Constitution d'un ordinateur - Comprendre ses composants

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre l'architecture fondamentale d'un ordinateur selon le modèle de Von Neumann.
• Identifier et décrire les principaux composants matériels d'un système informatique.
• Analyser le rôle et les interactions des éléments clés d'une carte mère (CPU, mémoire, bus).
• Distinguer les différents types de périphériques et leurs modes de connexion.
• Maîtriser les critères d'identification et de sélection d'une carte mère adaptée à un usage donné.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique débutants, aux techniciens en maintenance PC, ainsi qu'à toute personne souhaitant acquérir des connaissances solides sur l'architecture matérielle des ordinateurs. Aucun prérequis technique avancé n'est nécessaire.

Introduction

L'ordinateur moderne est une machine complexe dont la compréhension passe par l'analyse de ses composants fondamentaux. Ce cours propose une exploration méthodique de l'écosystème matériel, depuis les concepts théoriques jusqu'aux implémentations pratiques.

Présentation

L'architecture de Von Neumann

Modèle fondateur (1945) structurant l'ordinateur en quatre sous-ensembles : unité de calcul (CPU), mémoire centrale, dispositifs d'entrée/sortie et bus de communication. Cette organisation reste la base des systèmes contemporains malgré les évolutions technologiques.

Les différents composants d'un système

Un ordinateur typique intègre : des composants actifs (processeur, chipset), des éléments de stockage (mémoire vive, disques), des interfaces de communication (ports USB, réseau) et des sous-systèmes spécialisés (graphique, audio).

La carte mère de PC

Schéma d'une carte mère

Plateforme centrale interconnectant tous les éléments via des circuits imprimés multicouches. On y distingue : le socket CPU, les slots mémoire, les connecteurs d'extension (PCIe), les ports SATA et les interfaces d'alimentation.

Le microprocesseur

Cerveau du système exécutant les instructions. Caractérisé par son architecture (x86, ARM), sa fréquence (GHz), son nombre de cœurs et son cache. Les modèles récents intègrent souvent des coprocesseurs graphiques.

La mémoire

Hiérarchie comprenant : la mémoire vive (DRAM) pour le stockage temporaire des données actives, la mémoire morte (ROM/BIOS) pour le firmware, et les caches CPU (L1-L3) optimisant les performances.

Les bus

Autoroutes de données transportant les informations entre composants. Principaux types : bus système (Front Side Bus), bus d'extension (PCI Express), et bus de stockage (SATA/NVMe). Le débit se mesure en Go/s.

Les périphériques

Les cartes périphériques

Composants enfichables ajoutant des fonctionnalités : cartes graphiques (GPU), cartes réseau, contrôleurs RAID. Se connectent via des slots d'extension standardisés (PCIe x1, x4, x16).

Les périphériques internes

Dispositifs fixes intégrés au boîtier : disques durs (HDD/SSD), lecteurs optiques, alimentations électriques. Reliés à la carte mère par des connecteurs dédiés.

Les périphériques externes

Équipements connectés via des interfaces standard : claviers/souris (USB), écrans (HDMI/DisplayPort), imprimantes. Peuvent utiliser des connexions filaires ou sans fil (Bluetooth, Wi-Fi).

L'identification des cartes mères

Critères de sélection : facteur de forme (ATX, micro-ATX), socket CPU (LGA1700, AM5), chipset (Z790, B650), type mémoire supportée (DDR4/DDR5), et connectivité intégrée (USB-C, Thunderbolt).

Exemple d'une carte mère avec ses caractéristiques

Modèle type : ASUS ROG Strix Z790-E. Caractéristiques : socket LGA1700, chipset Intel Z790, 4 slots DDR5, 3 ports M.2 NVMe, Wi-Fi 6E, 2.5Gb Ethernet, alimentation 14+1 phases. Adaptée aux configurations gaming haut de gamme.