Partie 2 : Les principaux composants matériels d’un ordinateur

1. Le processeur (CPU)

1.1. Définition

Le processeur, ou Central Processing Unit (CPU), est souvent considéré comme le "cerveau" de l’ordinateur. Il exécute les instructions des programmes et coordonne les actions des autres composants de l'ordinateur. Sa fonction principale est de traiter les données en exécutant des opérations arithmétiques et logiques. Chaque action effectuée sur un ordinateur, qu’il s’agisse de cliquer sur un bouton ou de lancer une application, passe par le processeur.

1.2. Fonctionnement

Le fonctionnement du processeur repose sur un cycle d'instruction qui se divise en trois étapes principales :

1. fetch(récupération de l'instruction dans la mémoire) ;
2. decode (décodage de l'instruction pour savoir quelle opération effectuer) ;
3. execute (exécution de l'instruction).

Ce cycle se répète des milliards de fois par seconde, ce qui permet à l'ordinateur d'accomplir une grande quantité de tâches en peu de temps.

1.3. Architecture

Les processeurs modernes sont souvent multicœur, c’est-à-dire qu’ils possèdent plusieurs unités de traitement (cœurs) capables de travailler simultanément sur différentes instructions, ce qui augmente la performance pour les applications multitâches. L’Hyper-threading est une technologie qui permet à un seul cœur d’exécuter plusieurs instructions en parallèle, augmentant ainsi l'efficacité du processeur. Enfin, le cache est une petite quantité de mémoire ultra-rapide intégrée au processeur qui stocke temporairement les données fréquemment utilisées, accélérant ainsi leur traitement.

1.4. Caractéristiques techniques

La fréquence d’un processeur, mesurée en GHz, détermine la vitesse à laquelle il peut exécuter les cycles d’instruction. Le nombre de cœurs influence sa capacité à traiter plusieurs tâches simultanément. Le TDP (Thermal Design Power), exprimé en watts, représente la quantité maximale de chaleur que le processeur peut générer. Ce paramètre est crucial pour le choix du système de refroidissement, car il garantit que le processeur fonctionne correctement sans surchauffer.

2. La mémoire centrale

2.1. RAM (Random Access Memory)

La mémoire vive (RAM) est une mémoire volatile utilisée par l'ordinateur pour stocker temporairement les données nécessaires à l'exécution des programmes. Contrairement au stockage permanent (disque dur ou SSD), les données dans la RAM sont effacées à chaque redémarrage de l’ordinateur. La RAM est cruciale pour garantir des performances fluides, car elle permet d'accéder rapidement aux données actives.

2.2. Types de mémoire

Il existe différents types de RAM, les plus courants étant les DDR3, DDR4 et, plus récemment, DDR5. Chaque génération offre des vitesses de transfert de données plus rapides et une meilleure gestion de l’énergie. Le passage à une RAM plus rapide peut considérablement améliorer les performances de l'ordinateur, en particulier pour les applications exigeantes comme les jeux vidéo ou les logiciels de montage vidéo.

2.3. Différences entre RAM et ROM (Read-Only Memory)

La RAM et la ROM (Read-Only Memory) sont deux types de mémoire distincts. Alors que la RAM est volatile et sert à stocker les données en cours d’utilisation, la ROM est une mémoire non-volatile qui conserve ses données même lorsque l’ordinateur est éteint. La ROM contient souvent les instructions essentielles au démarrage de l’ordinateur, comme celles du BIOS ou du firmware.

3. Le stockage

3.1. Les disques durs

Les disques durs (Hard Rive Disk = HDD) sont des dispositifs de stockage de données basés sur des plateaux magnétiques rotatifs. Leur capacité est généralement mesurée en gigaoctets (Go) ou téraoctets (To). La vitesse de rotation des disques, mesurée en tours par minute (RPM), influence le temps d'accès aux données. Les HDD offrent une grande capacité de stockage à moindre coût, mais sont plus lents que les technologies plus récentes comme les SSD.

3.2. Les disques SSD

Les SSD (Solid State Drive) sont des dispositifs de stockage beaucoup plus rapides que les HDD car ils utilisent de la mémoire flash au lieu de plateaux rotatifs. Cela permet des temps de démarrage plus courts et un accès plus rapide aux données. Cependant, les SSD sont généralement plus coûteux par gigaoctet que les HDD, bien qu’ils offrent une meilleure durabilité et consomment moins d’énergie.

3.3. Les autres types de stockage

En plus des HDD et SSD, d’autres types de stockage existent, comme les eMMC, souvent utilisés dans les appareils mobiles pour leur faible coût et leur taille compacte. Les NVMe (Non-Volatile Memory Express) sont des SSD à très haute performance, connectés directement au processeur via le bus PCIe. Le RAID est une technologie qui combine plusieurs disques durs pour améliorer les performances ou la redondance des données.

4. La carte mère (Motherboard)

4.1. Rôle et caractéristiques

La carte mère est l’épine dorsale d’un ordinateur, reliant et supportant tous les autres composants (processeur, mémoire, stockage, cartes d’extension). Elle gère également la communication entre ces composants via des connecteurs spécifiques. Son rôle est essentiel pour assurer la compatibilité et l’interaction entre toutes les pièces de l’ordinateur.

4.2. Chipset et bus de communication

Le chipset de la carte mère détermine les capacités de l’ordinateur, notamment les types de processeurs et de mémoires pris en charge. Les bus de communication tels que le FSB (Front-Side Bus) et le PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) permettent aux composants de l'ordinateur de s’échanger des données à haute vitesse, notamment entre le processeur, la mémoire et les périphériques.

4.3. Connecteurs internes et externes

La carte mère est équipée de connecteurs internes (pour les disques durs, la mémoire, etc.) et de connecteurs externescomme les ports USB, SATA ou PCI qui permettent de brancher des périphériques externes et des cartes d'extension (cartes graphiques, cartes son).

5. Le système de refroidissement

5.1. Importance de la dissipation thermique

Le système de refroidissement est essentiel pour maintenir la température des composants à un niveau acceptable, évitant ainsi la surchauffe et les dommages matériels. Les ventilateurs et radiateurs sont les moyens de refroidissement les plus courants, mais pour les ordinateurs très puissants, le refroidissement liquide est souvent utilisé pour une meilleure dissipation de la chaleur.

5.2. Gestion de la température via le BIOS/UEFI

Le BIOS/UEFI permet de surveiller et d’ajuster les paramètres du système de refroidissement. Il peut également déclencher des mesures de protection, comme l’arrêt automatique de l’ordinateur en cas de surchauffe excessive.

6. L’alimentation électrique (PSU)

6.1. Fonctionnement

Le bloc d’alimentation (Power Supply Unit = PSU) convertit le courant alternatif (Alternative Current = AC) provenant de la prise murale en courant continu (Direct Current = DC), qui est nécessaire pour alimenter les composants internes de l’ordinateur. Il fournit différentes tensions (3,3V, 5V, 12V) selon les besoins des composants.

6.2. Caractéristiques

La puissance du PSU, mesurée en watts, détermine combien de composants il peut alimenter en même temps. Les alimentations certifiées 80+ garantissent une efficacité énergétique supérieure à 80%, réduisant ainsi la consommation électrique. Certains PSU sont modulaires, ce qui permet de ne brancher que les câbles nécessaires, améliorant ainsi le flux d’air et l’organisation interne de l’ordinateur.