Fiche de révision : Composants matériels des PC

📋 Plan du Cours

1. Architecture et évolution informatique
2. Boîtier et alimentation électrique
3. Carte mère et démarrage du PC
4. Processeur et mémoire vive
5. Mémoires et stockage des données
6. Affichage graphique et connectiques
7. Refroidissement et surveillance
8. Choix et évolution d’une configuration

📖 1. Architecture et évolution informatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Ordinateur : Dispositif électronique capable de traiter des données selon des instructions programmées.

★ À maîtriser

• Selon l’architecture de Von Neumann, un ordinateur comprend : (John Von Neumann) :
  • l’unité arithmétique et logique (UAL)
  • l’unité de contrôle (UC)
  • la mémoire
  • les entrées/sorties (E/S)

📌 Dans le processeur, l’UAL réalise les opérations arithmétiques de base tandis que l’UC ordonne les instructions et envoie les calculs à effectuer.

Compléments

• Les premières générations d’ordinateurs électroniques, de 1945 à 1955, utilisent des tubes à vide et des condensateurs.

• De 1955 à 1965, les transistors remplacent les tubes et sont plus petits et plus fiables.

• Les circuits intégrés miniaturisent et fiabilisent les composants entre 1965 et 1980.

• Les microprocesseurs permettent l’apparition des ordinateurs personnels en 1980.

📖 2. Boîtier et alimentation électrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Boîtier : Enveloppe qui accueille et organise les composants internes de l’ordinateur.
• Bloc d’alimentation : Le bloc d’alimentation (PSU, Power Supply Unit) alimente les composants de l’ordinateur.

★ À maîtriser

• Le PSU transforme le courant alternatif de 220 V en tensions continues de 12 V, 5 V et 3,3 V.

• Une panne du PSU, point unique de défaillance, peut arrêter l’ordinateur et provoquer des plantages, une surchauffe, un incendie, la détérioration ou l’usure prématurée des composants.

Compléments

• Le choix d’un boîtier prend en compte :

  • son format
  • ses baies
  • ses connectiques
  • le refroidissement
  • l’atténuation du bruit

• La puissance d’un PSU, généralement comprise entre 350 W et 1 500 W, détermine le nombre et le type de périphériques pouvant être branchés.

• La continuité électrique peut être renforcée par :

  • les protections internes du PSU
  • une prise parafoudre
  • un onduleur
  • une double alimentation
  • la supervision
  • le refroidissement
  • le nettoyage régulier

💡 Astuce mémo

Défaut d’alimentation → panne, dégâts matériels ou surchauffe

📖 3. Carte mère et démarrage du PC

🔑 Notions clés & Définitions

• Carte mère : Composant central qui interconnecte les composants matériels et contribue à la compatibilité et à la stabilité du système.
• Chipset : Ensemble de circuits intégrés sur la carte mère qui contrôle les flux de communication entre le processeur et les périphériques via les bus.
• Socket : Interface physique et électrique qui permet d’insérer le CPU et de le connecter aux circuits de la carte mère.
• BIOS : Logiciel stocké sur une puce Flash ROM ou EEPROM de la carte mère et constituant le premier programme chargé au démarrage.

• Bus : Ensemble de lignes de communication sur le circuit imprimé de la carte mère, servant de canal entre des composants connectés.

★ À maîtriser

• Les bus de la carte mère relient :
  • SATA, les disques HDD ou SSD
  • PCIe, les cartes d’extension
  • le bus mémoire, la RAM

📌 Chaque CPU utilise un socket spécifique selon son architecture et son fabricant ; la compatibilité CPU-carte mère doit donc être vérifiée.

• Au démarrage, le BIOS effectue le POST, qui teste des composants matériels, puis recherche un support bootable contenant un système d’exploitation.

📌 L’UEFI remplace le BIOS et apporte notamment la compatibilité x64, un démarrage plus rapide, la prise en charge des disques de plus de 2 To avec les partitions GPT, Secure Boot et un SETUP graphique utilisable à la souris.

Compléments

• Les formats courants de carte mère sont :
  • EATX
  • ATX
  • Micro-ATX
  • Mini-ITX

📌 Dans l’architecture de carte mère antérieure à 2010, le South Bridge gère les périphériques lents tandis que le North Bridge gère les flux rapides, notamment entre le CPU et la RAM via le FSB.

• Dans les architectures modernes, une grande partie des fonctions de l’ancien North Bridge, dont le contrôleur mémoire et PCIe, est intégrée au CPU, tandis que le chipset ou PCH assure surtout les fonctions d’E/S.

• Les architectures de socket se distinguent ainsi :

  • PGA : broches sur le CPU
  • LGA : broches sur le socket et pads de contact sur le CPU
  • BGA : processeur soudé à la carte mère

• Les paramètres du BIOS sont configurés dans le menu SETUP et stockés dans une puce CMOS maintenue alimentée par la pile du BIOS, notamment pour conserver l’horloge.

💡 Astuce mémo

Northbridge rapide, Southbridge lent

📖 4. Processeur et mémoire vive

🔑 Notions clés & Définitions

• Processeur : Composant qui exécute les programmes découpés en tâches élémentaires et travaille avec la RAM et sa mémoire cache.
• Mémoire cache : Mémoire volatile à haute performance qui stocke des séquences d’instructions afin de réduire les échanges et les accès à la RAM, plus lente que le CPU.

★ À maîtriser

• La fréquence du CPU, généralement exprimée en gigahertz (GHz), indique sa vitesse d’horloge ; une fréquence plus élevée permet d’exécuter davantage d’instructions par seconde.

📌 Un cœur physique est une unité de traitement intégrée au CPU, tandis qu’un cœur logique est un cœur virtuel obtenu par une technologie qui divise chaque cœur physique en deux, comme HyperThreading ou SMT.

Compléments

• Les performances d’un CPU dépendent aussi : de son architecture, du nombre de cœurs, des performances de la mémoire cache, de technologies comme l’HyperThreading ou le SMT

• Le système d’exploitation considère chaque cœur comme un CPU autonome, et les cœurs permettent l’exécution de traitements en parallèle.

• Les niveaux de mémoire cache sont :

  • L1
  • L2
  • L3
  • L4, encore rare

📖 5. Mémoires et stockage des données

🔑 Notions clés & Définitions

• Mémoire vive : Mémoire volatile à haute performance qui contient les programmes et données en cours d’utilisation.

★ À maîtriser

📌 Une mémoire volatile perd ses données lorsque l’alimentation est coupée, tandis qu’une mémoire non volatile les conserve.

• La RAM ou VRAM stocke temporairement les données en cours d’utilisation, tandis que la mémoire cache accélère l’accès du processeur aux données utilisées.

📌 Le HDD est mécanique et moins rapide et plus énergivore que le SSD, mais moins cher par Go ; le SSD utilise de la mémoire flash sans pièces mobiles, est rapide, léger et peu énergivore, mais plus cher par Go.

Compléments

• La puce CMOS stocke la configuration du BIOS et est volatile, même si la pile du BIOS la maintient alimentée en permanence.

• La mémoire de masse conserve durablement les fichiers et logiciels sur HDD, SSD ou support optique, tandis que la mémoire morte (ROM) contient des instructions nécessaires au démarrage et est difficile à modifier.

• La capacité d’une barrette de RAM s’exprime en gigaoctets (Go), et les capacités des barrettes installées peuvent se cumuler dans les emplacements de la carte mère.

• Les formats de RAM cités sont :

  • SODIMM pour les PC portables
  • DIMM pour les PC fixes
  • DIMM ECC avec contrôle et correction d’erreurs pour les serveurs

• La capacité maximale indiquée est de 30 To pour les HDD et de 8 To pour les SSD.

• Les supports optiques cités sont le CD de 700 Mo, le DVD de 4,6 Go et le Blu-ray pouvant atteindre 128 Go.

💡 Astuce mémo

Volatile : disparaît sans courant ; persistante : conserve les données

📖 6. Affichage graphique et connectiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Carte graphique : Composant qui gère les calculs complexes liés à l’affichage et à la numérisation vidéo.

★ À maîtriser

📌 Une carte graphique intégrée à la carte mère ou au CPU est économique et fiable pour un usage bureautique, tandis qu’une carte dédiée est une carte d’extension ajoutée à la carte mère.

• Les sorties vidéo citées sont VGA, DVI, HDMI et DisplayPort ; VGA est analogique, DVI peut être analogique, numérique ou les deux, HDMI transporte audio et vidéo, et DisplayPort prend en charge des résolutions et rafraîchissements élevés ainsi que d’autres données.

📌 Le CPU possède un nombre limité de cœurs et une fréquence élevée pour les tâches séquentielles, tandis que le GPU possède de nombreux cœurs à fréquence plus basse pour les tâches parallèles.

Compléments

• Une carte graphique dédiée comprend : un GPU qui soulage le CPU du rendu visuel, de la VRAM qui stocke les textures, images et données graphiques, un BIOS de carte graphique

💡 Astuce mémo

CPU séquentiel, GPU parallèle

📖 7. Refroidissement et surveillance

★ À maîtriser

• Le refroidissement protège les composants des erreurs, des pannes et de l’usure prématurée, optimise les performances et contribue à la stabilité du système.

• Les solutions de refroidissement comprennent : les ventilateurs qui font circuler l’air, les dissipateurs thermiques qui absorbent et dissipent la chaleur, le refroidissement liquide ou watercooling, la pâte thermique qui améliore le transfert de chaleur, une conception adaptée du boîtier et de son emplacement, l’entretien et la maintenance

Compléments

📌 Plusieurs méthodes de refroidissement doivent être combinées afin de maintenir une température de fonctionnement optimale dans un ordinateur ou un serveur.

• La surveillance proactive peut utiliser :
  • des sondes de température et d’humidité
  • une détection et une alarme incendie
  • des notifications par mail
  • des notifications par SMS
  • une alarme sonore

📖 8. Choix et évolution d’une configuration

★ À maîtriser

• 🔄 Le choix d’une configuration suit ces étapes : définir le besoin initial, vérifier les prérequis du système d’exploitation, des applications et des périphériques, contrôler l’interopérabilité des composants, envisager les évolutions

• Pour un PC de BTS SIO, le cours recommande au minimum 16 Go de RAM et 32 Go si possible.

📌 Pour choisir un PC, il faut comparer la configuration complète selon le besoin et le budget, considérer l’évolutivité et la durée de vie, et ne pas se fonder uniquement sur le nom ou la fréquence du CPU.

Compléments

• La projection d’évolution préconisée consiste à prévoir des prérequis doublés en trois ans, avec une marge d’erreur de 20 %.

• Une bonne garantie peut éviter de rester plusieurs jours sans ordinateur pendant les cours.

💡 Astuce mémo

Besoin → prérequis → compatibilité → évolutivité

📊 Tableaux de synthèse

Types de mémoire