Architecture Ordinateur

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Architecture de l'ordinateur1

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Architecture de l'ordinateur

Architecture de Architecture de l'ordinateurl'ordinateur

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Introduction1. L’informatique

Est une science qui s’occupe du traitement automatique de l’information.

La base de cette science c’est l’information. Qui est un langage binaire, Elle comporte 0,1 (binaire)

2. Ordinateur (computer)

C’est une machine électronique capable de traiter l’information

Un ordinateur est un ensemble de circuit électronique permettant de manipuler des données sous formes binaire,

Toute machine capable de manipuler les informations binaires peut être qualifié d’ordinateur.

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3. Type d’ordinateur

Il y a deux grands standards de micro-ordinateurs :

1) Les PC compatibles : Très nombreuses marques (IBM, Compaq, Dell, etc.) et nombreux

"clones" (copies fabriquées le plus souvent dans le Sud-Est Asiatique), Compatibles avec

les produits MICROSOFT.

2) Les ordinateurs Apple : avec notamment la gamme des Macintosh, réputés pour la puissance de

leur interface graphique.

Ils sont capables de reconnaître et de lire des fichiers enregistrés au format PC, la réciproque n'étant pas

vraie, pour des raisons visiblement management

* ordinateur de poche* ordinateur portable* ordinateur professionnel* ordinateur personnel

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Utilisateur Système d’exploitation Ordinateur

Ordinateur = matériel + logicielHard Soft

en 1984

et en 1998...

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1) Partie logicielle

1. Programme informatique

Un programme informatique est constitué d'une suite d'instructions (ou ordres) exécutées par l'ordinateur pour

accomplir une tâche particulière.

2. Langages de programmation

Comme pour les langues naturelles (Français, Anglais, Russe, Chinois, etc.), il existe un grand nombre de langages de

programmation. Certains sont adaptés à des domaines particuliers, d'autres dépendent de certains types d'ordinateurs, etc.

3. Exemples de langages de programmation

Basic (simple et très limité) Fortran (domaines scientifiques) Pascal (langage structuré, efficace pour les structures arborescentes) C (efficace pour le traitement des chaînes de caractères) Visual Basic (langage orienté objet, interfaces graphiques) Java (efficace pour des programmes en rapport avec Internet)

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4. Systèmes d'exploitation (Anglais: operating system, OS)

Pour qu’un ordinateur soit capable de faire fonctionner un programme, il faut que la machine puisse effectuer un certain

nombre d’opération préparatoire pour assurer les échanges d’information entre l’unité centrale et la mémoire et certain

périphérique. C’est le système d’exploitation qui assure ces tâches.

C’est un système qui établit les liens entre le matériel, l’utilisateur et les applications (traitement de texte, jeux…).

D’autre part le système d’exploitation fournit un certain nombre d’outils pour gérer la machine. Il assure l’initialisation

du système, gère les périphériques, en assurant des opérations aussi simples que l’affichage des caractères à l’écran ou

bien la lecture du clavier, mais aussi le pilotage d’une imprimante ou d’un scanner.

C ’est un ensemble des programmes qui permet à exploiter les ressources matérielles

MS DOS ( MicroSoft Disk Operating System): pour PC Microsoft Windows 3.x, Windows 95, 98, NT, 2000, XP,2003 : pour PC, mais plus convivial que MS DOS Mac OS : pour Macintosh UNIX, LINUX : pour PC

5. Exemples

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Les premiers Systèmes d'Exploitation sur PC fonctionnaient en mode texte, à la différence du Mac OS qui avait adopté

dès 83 une interface graphique.

Les interfaces graphiques se sont généralisées sur PC à partir de 1990 (Windows 2, 3, 3.1, 95, 98,)

Microsoft détient un quasi monopole des systèmes d'exploitation sur PC. Mais il existe aussi un système d'exploitation

concurrent, appelé Linux, développé à l’origine par un étudiant finlandais, Linus

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6. Le concept d'interface graphique

Contrairement à ce qu'on pourrait croire, ce concept est assez ancien et remonte aux années 60

1968 : Douglas C. Engelbart de la Stanford Research Institute fait une démonstration d'un environnement graphique avec des fenêtres à manipuler avec une souris. Il démontre dans cet environnement l'utilisation d'un traitement de texte,d'un système hypertexte et d'un logiciel de travail collaboratif en groupe.

1973 : Le premier prototype opérationnel de la station de travail Xerox Alto

1970 : Des chercheurs du PARC (Palo Alto Research Center), créé par la société Rank Xerox; mènent des recherches à long terme,sans visées d'applications commerciales. C'est là que furent imaginés les concepts de bureau électronique, de zone de travail, de fenêtre, d'icône, etc. On utilise la souris, ce petit boîtier électronique qui permet de déplacer sur l'écran.

La station de travail conçue au PARC utilise le langage orienté objet SmallTalk, une interface graphique, une souris et peut êtremise en réseau via Ethernet.

1975 : Le premier traitement de texte WYSIWYG (What You See Is What You Get) développé au PARC sur Xerox Alto

1981 : Pour essayer de tirer parti de toutes les bonnes idées mises au point avec l'Alto, Xerox commercialise le Star 8010,une machine qui intègre déjà une interface entièrement graphique utilisant au maximum le "Drag & Drop", le copier-coller

1983 : Apple présente un nouvel ordinateur exceptionnel : le Lisa (Local Integrated Software Architecture). C'est le premierordinateur personnel à interface graphique. Mais du fait de son prix, cette machine rencontrera un succès limité(100000 exemplaires vendus).

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1984 : Commercialisation de l'Apple Macintosh au grand public. Comme le Lisa, le Macintosh s'utilise entièrement à la souris grâceà son interface graphique. Son prix plus raisonnable de $ 2500 (15000 F) permettra à la machine de remporter un grand succès.La simplicité de manipulation de l'interface graphique grâce à la présence de la souris autorisait n'importe qui à manipuler un ordinateur sans connaissances préalables, ce qui était loin d'être le cas pour un PC.

1984 : Digital Research commercialise son interface graphique GEM pour IBM PC.

1985 : Devant le succès du Macintosh, Microsoft met enfin sur le marché, au prix de $ 100, une modeste interface graphique qu'il appelle Windows (fenêtres), parce que le concept de fenêtre y jouait un rôle primordial ; la version 1, trop timide, est un échec,mais Windows s'améliore au fil des versions et se substituera au vieux MS-DOS à partir de la version Windows 95. Ce système d'exploitation, flanqué d'Internet Explorer depuis la version 98, est livré "par défaut" avec tout PC,

A partir de 1991, le Web va offrir à Internet une dimension graphique.

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7. Les logiciels d'applicationEnsemble de programmes coopérant pour exécuter une tâche particulière

C’est un ensemble de programmes dédier à un travail bien déterminé

8. Types et exemples de logiciels

Type de logiciel Définition Exemples

Edition de textes Saisie de textes simples, sans mise en page sophistiquée.

Bloc-notes (PC),SimpleText (MAC),

Traitement de textes Saisie de texte avec mise en page sophistiquée, insertion d'images et de tableaux, etc.

Word(version actuelle Word 2000).

Logiciels graphiques Dessins et imagesPaint Shop Pro (PC)Adobe Photoshop (PC et Mac)Adobe Illustrator (PC et Mac)

Tableur Réalisation de tableaux de calculs (factures, bulletins de salaire, etc.)

LotusExcel

Logiciels de Bases de Données

Réalisation de listes structurées d'éléments et leur exploitation.

DBase (PC)4eDimension (Mac et PC)Access (PC)

SGBDSystème de gestion de bases de données :

logiciel puissant pour la gestion et l'interrogation des bases de données.

OracleSybaseIngres, ...

Logiciels intégrésLogiciels incluant à la fois des fonctionnalités

de traitement de texte, dessin, tableur et base de données.

Microsoft WorksClaris Works

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9. Un mot sur le multimédia

Par analogie aux médias de l'information:

• Presse écrite (texte) • Radio (son) • Magazines (image fixe) • Télévision (image vidéo)

Un ordinateur est dit multimédia s'il peut traiter et stocker des textes, des sons, des images fixes et des images vidéos.

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2) Partie Matérielle1) Histoire de l'informatique (matériel)

Par nature paresseux, l'homme a toujours cherché à simplifier et améliorer sa façon de calculer, à la fois pour limiter ses erreurs et gagner du temps.

- 1500 av. J.C. (?) : Le Boulier. Il est toujours utilisé dans certains pays.

- en 1641 : La Pascaline (machine à calculer de Blaise PASCAL)

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- en 1937 : le Mark I d'IBM permet de calculer 5 fois plus vite que l'homme. Il est constitué de 3300engrenages, 1400 commutateurs et 800 km de fil. Les engrenages seront remplacés en 1947 par des composants électroniques.

- en 1943 : Colossus I

Composé de 1 500 lampes et d'un lecteur de bandes capable de lire 5000 caractères à la seconde,ce calculateur électronique anglais a été conçu pour décoder des messages chiffrés.

- en 1947 : invention du transistor

- en 1948 : UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer)

Il utilise des bandes magnétiques en remplacement des

cartes perforées. Il est composé de 5000 tubes, sa

mémoire est de 1000 mots de 12 bits, il peut réaliser 8333

additions ou 555 multiplications par seconde. Sa superficie

au sol est de 25m².

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- en 1958 : mise au point du circuit intégré, qui permet de réduire encore la taille et le coût des ordinateurs

- en 1960 : l'IBM 7000, premier ordinateur à base de transistors.

- en 1972 : l'Intel 4004 ; premier microprocesseur, voit le jour.

- en 1980 : l'ordinateur familial

- en 1981 : IBM-PC (Personnal Computer)

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2. Modélisation

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3. Présentation du binaire

Vers la fin des années 30, Claude Shannon démontra qu'à l'aide de « contacteurs » (interrupteurs) fermés pour « vrai »

et ouverts pour « faux » il était possible d'effectuer des opérations logiques en associant le nombre 1 pour « vrai » et 0

pour « faux ».

Ce langage est nommé langage binaire. C'est avec ce langage que fonctionnent les ordinateurs. Il permet d'utiliser deux

chiffres (0 et 1) pour faire des nombres.

4. Le bit Le terme bit signifie « binary digit », c'est-à-dire 0 ou 1 en numérotation binaire. Il s'agit de la plus petite unité

d'information manipulable par une machine numérique.

Avec un bit on peut avoir soit 1, soit 0.

Avec 2 bits on peut avoir quatre états différents (2*2):

0 00 11 01 1

0 1

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Avec 3 bits on peut avoir huit états différents (2*2*2):

0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

Avec huit bits on a 2*2*2*2*2*2*2*2=256 possibilités, c'est ce que l'on appelle un octet.

27 =128 26 =64 25 =32 24 =16 23 =8 22 =4 21 =2 20 =1

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

Le plus petit nombre est 0, le plus grand est 255, il y a donc 256 possibilités

Cette notion peut être étendue à n bits, on a alors 2n possibilités.

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5. L'octet

L'octet est une unité d'information composée de 8 bits. Il permet de stocker un caractère, telle qu'une lettre, un chiffre..

Ce regroupement de nombres par série de 8 permet une lisibilité plus grande

Une unité d'information composée de 16 bits est généralement appelée mot (en anglais word)

Une unité d'information de 32 bits de longueur est appelée double mot (en anglais double word, d'où l'appelation dword).

6. KiloOctets

Un kilo-octet (Ko) = 1024 octets

7. MégaOctets

Un méga-octet (Mo) =1024 Ko=1 048 576 octets

8. Les opérations en binaire

Les opérations arithmétiques simples telles que l'addition, la soustraction et la multiplication sont faciles

à effectuer en binaire.

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Octet, Kilo-octet, Méga-octet :

Un bit= 0 ou 1

Un octet est un ensemble de 8 bit.

Un Kilo-octet (Ko) est un ensemble de 1000 octets.

Un Méga-octet (Mo) est un ensemble de 1000 Kilo-octets

Un Giga-octet (Go) est un ensemble de 1000 Méga-octets

Un Téra-octet (To) est un ensemble de 1000 Giga-octets

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Des Questions ?Des Questions ?Des Questions ?

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3. Microprocesseur

Le processeur (aussi appelé microprocesseur) est le cerveau de l'ordinateur. Il exécute les instructions des programmes

grâce à un jeu d'instructions. Le processeur est caractérisé par sa mémoire cache et sa fréquence, c'est-à-dire

la cadence à laquelle il exécute les instructions.

un processeur cadencé à 800 MHz effectuera 800 millions d'opérations par seconde.

Le premier microprocesseur (Intel 4004) a été inventé en 1971. Il s'agissait d'une unité de calcul de 4 bits, cadencé à

108 kHz. Depuis, la puissance des microprocesseurs augmente exponentiellement.

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Le tableau ci-dessous montre l'évolution technologique des microprocesseurs Intel :

Modèle Année Nb transistors Horloge Taille du registre interne Largeur du bus de données

8088 1979 29 000 4,77 MHz 16 bits 8bits

80286 1982 134 000 8MHz 16 bits 16 bits

i386 1986 275 000 16 MHz 32 bits 16 bits

i486 1989 1,2 millions 33 MHz 32 bits 32 bits

Pentium 1993 3,3 millions 166 MHz 32 bits 32 bits

Pentium II 1997 7,5 millions 200 MHz 64 bits 32 bits

Pentium III 1999 9,5 millions 450 GHz 64 bits 32 bits

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– 8086 (8MHz, 29m transistors)

– 80386

– 80486

– Pentium

– Pentium Pro

– Pentium / MMX

– Pentium II

– Pentium III, AMD k7

– Pentium IV (1600MHz, 42M transistors)

DOS

Windows 3.x

Windows 95

WindowsNT

Windows 98

Windows 2000/XP

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Le processeur (noté CPU, pour Central Processing Unit) est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne,

grâce à un cristal de quartz qui, soumis à un courant électrique, envoie des impulsions, appelées « top ».

La fréquence d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde, s'exprime en Hertz (Hz).

Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200 000 000 de battements par seconde. La fréquence

d'horloge est généralement un multiple de la fréquence du système (FSB, Front-Side Bus), c'est-à-dire un multiple de

la fréquence de la carte mère

A chaque top d'horloge le processeur exécute une action, correspondant à une instruction ou une partie d'instruction.

L'indicateur appelé CPI (Cycles Par Instruction) permet de représenter le nombre moyen de cycles d’horloge nécessaire

à l’exécution d’une instruction sur un microprocesseur. La puissance du processeur peut ainsi être caractérisée par le nombre

d'instructions qu'il est capable de traiter par seconde. L'unité utilisée est le MIPS (Millions d'Instructions Par Seconde)

correspondant à la fréquence du processeur que divise le CPI.

Fonctionnement

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Instruction

Une instruction est l'opération élémentaire que le processeur peut accomplir. Les instructions sont stockées dans la mémoire

principale, en vue d'être traitée par le processeur. Une instruction est composée de deux champs :

• le code opération, représentant l'action que le processeur doit accomplir ;

• le code opérande, définissant les paramètres de l'action. Le code opérande dépend de l'opération. Il peut s'agir d'une

donnée ou bien d'une adresse mémoire.

Code opération Champ opérande

Le nombre d'octets d'une instruction est variable selon le type de donnée (l'ordre de grandeur est de 1 à 4 octets).

Les instructions peuvent être classées en catégories dont les principales sont :

Accès à la mémoire : des accès à la mémoire ou transferts de données entre registres.

Opérations arithmétiques : opérations telles que les additions, soustractions, divisions ou multiplication.

Opérations logiques : opérations ET, OU, NON, NON exclusif, etc.

Contrôle : contrôles de séquence, branchements conditionnels, etc.

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3.1 Architecture minimum d’un microprocesseur

Un microprocesseur peut être divisé en quatre grandes parties :

a) Les registres

Les registres sont des petites mémoires linéaires, à accès parallèle, dont la capacité peut varier d’un à plusieurs octets .On

trouve trois styles de registres.

les accumulateurs : Qui stockent le résultat de l’instruction traitée ;

Le compteur ordinal (CO) : contenant l'adresse de la prochaine instruction à traiter ;

Les registres d’instructions : Qui enregistrent le code de l’instruction qui vient d’être lue dans la mémoire et

Ramenée dans le microprocesseur. ( contenant l'instruction en cours de traitement)

b) Le décodeur

Le décodeur sert à animer les circuits électriques nécessaires à l’exécution de l’instruction lue. En faite, il gère la mise

en place des portes logiques pour le bon déroulement de l’opération demandée.

c) Le séquenceur (Le circuit de commandes et de séquencement)

(ou bloc logique de commande) chargé de synchroniser l'exécution des instructions au rythme d'une horloge. Il est ainsi

chargé de l'envoi des signaux de commande(sont des signaux électriques permettant d'orchestrer les différentes unités

du processeur participant à l'exécution d'une instruction ) ;

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d) L’unité arithmétique et logique (UAL)

L’UAL est chargée d’exécuter les opérations arithmétiques et logiques du programme.

3.2 Circulation de l’information dans un microprocesseur

On distingue 5 cycles pour exécuter une instruction :

1. La recherche de donnée en mémoire (fetch)2. Lecture du code d'instruction3. Décode de l'instruction4. Superviser l'exécution de l'instruction5. Revenir au début

3.3 Les autres composants d'un microprocesseur

a) La fréquence

En dehors de la famille du processeur, la fréquence est un élément déterminant de la vitesse de ce composant.

Celle-ci est exprimée en MégaHertz (Mhz), soit en million de cycles à la seconde. Il convient de savoir qu'une opération

effectuée par l'utilisateur peut correspondre à de nombreux cycles pour le processeur.

Mais, plus la fréquence est élevée, plus le processeur réagira vite

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b) La mémoire cache

La cache est une mémoire RAM très rapide (de l’ordre du nanoseconde) . Son but est d’accélérer le système en réalisant

un tampon entre la mémoire vive et le microprocesseur. En effet, si le microprocesseur cherche une donnée et qu’elle se

trouve dans la cache, le gain de temps s’en trouve réduit de l’ordre de 90 % (avec 64 Ko de cache) par rapport à un

accès direct à la mémoire vive .

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Fabricant Processeur Type de connexion486 et compatibles Socket 5Intel Pentium Socket 7Intel Pentium MMX Socket 7Intel Pentium Pro Socket 8Intel Pentium II Slot OneIntel Pentium III (première génération) Slot OneIntel Celeron (première génération) Slot OneIntel Pentium III (deuxième génération) Socket 370Intel Pentium 4 Socket 423Intel Celeron (deuxième génération) Socket 370Intel Pentium Xeon Slot Two

AMD K6 Socket 7AMD Athlon (première génération) Slot AAMD Athlon (deuxième génération) Socket AAMD Duron Socket A

Cyrix 6x86 Socket 7Via Cyrix MII Socket 7

Via Cyrix III Socket 370

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il est possible de connecter un processeur Socket sur une carte mère possédant un Slot One. Pour cela, vous devez

acheter un adaptateur Socket vers Slot One (voir photo) ; l'inverse n'est pas possible.

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Liste des principaux fabricants :

Nom du fabricant Adresse Internet

AMD http://www.amd.com

INTEL http://www.intel.fr

VIA-CYRIX http://www.via.com.tw

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Installer un processeur sur un connecteur "Socket"1ère étape

Vous devez absolument vérifier que le connecteur "Socket" présent sur votre carte mère correspond bien à votre processeur.

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2ème étape

Après avoir vérifié que votre connecteur "Socket" correspond bien à votre processeur, vous pouvez commencer l'installation.

Pour cela, relevez le petit levier présent à côté du connecteur

3ème étape

Pour installer le processeur, vous devez maintenant repérer l'encoche

qui se trouve dans un de ses coins

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4ème étape

Une fois que vous avez repéré l'encoche présente sur votre processeur, repérez là aussi sur votre connecteur "Socket"

5ème étape

Alignez l'encoche du processeur avec celle du connecteur, puis mettez

le processeur en place. Ce dernier doit glisser dans les trous du connecteur.

Si vous devez pousser le processeur dans le connecteur, c'est que l'alignement

n'est pas correct. Une fois le processeur en place, baissez le levier du

connecteur. Pour éliminer la chaleur produit par le processeur, vous pouvez

et cela est plutôt conseillé installer un petit ventilateur

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Installer un processeur sur un connecteur "Slot"

1ère étape

Vous devez absolument vérifier que le connecteur "Slot" présent sur votre

carte mère correspond bien à votre processeur.

2ème étape

Après avoir vérifié que votre connecteur "Slot" correspond bien à votre processeur,

vous pouvez commencer l'installation. Pour cela, il vous suffit d'enfoncer le

processeur dans le connecteur et de refermer les taquets. Alignez bien les encoches

du processeur (voir photo 2) avec celles du connecteur.

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3ème étape

Pour éliminer la chaleur produit par le processeur, vous pouvez et cela est plutôt conseillé installer un petit ventilateur

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4 La carte MèreC'est la carte principale d'ordinateur, elle permet la connexion de l'ensemble des éléments essentiels de l'ordinateur

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1) Le Chipset de la carte-mère (Northbridge : contrôleur mémoire/ processeur)2) Le socket A, support du processeur3) Les slots mémoire (DDR dans notre cas)4) Connecteur d'ailmentation ATX5) Connecteur lecteur disquette6) 2 x connecteurs lecteur CD/DVD/Disques durs7) Port AGP8) Ports PCI9) Petits connecteurs de LED et de prises facultatives10) Chipset (contrôleur PCI, Disques durs..)11) Connecteurs apparaissants au dos du boîtier (PS2, LPTL, USB, son intégré...)

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4.1 Caractéristiques

Il existe plusieurs façons de caractériser une carte mère, notamment selon les caractéristiques suivantes :

1- le type d’alimentation (facteur d'encombrement), 2- le chipset, 3- le type de support de processeur,4- Les connecteurs de mémoire vive 5- Les connecteurs d'extension6- les connecteurs d'entrée-sortie.7- Les bus

a) Le type d’alimentation

On désigne généralement par le terme « type d’alimentation » les caractéristiques électriques de la carte mère.

Afin de fournir des cartes mères pouvant s'adapter dans différents boîtiers de marques différentes, des standards ont

été mis au point :

AT baby / AT full format est un format utilisé sur les premiers ordinateurs PC du type 386 ou 486.

ATX : Le format ATX est une évolution du format Baby-AT. Il s'agit d'un format étudié pour améliorer l'ergonomie.

Ainsi la disposition des connecteurs sur une carte mère.

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b) Le chipset

Est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur

(processeur, mémoire...).

c) Le type de support de processeur

La carte mère possède un emplacement (parfois plusieurs dans le cas de cartes mères multi-processeurs) pour accueillir

le processeur, appelé support de processeur. On distingue deux catégories de supports :

Slot one (en français fente) : il s'agit d'un connecteur rectangulaire dans lequel on enfiche le processeur verticalement

Socket (en français embase) : il s'agit d'un connecteur carré possédant un grand nombre de petits connecteurs sur lequel

le processeur vient directement s'enficher

d) Les connecteurs de mémoire vive

La mémoire vive se présente sous la forme de barrettes qui se branchent sur les connecteurs de la carte mère.

(DRAM, RAM, SDRAM, DDRAM).

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e) Les connecteurs d'extension

Les connecteurs d'extension (en anglais slots) sont des supports dans lesquels il est possible d'insérer des cartes d'extension,

c'est-à-dire des cartes offrant de nouvelles fonctionnalités ou de meilleures performances à l'ordinateur.

Il existe plusieurs sortes de connecteurs :

Connecteur ISA (Industry Standard Architecture) : permettant de connecter des cartes ISA, les plus lentes fonctionnant

en 16-bit

Connecteur PCI (Peripheral Component InterConnect) : permettant de connecter des cartes PCI, beaucoup plus rapides que

les cartes ISA et fonctionnant en 32-bit

Connecteur AGP (Accelerated Graphic Port) : un connecteur rapide pour carte graphique(64 bit).

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f) Les connecteurs d'entrée-sortie

La carte mère possède un certain nombre de connecteurs d'entrées-sorties regroupés sur le « panneau arrière ».

La plupart des cartes mères proposent les connecteurs suivants :

Port série : permettant de connecter de vieux périphériques ;

Port parallèle : permettant notamment de connecter de vieilles imprimantes ;

Ports USB (1.1, bas débit, ou 2.0, haut débit) : permettant de connecter des périphériques plus récents ;

Connecteur RJ45 (appelés LAN ou port ethernet) : permettant de connecter l'ordinateur à un réseau. Il correspond àune carte réseau intégrée à la carte mère ;

Connecteur VGA : permettant de connecter un écran.

Prises audio (entrée Line-In, sortie Line-Out et microphone) : permettant de connecter des enceintes acoustiques ou une

chaîne hi fi, ainsi qu'un microphone. Ce connecteur correspond à la carte son intégrée.

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g) Les bus

Le bus d'adresses : transporte les adresses mémoire auxquelles le processeur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée.

Il s'agit d'un bus unidirectionnel.

Le bus de données véhicule les instructions en provenance ou à destination du processeur. Il s'agit d'un bus bidirectionnel.

Le bus de contrôle : transporte les ordres et les signaux de synchronisation en provenance de l’unité de commande et à

destination de l'ensemble des composants matériels.

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5 Les mémoires

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5.1 Types de mémoires

a) Mémoire vive

La mémoire vive, généralement appelée RAM (Random Access Memory, traduisez mémoire à accès direct),

est la mémoire principale du système, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un espace permettant de stocker de manière

temporaire des données lors de l'exécution d'un programme.

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La ram c'est quoi ?Pour commencer, nous allons essayer de se rendre compte du rôle de la ram dans un système à travers une métaphore:

Imaginons que le processeur soit un cuisinier et que son programme soit une recette de cuisine, tout comme un programme

a besoin de données pour s'exécuter, cette recette de cuisine a besoin d'ingrédient pour être réalisée.

Quand notre cuisinier cherche un élément il a plusieurs endroit ou chercher :

Le plan de travail, qui a l'avantage d'être toujours a porter de main mais qui ne peu pas stocker beaucoup d‘élément.

-> C'est la mémoire interne du microprocesseur : la cache

-Le frigidaire, qui permet de stocker suffisamment d‘élément pour faire quelques recettes. Mais qui demande au cuisinier

de se déplacer ce qui lui prend du temps ou il aurait pu cuisiner

-> c'est la RAM

- Le supermarché où il y a toutes les données mais s'y approvisionner prend du temps.

-> C'est le disque dur

Si le cuisinier a besoin d'un élément qui n'est pas sur le plan de travail, il ira le chercher dans le frigidaire, et si il n'est

pas dans le frigidaire il devra aller le chercher au supermarché ce qui est très long.

On comprend donc que le cuisinier doit essayer d'avoir au maximum les éléments nécessaires à sa recette dans son

frigidaire pour ne pas trop souvent perdre du temps à aller au supermarché.

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Pour le microprocesseur, c'est la même chose :

Si une donnée n'est pas dans son cache il devra aller le chercher en ram, ce qui est dix fois plus long certes mais est

raisonnable a l'échelle d'un programme.

Par contre si les donnes n'est pas en ram il devra aller les chercher sur le disque dur ce qui est très long. Pour ne pas

constamment attendre le disque dur, le microprocesseur doit absolument pré charger les données en ram.

Donc la ram c'est quoi ? C'est un espace de stockage qui permet de faire tampon entre le microprocesseur et les

périphériques de stockage comme le disque dur.

Pourquoi la ram ?

Bien sur on peut se dire mais pourquoi ne pas directement tout mettre dans la mémoire interne du microprocesseur et oublier

la ram et le disque dur ? Ça serait la solution idéale puisque le microprocesseur serait toujours en train de travailler.

La réponse est toute simple : le prix

La mémoire cache coûte très cher : il y a 700 euros de différence entre un P4 2Mo de cache et P4 0,5 Mo de cache

La ram c'est beaucoup moins cher

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Petite comparaison des bandes passantes mémoires

DRAM EDO = 4 Octets (= 32 bits) x 66 MHz = 264 Mo/s 1992

PC-133 SDRAM = 8 Octets (= 64 bits) x 133 MHz = 1064 Mo/s 1999

RDRAM 800 = 2 Octets (= 16 bits) x 800 MHz = 1600 Mo/s

DDR-SDRAM 133= 8 Octets (= 64 bits) x 266 MHz = 2128 Mo/s

DDR-SDRAM 200= 8 Octets (= 64 bits) x 400 MHz = 3200 Mo/s

Évolution de l'utilisation de la ram

Depuis la naissance de l'informatique moderne, La RAM a dont toujours été un composant primordial. Et elle a évoluée avec

les besoins toujours plus important notamment a cause des interfaces graphiques, du multimédia et de l'utilisation de toujours

plus de librairies pour faciliter la programmation.

On a pu observer une croissance exponentielle de l'utilisation de la ram dans les ordinateurs depuis les vingt dernières années

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Fonctionnement interne

La manière dont l'information est stockée est comparable à un tableau constitué de lignes et de colonnes.

L'intersection d'une ligne et d'une colonne forme une cellule appelée " point de mémoire ".

Ce point mémoire est en faite un petit condensateur qui permet le stockage du bit d'information. Si le condensateur

est charge, alors sa valeur est 1 sinon elle est zéro.

Il faut donc pour accéder à une information, posséder son numéro de ligne et de colonne. Nous appellerons ceci

adresse mémoire.

Quand le microprocesseur a besoin d'une information en ram, il fait une demande au contrôleur de mémoire qui se charge

alors de retrouver l'information en allant à la bonne ligne et la bonne colonne.

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Le futur de la mémoire (MRAM)

La MRAM est certainement la technologie que l'on a le plus de chance de voir arriver dans les dix prochaines années,

sa particularité étant qu'elle n'utilise pas de charge électrique pour stocker les bits mais une charge magnétique, comme

les disques durs par exemple.

Les données sont stockées entre deux couches de fer magnétise. Les bits sont codés en orientant les carges magnétiques,

dans le sens parallèle ou non parallèle, ce qui crée une différence de potentiel entre les deux couches.

cette technologie permet de cumuler les avantages des différentes RAM disponibles actuellement :

- elle a la vitesse de la SRAM (utilisée pour la mémoire cache) avec un temps d'accès d'environ 10 ns. - la haute capacité et le coût réduit de la SDRAM. - et enfin, la non volatilité de la Flash Memory. - De plus, elle a une consommation très faible.

les autres voies

Il y a trois technologies principale qui sont aujourd'hui explores dans le domaine des composants informatique :

- L'utilisation de la lumière au lieu de l'électricité,

- L'utilisation de cellule ou protéine permettrais elles d'augmenter considérablement les capacités de stockage

- La nanotechnologie qui consistera plus à réduire la taille des composants.

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b) Mémoire morte ROM

La mémoire morte, appelée ROM pour Read Only Memory (traduisez mémoire en lecture seule) est un type de mémoire

permettant de conserver les informations qui y sont contenues même lorsque la mémoire n'est plus alimentée électriquement.

A la base ce type de mémoire ne peut être accédée qu'en lecture.

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Type Signification Caractéristique

ROM Read Only Memory / Mémoire à lecture seule Conserve des informations non modifiables

PROM Programmable Read Only Memory / Mémoire à lecture seule programmable

Peut ètre programmée qu'une seule fois

EPROM Erasable Programmable Read Only Memory / Mémoire à lecture seule programmable et effaçable

Peut être effacée aux rayons U.V

EEPROM

Electrically Erasable Read Only Memory / Mémoire àlecture seule effaçable électriquement

Peut ètre effacée à l'aide d'impulsions électriques

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c) Mémoire flash (bios)

La mémoire flash est un compromis entre les mémoires de type RAM et les mémoires mortes. En effet, la mémoire Flash

possède la non-volatilité des mémoires mortes tout en pouvant facilement être accessible en lecture ou en écriture.

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6 Disque dur (Mémoire de masse)

Le disque dur est l'organe servant à conserver les données de manière permanente, contrairement à la mémoire vive,

qui s'efface à chaque redémarrage de l'ordinateur, c'est la raison pour laquelle on parle parfois de mémoire de masse pour

désigner les disques durs.

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1. Caractéristiques techniques

Capacité : volume de données pouvant être stockées sur le disque.

Taux de transfert (ou débit) : quantité de données pouvant être lues ou écrites sur le disque par unité de temps.

Il s'exprime en bits par seconde.

Vitesse de rotation : vitesse à laquelle les plateaux tournent, exprimée en tours par minutes (notés rpm pour rotations par

minute). La vitesse des disques durs est de l'ordre de 7200 à 15000 rpm. Plus la vitesse de rotation

d'un disque est élevée meilleur est le débit du disque.

Mémoire cache (ou mémoire tampon) : quantité de mémoire embarquée sur le disque dur. La mémoire cache permet de conserve

les données auxquelles le disque accède le plus souvent afin d'améliorer les performances

globales ;

Interface : il s'agit de la connectique du disque dur. Les principales interfaces pour disques durs sont les suivantes :

• IDE• SCSI• Serial ATA

Il existe par ailleurs des boîtiers externes permettant de connecter des disques durs en USB.

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Le disque dur d’un ordinateur se compose d’un ensemble de plateaux circulaires, recouverts d’une couche de matériau

magnétique qui permet l’enregistrement de données.

Un ordinateur fonctionne de manière binaire, il faut donc stocker les données sous forme de 0 et de 1. Les têtes de

lecture/écriture sont dites "inductives" : elles sont capables de générer un champ magnétique qui soit positif ou négatif

permet de polariser la surface du disque en une très petite zone, ce qui se traduira lors du passage en lecture par des

changements de polarité induisant un courant dans la tête qui sera ensuite transformer par un convertisseur

analogique numérique (CAN) en 0 et en 1 compréhensibles par l'ordinateur.

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Comment Installer un disque dur Serial ATA

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Comment Installer un disque dur IDE

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7. La carte graphique

La carte graphique (en anglais graphic adapter), parfois appelée carte vidéo, est l'élément de l'ordinateur chargé de

convertir les données numériques à afficher en données graphiques exploitables par un périphérique d'affichage.

Le rôle de la carte graphique était initialement l'envoi de pixels graphique à un écran.

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7.1 Processeur graphique (appelé GPU, pour Graphical Processing Unit)

Constituant le coeur de la carte graphique et chargé de traiter les images.

7.2 La mémoire vidéo

Chargée de conserver les images traitées par le processeur graphique avant l'affichage.

7.3 Le BIOS vidéo

Contient les paramètres de la carte graphique, notamment les modes graphiques que celle-ci supporte.

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1 - le connecteur agp : c est par la que sont envoyer les informations.

2 - se sont les mémoires comme sur nos barettes de ram.

3 - sous ce ventilo se cache le GPU ( Graphical Processing Unit ) autrement dit processeur graphique.

4 - La prise VGA, les données sont envoyer de façon analogique par cette sortie.

5 - La sorie TV, c est une sortie qui se relie a un cable s-viseo qui permet d envoyer l imge analogique vers une télé.

6 - La prise DVI, les données sont envoyer de façon numérique par cette sortie. ( il est utilisé avec les ecran plat )

7 - Le RAMDAC ( random access memory digital-analog converter ) il sert a convertir les image numérique stocker dans la memoire

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8. La Carte son

La carte son est une carte électronique qui permet de générer et d'enregistrer

des signaux audio..

9. L'écran

L'écran est l'appareil qui sert à afficher le signal provenant de la carte vidéo de l'ordinateur.

Actuellement, on peut trouver sur le marché deux types d'écrans, à savoir les écrans standards

qui utilisent un tube cathodique (voir photo) et les écrans plats LCD (Liquid Crystal Display).

10. L'imprimante

L'imprimante est un périphérique qui permet de reproduire sur papier, des textes ou des

images provenant de l'ordinateur.

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11 Le lecteur de CD-ROM & DVD-ROM

Le lecteur de CD-ROM (Compact Disc, Read Only Memory) est un périphérique

de stockage qui permet la lecture de disques optiques, tels que les CD audio ou

encore les CD de données. Possédant un plus par rapport au lecteur de CD-ROM,

le DVD-ROM (Digital Versatile Disc, Read Only Memory) permet la lecture de

disque au format DVD (Digital Versatile Disc).

12 Le graveur Le graveur est un périphérique de stockage qui permet d'écrire des données sur des

CD (CD-R ou CD-RW). Actuellement, Il existe 2 types de graveur. Il y a les graveurs

CD-R (Compact Disc, Recordable) qui peuvent lire et enregistrer une seul fois sur le

même CD. Et les CD-RW (Compact Disc, Re-writable) qui peuvent lire et enregistrer

plusieurs fois sur le même CD.

13 Le scanner

Le scanner est un périphérique qui permet de convertir une image ou du texte sous

une forme numérique. Autrement dit, le scanner est semblable à un photocopieur :

il prend une photo d'une l'image ou d'un texte et la transfère à l'ordinateur.

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14 La webcam

est un périphérique qui permet de capturer des images fixes ou

animées.Autrement dit, la webcam est semblable à une caméra :

elle capture des images et les transfèrent à l'ordinateur.

15 Le modem

Le modem est un périphérique qui permet à un ordinateur de se connecter à

Internet, mais aussi à un autre ordinateur.

15 Le boîtier

Le boîtier est le coffret compartimenté qui accueille tous les composants de

l'ordinateur (carte mère, lecteur de CD-ROM, etc.).

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16 La carte SCSI La carte SCSI (Small Computer System Interface) est une carte électronique qui permet

de créer un lien entre l'ordinateur et certains périphériques. Ce type de carte offre une très

grande vitesse de transfert de données et permet de brancher de 7 à 15 périphériques.

Cette carte se trouve à l'intérieur de l'ordinateur.

17 Le clavier

Le clavier est un périphérique qui permet la saisie des informations en direction de l'ordinateur.

18 Les haut-parleurs

Les haut-parleurs sont des périphériques qui permettent d'émettre le son généré par l'ordinateur.

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19 La souris

La souris est un périphérique qui permet de naviguer

dans les différentes applications de l'ordinateur.

20 Lecteur zip permettant de stocker à long terme des données sur un support amovible.

Actuellement, il existe plusieurs périphériques de sauvegarde. Il y a les célèbres

lecteurs Iomega® Zip®

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21 La carte réseau

La carte réseau (appelée Network Interface Card en anglais et notée NIC) constitue

l’interface entre l’ordinateur et le câble du réseau. La fonction d’une carte réseau

est de préparer, d’envoyer et de contrôler les données sur le réseau.

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Qu'est-ce qu'une interruption (IRQ)?

Puisque le processeur ne peut pas traiter plusieurs informations simultanément (il traite une information à la fois, le multitâche

consiste à alterner des morceaux d'instructions de plusieurs tâches différentes), un programme en cours d'exécution peut grâce

à une interruption être momentanément suspendu, le temps que s'exécute une routine d'interruption. Le programme interrompu

peut ensuite reprendre son exécution. Il existe 256 adresses d'interruption différentes.

Une interruption devient une interruption matérielle lorsqu'elle est demandée par un composant matériel de l'ordinateur.

En effet, il existe dans l'ordinateur de nombreux périphériques. Ceux-ci ont généralement besoin d'utiliser les ressources du

système, ne serait-ce que pour communiquer avec lui...

Ainsi, lorsque ceux-ci ont besoin d'une ressource, ils envoient parfois au système une demande d'interruption pour que ce dernier

leur prête son attention. Ainsi, les périphériques ont un numéro d'interruption, que l'on appelle IRQ (Interruption request, ce qui

signifie «requête d'interruption»). A titre d'image, chaque périphérique tire une «ficelle» reliée à une cloche pour signaler

à l'ordinateur qu'il veut qu'il prête attention à lui.

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Qu'appelle-t-on DMA ? Des périphériques ont régulièrement besoin d'"emprunter de la mémoire" au système afin de s'en servir comme zone de tampon

(en anglais buffer), c'est-à-dire une zone de stockage temporaire permettant d'enregistrer rapidement des données en entrée

ou en sortie.

Un canal d'accès direct à la mémoire, appelé DMA (Direct Memory Access soit Accès direct à la mémoire), a ainsi été défini pour

y remédier.

Le canal DMA désigne un accès à un emplacement de la mémoire vive (RAM) de l’ordinateur, repéré par une « adresse de début »

(ou «RAM Start Address» en anglais) et une « adresse de fin ».

Cette méthode permet à un périphérique d'emprunter des canaux spéciaux qui lui donnent un accès direct à la mémoire, sans faire

intervenir le microprocesseur, afin de le décharger de ces tâches.

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Adresses de baseLes périphériques ont parfois besoin d'échanger des informations avec le système, c'est pourquoi des adresses mémoire

leur sont assignées pour l'envoi et la réception de données. Ces adresses sont appelées «adresses de base» (les termes

suivants sont également parfois utilisés : «ports d'entrée/sortie», «ports d'E/S», «adresse d'E/S», «adresses de ports

d'E/S», «ports de base», ou en anglais I/O address qui signifie «Input/Output Address», littéralement «Adresse d'entrée

- sortie»).

C'est par l'intermédiaire de cette adresse de base que le périphérique peut communiquer avec le système d'exploitation.

Il ne peut donc exister qu'une adresse de base unique par périphérique.

Voici une liste de quelques adresses de base courantes :

060h - clavier 170h/376h - contrôleur IDE secondaire 1F0h/3F6h - contrôleur IDE primaire 220h - carte son 300h - carte réseau 330h - carte adaptatrice SCSI 3F2h - contrôleur de lecteur de disquettes 3F8h - COM1 2F8h - COM2 3E8h - COM3 2E8h - COM4 378h - LPT1 278h - LPT2

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Pourquoi y a-t-il des conflits matériels ?

Une interruption est donc une ligne reliant un périphérique avec le processeur, l'interruption est matérielle lorsqu'elle est

demandée par un composant matériel du PC. C'est le cas, par exemple, lorsqu'une touche a été frappée et que le clavier

veut attirer l'attention du processeur sur cet événement. Mais les 256 interruptions ne peuvent pas toutes être demandées

comme des interruptions matérielles. Les différents périphériques appellent toujours des interruptions bien précises.

Ainsi, lors de l'installation de cartes d'extension, il faut veiller, au moment de la configuration, à ce que la même

interruption ne soit pas utilisée par deux périphériques différents.

En effet, si deux périphériques ont le même IRQ, le système ne saura pas à quel matériel il doit donner la main ...

le système se bloque ou fonctionne anormalement ... on appelle ça un conflit matériel. Un conflit matériel ne se produit

pas uniquement pour deux périphériques ayant la même interruption matérielle, il peut aussi y avoir un conflit lorsque deux

périphériques ont la même adresse d'entrées/sorties ou sont assignés aux mêmes canaux DMA.

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93

Comment configurer les IRQ des périphériquesL'IRQ d'une carte peut donc être modifié, car il faut lui allouer un numéro d'IRQ non utilisé par un autre

périphérique.

Sur les anciens périphériques il est fixé grâce à des jumpers (cavaliers) présents sur la carte.

Sur les cartes récentes (comportant un BIOS Plug & Play), le paramètrage des ressources (IRQ, DMA,

Adresses d'entrée-sortie) se fait grâce à un petit utilitaire (souvent sous DOS) fourni avec la carte réseau

(il s'appelle généralement setup.exe, install.exe, ezconf.exe, config.exe, ...) il permet de modifier

logiciellement les valeurs de l'IRQ, DMA, ...

Il faut généralement désactiver le mode plug & play pour pouvoir modifier les paramètres manuellement.

Enfin, de nombreuses cartes sont paramétrables à loisir (il est possible d'affecter une valeur d'IRQ sous

Windows). C'est notamment le cas de la plupart des cartes sons.

Il n'est pas toujours évident d'arriver à trouver des ressources pour tous les périphériques, voici donc les

ressources déjà utilisées et qui ne peuvent donc pas être assignées à vos cartes d'extension :

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IRQ Périphérique

0 Horloge interne

1 clavier

2 contrôleur d'interruptions programmable Renvoi vers les IRQ 8 à 15

3 port de communication COM2/COM4

4 port de communication COM1/COM3

5 libre

6 contrôleur de disquettes

7 port imprimante LPT1

8 CMOS (Horloge temps réel)

9 libre

10 libre

11 libre

12 port souris PS2/libre

13 processeur numérique de données (Coprocesseur mathématique)

14 contrôleur de disques durs primaire (IDE)

15 contrôleur de disques durs secondaire (IDE)

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Pourquoi y a-t-il des conflits matériels

Une interruption est donc une ligne reliant un périphérique avec le processeur, l'interruption est matérielle lorsqu'elle est

demandée par un composant matériel du PC. C'est le cas, par exemple, lorsqu'une touche a été frappée et que le clavier

veut attirer l'attention du processeur sur cet événement. Mais les 256 interruptions ne peuvent pas toutes être demandées

comme des interruptions matérielles. Les différents périphériques appellent toujours des interruptions bien précises.

Ainsi, lors de l'installation de cartes d'extension, il faut veiller, au moment de la configuration, à ce que la même

interruption ne soit pas utilisée par deux périphériques différents.

En effet, si deux périphériques ont le même IRQ, le système ne saura pas à quel matériel il doit donner la main ... le

système se bloque ou fonctionne anormalement ... on appelle ça un conflit matériel. Un conflit matériel ne se produit pas

uniquement pour deux périphériques ayant la même interruption matérielle, il peut aussi y avoir un conflit lorsque deux

périphériques ont la même adresse d'entrées/sorties ou sont assignés aux mêmes canaux DMA.

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Comment configurer les IRQ des périphériques

L'IRQ d'une carte peut donc être modifié, car il faut lui allouer un numéro d'IRQ non utilisé par un autre périphérique.

Sur les anciens périphériques il est fixé grâce à des jumpers (cavaliers) présents sur la carte.

Sur les cartes récentes (comportant un BIOS Plug & Play), le paramètrage des ressources (IRQ, DMA, Adresses

d'entrée-sortie) se fait grâce à un petit utilitaire (souvent sous DOS) fourni avec la carte réseau (il s'appelle généralement

setup.exe, install.exe, ezconf.exe, config.exe, ...) il permet de modifier logiciellement les valeurs de l'IRQ, DMA, ...

Il faut généralement désactiver le mode plug & play pour pouvoir modifier les paramètres manuellement.

Enfin, de nombreuses cartes sont paramétrables à loisir (il est possible d'affecter une valeur d'IRQ sous Windows).

C'est notamment le cas de la plupart des cartes sons.

Il n'est pas toujours évident d'arriver à trouver des ressources pour tous les périphériques, voici donc les ressources

déjà utilisées et qui ne peuvent donc pas être assignées à vos cartes d'extension :

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Le scénario de fonctionnement de l'ordinateur

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Voici un tableau qui va vous permettre d'interpréter ces bips :

Nombre de bips D'où vient le problème ?2 mémoire vive

3 (1 long et 2 courts) carte graphique4 horloge interne5 erreur d'accès au processeur6 clavier7 processeur

Voici un tableau qui va vous permettre d'interpréter ces codes :

Code de l'erreur D'où vient le problème ?101-199 carte mère201-299 mémoire vive301-399 clavier601-699 lecteur de disquettes

901-999 port parallèle (port de l'imprimante)

1101-1199 port série1300 port MIDI (ou joystick)

1701-1799 disque dur

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Réalisé Par : EL HAIDAOUI Youssef Ingénieur En Informatique

Prof En Informatique Depuis 2001Email : [email protected]

Tel : 0021266950863

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