le plus souvent, à brancher une souris ou un modem. Port USB : L’USB (Universal Serial Bus) permet de connecter jusqu’à 127 périphériques simultanément sur un seul port. Il s'agit d'une interface entrée-sortie beaucoup plus rapide que les ports série standards.

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54 Les lecteurs Le lecteur de CD (appelé improprement lecteur CD) est un lecteur de disque optique qui lit au moyen d'une diode laser les disques optiques appelés disques compacts (ou CD), qu'il s'agisse de CD audio ou de CD-ROM informatiques. Lecteur de disquettes :est un périphérique informatique destiné à la lecture et l'écriture sur une disquette.

55 La carte graphique

56 Le rôle dune carte graphique :est de produire une image affichable sur un moniteur d'ordinateur. La carte graphique convertit les données numériques internes à l'ordinateur en un signal électrique numérique ou analogique compatible avec le moniteur.

57 Composants de la carte graphique
Le processeur graphique : Le processeur graphique (Graphical Processing Unit ou GPU enanglais) sert à libérer le micro-processeur de la carte mère en prenant en charge les calculs spécifiques à l’affichage, en particulier les calculs spécifiques à l’affichage en 3D. Il est souvent muni de son propre radiateur. La mémoire vidéo conserve les données numériques qui doivent être converties en images par le processeur graphique et les images traitées par le processeur graphique avant leur affichage.

58 Le RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) convertit les images stockées dans la mémoire vidéo en signaux analogiques à envoyer à l’écran de l’ordinateur. Le BIOS contient certaines informations sur la carte graphique (par exemple, les modes graphiques supportés par la carte) et qui sert au démarrage de la carte graphique.

59 La carte son Une carte son est une carte d'extension d'ordinateur. Elle gére toute la partie « audible » de l'ordinateur : musique, bruitages, voix, etc. Elle traite donc tous les signaux audio qui sortent de l'ordinateur pour les envoyer vers les haut-parleurs. Mais elle peut également servir à interpréter les signaux audio qui entrent dans l'ordinateur (micro, entrée ligne, etc.). Dans ce cas, elle transforme un signal analogique en signal numérique

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61 La carte réseau Constitue l’interface entre l’ordinateur et le câble du réseau. La fonction d’une carte réseau est de préparer, d’envoyer et de contrôler les données sur le réseau. Pour préparer les données à envoyer, la carte réseau utilise un transceiver qui transforme les données parallèles en données séries. Chaque carte dispose d’une adresse unique, appelée adresse MAC, affectée par le constructeur de la carte, ce qui lui permet d’être identifiée de façon unique dans le monde parmi toutes les autres cartes réseau.

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63 Les périphériques Unité Centrale écran Clavier Modem Souris Scanner
Imprimante Unité Centrale

64 Un périphérique est un dispositif qui peut être utilisé avec un ordinateur pour étendre ses fonctions ou en simplifier la manipulation : L’imprimante : sert à imprimer sur papier des documents créés sur l’ordinateur. Le modem : Il s’agit d’un dispositif qui permet à l’ordinateur de communiquer avec d’autres ordinateurs par l’intermédiaire du réseau téléphonique. Grâce à l’Internet. Joystick (manette de jeux) : Un joystick permet de contrôler le mouvement des objets et des personnages dans la plupart des jeux vidéo.

65 La souris est en outre équipée d'un (sur le Mac) ou plusieurs (sur le PC) boutons qui permettent de "cliquer" et d'effectuer ainsi une action sur le texte ou l'objet pointé sur l'écran. L’écran :un périphérique de sortie . C'est à l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par l'ordinateur, sous forme de texte et d'images en deux dimensions avec éventuellement un effet à trois dimensions. Le texte et les images peuvent être fixes ou animés. Le clavier permet de saisir des caractères (lettres, chiffres, symboles ...). Scanner: permet de numériser des documents, sous forme d’images

66 Merci pour votre attention