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LE MICRO-ORDINATEUR
Cette page est essentiellement destinée aux OM débutants en informatique, ou aux non-spécialistes qui sont, malgré tout, interessés par le fonctionnement de base de leur micro-ordinateur. Cet article est écrit en 2000... il est à parier qu'il sera complètement obsolète l'année prochaine ! Tous
les renseignements pour choisir un ordinateur PC :
Le micro-ordinateur
est appelé de plus en plus, à être l'outil principal
du radioamateur. Il permet, en plus du classique traitement de texte,
de faire des dessins, des schémas, des plans, la création
de circuits imprimés, les calculs de circuits, les calculs
d'antennes, etc... L'opérateur
peut connaitre, en temps réel, les stations DX actives, grâce
aux DX-CLUSTERS sur Packet ou Internet. C'est encore le micro-ordinateur
qui fait cet affichage !
Un micro-ordinateur est composé de deux sous-ensembles :
Les éléments de l'unité centrale sont placés dans un boitier métallique disposé horizontalement pour être placé sur un bureau : (desktop) ou verticalement sous la table ! (tour). parfois certaines UC sont dans un rack (PC industriel). Les périphériques sont tous les élements qui peuvent être connectés à l'unité centrale. Certains d'entr'eux sont quasi obligatoires : ce sont l'ECRAN, le CLAVIER, et la SOURIS. Tous les autres éléments dépendent de l'utilisation de ma machine. Un ordinateur de bureau sera obligatoirement relié à une IMPRIMANTE et peut être à un SCANNER. L'ordinateur de l'OM sera connecté à un MODEM ou un TNC ...
L'UNITE CENTRALE Quand on ouvre le boitier d'UC, on voit un grand circuit imprimé sur lequel sont connectés différentes cartes, composants, prises, etc... C'est la CARTE MERE. Cette carte a une importance majeure car c'est elle qui, outre le support du microprocesseur, rélie tous les composants nécessaires au fonctionnement de la machine. Les principaux composants sont :
LE MICROPROCESSEUR
A l'origine, le processeur de base comprenait les éléments suivants :
Les micro-processeurs modernes ont toujours les mêmes éléments de base, mais la haute intégration a permis d'ajouter beaucoup d'autres circuits comme les mémoires "cache" par exemple, ou des coprocesseurs mathématiques. Les premiers processeurs utilisaient des données sur 4 bits... puis pendant longtemps, ces données ont été sur 8 bits. C'est le cas de nombreux microprocesseurs ou microcontrôleurs utilisés encore maintenant : 8080 (Intel), Z80 (Zilog), etc...
Nous n'entrerons pas dans le fonctionnement en détails d'un microprocesseur, ce serait trop long et peut être d'un interêt limité ici ... Par contre il est utile de savoir qu'un ordinateur (ou un processeur) ne fait qu'une chose très simple à la fois (principe de Von Neumann) ... mais il le fait tellement vite qu'il arrive à donner une impression d'intelligence ! Le traitement mathématique effectué par l'ALU se limite
à des additions ou soustractions et des décalages qui
sont équivalents à de multiplications ou des divisions
par 2 ... pour les calculs plus complexes en virgule flottante, il fait
appel au co-processeur !
LE BIOS Le BIOS est un logiciel chargé dans une mémoire PROM, EPROM ou FLASH qui fait le lien entre les composants de la carte mère et le logiciel système (OS). BIOS = Basic Input Output System Toutes les cartes mères ne sont pas identiques, bien qu'elles aient les mêmes fonctions, les commandes au niveau matériel peuvent donc avoir des différences... par contre, le logiciel système doit toujours s'adresser aux même primitives pour exécuter une action ( Windows 98 est le même pour tous les PC !! ) ; c'est le BIOS qui jouera donc le rôle d'interprète. Le BIOS permet également de configurer la carte mère en fonction des composants additionnels utilisés : cartes graphiques, mémoires, disques, etc... A la mise sous tension de l'ordinateur, c'est donc le BIOS qui sera lancé en premier avant tout accès au disque dur.
Les couches du PC A part les certains ordinateurs de marque comme IBM ou Compaq, qui ont leur propre BIOS, la grande majorité des autres machines ont un BIOS qui est fourni par un des quatre grands éditeurs : AWARD, American Megatrends (AMI), PHOENIX. (Award a été repris par Phoenix) et SystemSoft.
LA MEMOIRE
Les SIMM 30 broches qui ont un bus de données de 8 bits. Le 486 ayant un bus de 32 bits, il était nécessaire de placer au moins 4 barrettes pour que la mémoire soit reconnue.
Les
SIMM 72 broches ont une bus de 32 bits (comme le processeur), une seule
barrette suffit donc pour être reconnue. Bien sûr, il est
possible de placer plusieurs bancs de mémoire pour augmenter
la capacité totale...
Les 486 utilisaient deux types : la FPM ( Fast Page Memory ) et l' EDO ( Extended Dat Out ). La première a été la plus répandue bien qu'un peu moins rapide que l' EDO. Cette dernière n'est pas toujours reconnue par toutes les cartes mères 486 ... Les premiers PENTIUM utilisaient la mémoire EDO. Les mémoires actuelles (année 2000) sont de type SDRam ( Synchronous Dynamic Random Access Memory ). Elle ont un temps d'accès égal ou inférieur à 10 nS.
Les
connecteurs sont au format DIMM ( Dual in Line Memory ) à
168 broches.. Ils sont noirs, et mesurent 13.5 cm de long. Un autre type de mémoire encore plus rapide, pointe le bout de son nez : c'est la RDRam (RamBus). Cette mémoire autorise des débits de l'ordre de 1.6 Go/s alors que la SDRam PC 100 plafonne à 800 Mo/s, mais la RDRam est encore très chère et les cartes mères qui l'exploitent semblent avoir bien des problèmes !
Ci-contre le chipset Apollo 133 de VIA
LA CARTE MERE
Les bus internes sont : le bus mémoire, le bus PCI, le bus ISA, le bus E-IDE, le bus AGP, le bus USB... C'est le jeu de composants "chipset" qui gère tout ce monde : les échanges entre le processeur et les autres éléments de la carte. Les
premiers PC étaient équipés du bus ISA
8 bits. Ensuite, ce même bus a été étendu
à 16 bits. Beaucoup de PC modernes conservent un ou deux slots
ISA, car il y a encore beaucoup de cartes qui utilisent ce bus. C'est
le cas de cartes "son" ou de cartes "réseau".
Malgré tout, ce bus est en voie de disparition ! Les ports EIDE-66/100 peuvent accepter les périphériques EIDE-33... Jusqu'à
ces dernières années, les entrées/sorties avec
l'extérieur de l'ordinateur étaient effectuées
par les ports "série"
(COM1, 2, 3, 4) et les ports "parallèles"
(LPT 1 et 2). Un nouveau bus a été mis au point par plusieurs
sociétés, pour permettre l'utilisation chainée
de plusieurs périphériques "série". C'est
le bus USB (Universal Serial Bus).
Ce bus permet de connecter jusqu'à 127 périphériques.
La vitesse de transfert est d'environ 12 Mbps. Dans les années à venir, la plupart des périphériques seront connectés sur le bus USB qui remplacera, à terme, les ports "série" et "parallèle". (imprimante, scanner, webcam, etc... etc...) Il est à souhaiter que les futurs périphériques "radioamateurs" se connectent également sur le bus USB : TNC, modems, commandes des transceivers, pilotage des antennes, etc...)
Mars 2005 (mise à jour) ! Comme
je l'avais prédit il y a 5 ans : un ordinateur "haut de
gamme" de l'année 2000 est devenu un modeste "entrée
de gamme" en 2005 ! Les
processeurs qui étaient à 500 MHz sont maintenant à
3.5 Ghz, avec un bus de 64 bits, les disques durs dépassent les
300 Go... avec un connecteur SATA, les mémoires DDR on remplacé
les SDRAM, avec une fréquence d'horloge de près de 400
MHz... les lecteurs CD sont remplacés par des graveurs DVD double-couche...
, le bus PCI est transformé en Express ! les connecteurs RS-232
et LPT sont remplacés par les prises USB... toutes les machines
sont équipées d'une ou plusieurs prises "réseau"
10/100/1000 Mbps, et bien souvent des accès sans fils (WI-FI)...
il y a des lecteurs de cartes, des prises FireWire ... etc... etc...
L'accès
à Internet qui plafonnait peniblement à 50 Kbps sur les
lignes RTC, est maintenant, avec ADSL, en GV à 8 Mbps (pas
encore pour tout le monde malgré tout !) ...et bien sûr cela va continuer ! La meilleure solution reste donc de se donner rendez-vous dans 5 ans pour la suite ! Par contre la seule chose dont on peut être sûr, c'est que les micro-ordinateurs de 2010 seront toujours sous .... WINDOWS xxx
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C'est
le coeur de la machine ... c'est lui qui va exécuter toutes les
fonctions demandée par le logiciel.
Ensuite
les processeurs ont utilisé un bus de données d'une largeur
de 16 bits : le 80286 (Intel) du PC AT, le 68000 Motorola) du Macintosh,
... puis 32 bits avec les 386/486/68032 et 64 bits avec les Pentium
d'Intel et les Kxxx/Athlon d'AMD.
Sur
les cartes mères des 486 il était possible d'utiliser
deux catégories de mémoires :
C'est
le jeu de composants appelé chipset qui gère l'ensemble
les bus de la carte mère, et donc la mémoire.
La
carte mère (CM) regroupe l'ensemble des connecteurs qui font
le lien avec tous les composants de l'ordinateur et les périphériques
extérieurs : clavier, souris, joystick, imprimante, modem, etc...
Certains connecteurs ont une entrée/sortie unique : ports RS-232,
port imprimante, ports souris, clavier ... d'autres sont connectés
en BUS.