Architecture d'un ordinateur

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1 Architecture d'un ordinateur
Chapitre 2: Architecture d'un ordinateur

2 1.Définition d'un ordinateur :
Un ordinateur est une machine électronique commandée par des programmes enregistrés dans sa mémoire.

3 2. Catégories d'ordinateur :
Parmi les catégories d'ordinateur, on trouve : - a- Gros ordinateurs :(mainframe) Sont très puissants et adaptés à tous les types d'applications. Ils ont un coût très élevé. Ils sont utilisés pour la gestion de grandes entreprises, Pour la recherche scientifique et pour des raisons militaires.

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5 -b- Micro-ordinateur :
Les dimensions de ces composantes sont très réduits ce qui lui permet d'être utilisé au bureau ou même transportable à main ou en poche. Les ordinateurs de bureau Les ordinateurs de bureau sont conçus pour être utilisés sur un bureau ou une table. Ils sont généralement plus gros et plus puissants que les autres types d'ordinateurs personnels.

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7 Ordinateur portable,(laptop)
On les appelle souvent ordinateurs bloc-notes en raison de leurs dimensions réduites. Ils peuvent fonctionner sur batterie, ce qui permet de les emporter partout. Contrairement aux ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables combinent l'unité centrale, l'écran et le clavier en un boîtier unique. L'écran se replie sur le clavier lorsque l'ordinateur n'est pas utilisé.

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9 - Ordinateur de poche (pocket pc) Les ordinateurs de poche également appelés assistants numériques personnels, sont des ordinateurs fonctionnant sur batterie et qui, en raison de leur taille réduite, peuvent être emportés pratiquement partout.

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11 - Tablet pc: Tout comme les ordinateurs portables, ils sont puissants et possèdent un écran intégré. Tout comme les ordinateurs de poche, ils permettent d'écrire des notes, de dessiner à l'écran, généralement au moyen d'un stylo.

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13 3.Périphériques d'un ordinateur :
Un ordinateur comporte plusieurs éléments dits périphériques qui sont tous reliés à un boitier central dit unité centrale. Chaque périphérique peut faire entrer ou recevoir des informations sous forme (texte, image, son, vidéo..)

14 Sorties des résultats Entrée des données Traitement des données Entrée/Sortie des données

15 Tout ordinateur doit être capable d'accomplir trois fonctions:
Accepter des données en entrée via des périphériques d'entrée Les traiter par une unité centrale de traitement - Produire des résultats en sortie à travers des périphériques de sortie.

16 a. Périphériques d'entrée :
Ils permettent d'entrer des données, des commandes et des programmes qui sont gérés par l'unité de traitement. Exemples:

17 a-1- Le clavier Le clavier est considéré comme le périphérique d'entée principal. Elle permet d'envoyer aux micro-ordinateurs des données sous forme de textes, de chiffres ou des symboles. Le clavier est Composé de cinq pavés : - Pavé numérique, - Pavé alphanumérique, - Touches de fonction (F1, F2, ..., F12), - Touches de contrôles (ALT, ALTGR, CRTL, Shift, Echap...) - Touche de déplacement Remarque: Il y a deux types de clavier : AZERTY (Français), QWERTY (Anglais),..

18 a-2- La souris : La souris est un dispositif de pointage indispensable dans les environnements graphique. La souris est un équipement informatique dont le déplacement manuel, sur une surface plane, permet de pointer ou de sélectionner une partie ou un point précis d'un Écran. Il existe plusieurs variété de souris: Souris PS/2,Souris usb, Souris sans fil, souris optique, trackball..

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20 a-3- Le scanner(Numériseur d'image):
Capable de numériser une image ou un texte, et de transférer à la mémoire de l'ordinateur en utilisant des capteurs sensibles à la lumière.

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22 a-4-Autres périphériques d'entrée
- Lecteur CD-ROM , Lecteur DVD-ROM - Microphone - Manette de jeux - Webcam - Stylo optique - Appareil photo numérique - Lecteur code à barre

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24 b. Périphériques de sortie :
Rôle : Ils permettent de recevoir les résultats des données manipulées par l'ordinateur. Exemples:

25 b-1- L'écran : C'est le périphérique de sortie principal. Il permet l'affichage des informations manipulées ou exploitées par l'utilisateur. Il existe deux principales technologies d'écran: les écrans à tube cathodiques (CRT) et les écrans plats (LCD,TFT)

26 Les écrans se caractérisent principalement par :
L'écran permet de visualiser les informations à travers la carte graphique. Il est composé d'un ensemble des points appelés Pixels. L'ensemble de ces points forme une image, une lettre ou un chiffre. Les écrans se caractérisent principalement par : La dimension de leur diagonale qui est mesurée en pouces (15", 17", 19", 21" ...) [1 pouce = 2.54 cm]

27 La résolution graphique exprimée en pixel par pouce
La résolution graphique exprimée en pixel par pouce. Elle est mesurée en fonction du nombre des points affichés sur l'écran ainsi l'espace qui les sépare. - Le taux de rafraîchissement qui détermine la vitesse de renouvellement d'image exprimé en Hertz (Hz )

28 b-2- Imprimante : Permet de transférer des textes ou des images sur papier ou transparent. On distingue trois types : - Les imprimantes matricielles à aiguilles : La tête d'impression est formée d'une matrice de points (9 ou 24 aiguilles) qui frappe un ruban en carbone déroulant pour former des caractères sur le papier.

29 Elle est caractérisée par :
- faible vitesse - faible qualité d'impression - fait de bruit - économique - prix raisonnable

30 - Les imprimantes à jet d'encre :
Elle permet de projeter directement sur le papier des gouttelettes d'encre à travers des gicleurs pour former les caractères, les gicleurs sont rassemblés dans la tête d'impression qui peut se translater sur la largeur du papier.

31 Elle est caractérisée par : - vitesse moyenne - qualité d'impression moyenne - prix raisonnable - silencieuse - consommation trop chère.

32 - Les imprimantes laser :
Un faisceau laser permet de fixer la poudre d'encre sur le papier, d'une façon précise, pour former des caractères ou des graphiques.

33 Elle est caractérisée par : - vitesse rapide - haute qualité d'impression - silencieuse - prix chère.

34 b-3-Autres périphériques de sortie
- Haut parleur - Vidéo projecteur - Table traçante

35 c. Périphériques d'entrée/sortie :
Rôle : Ils sont utilisés pour entrer des informations dans l'ordinateur ou d'en recevoir des résultats. Ils permettent de transférer les informations d'une manière bidirectionnelle (dans les deux sens).

36 c-1- Modem (Modulateur/Démodulateur) :
Le modem est le périphérique utilisé pour transférer des informations entre plusieurs ordinateurs via les lignes téléphoniques. Le modem convertit en analogique l'information binaire provenant de l'ordinateur. Il envoie ensuite ce nouveau code dans la ligne téléphonique. C'est un convertisseur analogique/numérique et inversement.

37 Il est caractérisé par sa vitesse de transfert exprimée en bits par seconde (B/PS)

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39 c-2-Autres périphériques d'entrée/sortie
- Lecteur de disquette - Graveur CD ou Graveur DVD - Flash disque

40 3. Les mémoires de masse : (ou mémoire auxiliaires ou secondaires) :
Ces sont des supports de stockage et d'enregistrements des informations d'une manière permanente indépendamment de la mémoire centrale de l'ordinateur. Accessibles à l'utilisateur en Lecture et Écriture, capable de retenir les informations hors ou sous tension et ont une grande capacité de stockage.

41 a-Disquette: C'est un support magnétique permanent, souple, en plastique fin , recouvert d'une substance capable de retenir les données sous forme de pulsions électromagnétiques. Sa capacité de stockage est nettement moins importante que celle du disque dur. Le type de disquette le plus connu est la disquette 3 pouces et ½ de taille 1.44Mo

42 b- Disque dur : Le disque dur est le support de stockage, destiné à stocker de gros volumes d'informations. il regroupe les données (textes, images, son, etc.). C'est un support magnétique constitué d'un ensemble des disques superposés les uns sur les autres et liées par un axe central.

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44 Un disque dur est caractérisé par :
Une capacité de stockage importante, exprimée en Giga-octets (Go) Un temps d'accès aux données très court, exprimé en millisecondes (ms) - Un taux de transfert des données à la mémoire centrale assez élevé, exprimée en Méga-octets par seconde (Mo/s).

45 c- CD-ROM : Le CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) est un disque, en lecture seulement , de douze centimètres de diamètre et a une très grande capacité de stockage d'informations. En effet, il peut contenir jusqu'à 700 Mo de données

46 d- DVD-ROM : Le DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory). Ce type de support peut atteindre une capacité allant de 4,7 Go à 17 Go (en ayant une double couche ainsi qu'une double face).

47 e- Autres Mémoires de masses:
Carte mémoire - Flash disk ou clé USB

48 4.Vue arrière d'un micro-ordinateur :
A l'arrière d'un ordinateur, on peut voir :

49 Les ports : Ces sont des circuits d'entrée ou de sortie de données servant à connecter les périphériques à l'ordinateur. On trouve des ports séries et des ports parallèles :

50 a- Ports séries : Le transfert se fait dans une seule ligne, bit par bit (exp : connecteur clavier, souris, modem) -port USB (Universal Serial Bus) Plus rapide que le port série b- Ports parallèles : Le transfert se fait sur un câble à plusieurs lignes en parallèles (exp : connecteur imprimante, scanner)

51 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
Connecteur série DB9 (içi femelle) Il peut avoir d'autres dénominations comme Port COM1, COM2, COM3 ou COM4 voir RS Il permet de connecter des périphériques externes tels que des souris, des appareils photo numérique, des modems, etc. - On les trouve souvent par deux sur les cartes mères. - Le port série permet de transférer jusqu'a 115kbp/s. - la connexion nécessite souvent un redémarrage de la machine pour être prise en compte contrairement à l'USB. - Ce type de connexion tend à disparaitre au profit de l'USB.

52 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
- On le trouve maintenant sur la plupart des périphériques (clavier, souris, scanner, imprimante...) et sur la plupart des PC. (Pour les PC ne possédant pas de port USB, il existe des cartes PCI permettant d'en ajouter) - Les figures ci dessous représentent les fiches d'un cordon pour connecter un ordinateur (connecteur A femelle) à un scanner (connecteur B femelle). ISB B male USB A male Taux de transfert pour la version 1.0: 1.5 Mo/s - Taux de transfert pour la version 2.0: 60 Mo/s - On peut chaîner jusqu'à 127 périphériques. - Il peut auto-alimenter des périphériques ne dépassant pas 15 W comme les scanners.

53 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
On les nomme aussi port COM A et port COM B. - Ils fonctionnent comme un port série et sont exclusivement dédiés à la gestion du clavier et de la souris. - Ils sont de couleur verte concernant la souris et violet concernant le clavier. Connecteur PS/2 mâle - On le trouve sous la forme de connecteur mini DIN 6 broches (attention à ne pas le confondre avec un connecteur S-Vidéo) - la connexion nécessite souvent un redémarrage de la machine pour être pris en compte contrairement à l'USB.

54 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
- On le nomme aussi port D-Sub15 et par abus de langage SVGA, XGA, etc Il est dédié à la connexion des moniteurs. Connecteur D-Sub15 mâle - On le trouve sous la forme de connecteur D-Sub15 (15 broches). - L'information qui est véhiculé par ce connecteur est de type analogique contrairement au port DVI.

55 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
- DVI signifie Digital Visual Interface. C'est une norme de port vidéo numérique permettant de faire transiter les informations vidéo en numérique de la carte à l'écran sans passer par un décodeur de signaux vidéo analogique/numérique (RAMDAC). - Ce procédé permet d'augmenter sensiblement la qualité de l'image de plus cette norme tendra à s'imposer dans les années à venir. - Il est dédié à la connexion des moniteurs à cette norme tel que les écran plats numériques et les moniteurs cathodiques gérant le numérique. Connecteur DVI male Connecteur DVI (femelle) - Ce connecteur sous la norme DVI-I gére aussi bien les écrans numériques et analogiques alors que l'on trouve la norme DVI-L qui ne gère que les signaux de type numérique. - Il est constitué, en ce qui concerne toutes les représentation de cette pages, de 24 broches pour le numérique et 5 broches pour l'analogique. - La norme DVI permet au maximum des affichages en 75Hz de 2048x1536 avec une bande passante de 330MHz.

56 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
Symbole du connecteur RJ11 (femelle ) Symbole du connecteur RJ11 (mâle ) Connecteur RJ11(femelle) - Il signifie Rectangular Jack. - On le nomme aussi prise téléphone et il ne faut pas le confondre avec le connecteur RJ45 (réseau) qui est plus gros. - Il permet de véhiculer le signal du réseau téléphonique en règle général vers un modem. - Le connecteur RJ11 est constitué de 6 connecteurs dont 4 sont effectivement reliés (2 paires). - L'information qui est véhiculé par ce connecteur peut être de type analogique(modem RTC) ou numérique (ADSL).

57 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
Symbole du connecteur RJ45 (femelle) Symbole du connecteur RJ45 (male) - Il signifie Rectangular Jack. - On le nomme aussi prise réseau et il ne faut pas le confondre avec le connecteur RJ11 qui est plus petit. - Il permet de véhiculer le signal du réseau, de la carte réseau vers un hub, ou vers une autre carte réseau, ou vers un Switch etc... - Le connecteur RJ45 est constitué de 8 connecteurs (4 paires). - L'information qui est véhiculé par ce connecteur est de type numérique et le débit peuvent aller jusqu'à 1 Gb/s.

58 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
- On le nomme aussi IEEE1394 (terme officiel), I-Link (chez Sony) et le terme FireWire se retrouve dans le monde Apple. - C'est une extension de la norme SCSI3. - Il permet de véhiculer un signal informatique à trés haut débit d'un camescope DV à un PC équipé d'une carte FireWire. - Il permet aussi de connecter d'autres périphériques qui commencent à faire leur apparition à cette norme tel que des disques durs, graveurs, etc... Connecteur IEEE broches femelle Connecteur IEEE1394 pour caméscope 4 broches - Le connecteur est HotPlug, c'est à dire que l'on peut le connecter et le déconnecter à "chaud" (sans redémarrer la machine) - L'information qui est véhiculé par ce connecteur est de type numérique et le débit peuvent aller à plus de 400 Mb (50Mo) par seconde.

59 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
- Ce connecteur est présent sur les cartes son. - Il permet de connecter via un câble spécial des périphériques MIDI (clavier, expandeur, etc...) et des manettes de jeu. - C'est un connecteur DB-15 (15 broches) qui permet de véhiculer des informations MIDI (Musical Interface Digital Instrument) en sortie et en entrée. Généralement le cordon qui permet de relier la carte son aux appareils MIDI est de type DIN 5 broches. - Son autre caractéristique est de raccorder les manettes de jeu directement à la carte son, cependant les constructeurs tendent à abandonner cette interface au profit du connecteur USB.

60 Les différentes prises, que l’on trouve sur un ordinateur
- On les nomment aussi connecteurs Audio. - Ce connecteur est présent sur la plupart des cartes son et souvent sur les cartes mères lorsque le chipset gère le flux audio. - Ils permettent de connecter des enceintes (de 2 à 6 selon le nombre de sorties) et ils permettent aussi de connecter un micro et des appareils audio externes. Le signal est de nature analogique. - Le connecteur est généralement au format jack 3.5 millimètres - L'entrée de niveau ligne permet de connecter des appareils tel que lecteur de CD, platine K7, etc... c'est à dire les appareils audio disposant d'un signal de sortie relativement élevé. Concernant l'entrée micro comme son nom l'indique elle permet d'accueillir des appareil audio possédant un faible niveau de sortie tel que les microphones à condensateur, les platines vinyl, etc... - Comme on peut le voir ci-dessous une norme de couleur correspondant au type de signal tend à s'imposer sur les cartes son, toutefois cela n'est pas systématique.

61 5. Présentation interne:
A l'intérieur de l'unité centrale, on trouve la carte mère qui contient : le processeur , la mémoire centrale , les bus et des cartes d'extensions .

62 a- Le microprocesseur (ou CPU : central processing unit)
Le microprocesseur (CPU) est le cerveau de l'ordinateur. il se charge des calculs, Il exécute les instructions qui ont été programmées. - Toutes les informations qui circulent dans le micro-ordinateur passent par lui. - Il exécute les ordres des logiciels - coordonne le reste des éléments

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64 Logos processeur

65 Le micro-processeur est Carctérisé par :
Sa marque ( intel 486, Intel pentium 4, Cyrix, AMD k6,celeron, Athlon 64,Pentium Dual Core...) - Sa fréquence d'horloge en MHz ou en GHz

66 Date nom Nbr transistor Fréquence d'horloge Largeur des données MIPS 1993 Pentium 3 60 à 233 MHz 32 bits/64 bits bus 100 1997 Pentium II 233 à 450 MHz 32 bits/64 bits bus 300 2004 Pentium 4D « Prescott » 2.66 à 3.6 GHz 9 000 2006 Core 2TM Duo 2,4 GHz (E6600) 64 bits/64 bits bus 22 000 2008 Core 2TM Quad (Penryn) 2* 3,2 GHz (QX9770) ~2*24 200

67 Le microprocesseur est composé de trois unités :
Unité Arithmétique et Logique (UAL) : Elle est chargée d'effectuer toutes les opérations arithmétiques (+, -, /, *), logiques (ET, Ou, Non, ...) et comparaison. Unité de Contrôle et de commande (UCC) : Elle est chargée de contrôler et de commander toutes les opérations effectuées par l'ordinateur, gère l'accès à la mémoire centrale et supervise la circulation des informations entre les différentes parties de l'ordinateur. - Registres : Sont des zones mémoires de stockage temporaires, qui conserve les données, les instructions, ainsi que les résultats des opérations qui sont en cours de traitement.

68 b. Le chipset (jeu de circuits): est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire...)

69 c. Les mémoires centrales
La mémoire centrale est constituée d'un ensemble de cases (Zone mémoire). Chaque case est désignée d'une façon unique à l'aide d'une adresse et capable de stocker une information . On distingue: - La mémoire morte (ROM : Read Only Memory) est une mémoire qui comporte généralement les programmes qui assurent le fonctionnement d ’un ordinateur. Le contenu de cette mémoire est fixé une fois pour toute par le fabricant : Elle est accessible en lecture seulement Hors tension le contenu de la ROM ne disparaît pas : Il s’agit d’une mémoire permanente.

70 La mémoire vive (RAM : Random Access Memory)
est une mémoire dans laquelle seront stockés les données fournies par l’utilisateur, les programmes et les résultats. Le contenu de cette mémoire peut être modifié à n’importe quel moment : Elle est accessible en lecture et écriture Hors tension le contenu de la RAM disparaît : Il s’agit d ’une mémoire volatile.

71 (Exemples de barettes mémoires RAM)
SDRAM DDR2 SDRAM RDRAM DDR3 SDRAM

72 Centrale à taille réduite. Alimentée par une pile (batterie).
La mémoire cache s’intègre entre le CPU et la RAM pour améliorer la vitesse de transfert des informations entre ces deux derniers. Il s’agit d’une mémoire volatile. La RAM-CMOS (RAM Complementary Metal Oxyd Semi Conductor) est une mémoire : Centrale à taille réduite. Alimentée par une pile (batterie). Contenant les informations de la configuration (SETUP) du système (la date, l’heure, la capacité des mémoires… ).

73 d. Les Bus Un bus est : Un ensemble de voies (circuits intégrés, fils Conducteurs ) Utilisé pour relier les différents composants de l’unité centrale (RAM, CPU...) pour transférer les informations Distingué par le nombre de bits qu’ils déplacent en parallèle. Ainsi un bus de 8 bits transfère à la fois 8 bits (1 Octet) d’informations, mais un bus de 16 bits transporte 2 Octets.

74 On distingue trois types de bus:
- Bus de données : transportent les données. - Bus d'adresses : transportent des adresses. - Bus de contrôle : transportent des informations de contrôle.

75 e. Les interfaces : les cartes

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77 Carte fax-modem Carte son

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