1 – Qu’est-ce qu’un microprocesseur ?
Le microprocesseur (ou simplement processeur) est le moteur de l’ordinateur. Un moteur qui utilise de l’électricité comme carburant et dont le rôle est d’effectuer des calculs et d’ordonner (d’où le mot ordinateur) le flux des données qui lui parviennent de la mémoire vive. Ce flux lui arrive par la carte mère, sur laquelle il est fixé au moyen de pattes, par un support appelé socket (de forme carrée) ou slot (de forme oblongue). Il se compose de dizaines de millions de mini-interrupteurs appelés transistors.
2 – De quoi est fait un microprocesseur ?
Le microprocesseur est fait de plusieurs couches superposées de silicium, un matériau qui ne risque pas de manquer puisqu’il est tiré du sable (celui des plages et des déserts). Ce sable subit un processus industriel qui le fait passer à l’état cristallin. Il est ensuite “dopé” par l’ajout de certaines impuretés : il devient alors semi-conducteur, c’est-à-dire qu’il est plus ou moins conducteur en fonction du courant électrique qu’il reçoit. C’est cette propriété qui permet de produire les transistors qui le composent. Selon la tension électrique qu’ils reçoivent, ils se mettent en fonction ou hors fonction, ces deux états correspondant aux bits qui forment le langage binaire des ordinateurs.
Ci contre, le “wafer” (galette de silicium) qui, une fois découpée, donnera le micro-processeur.
3 – Quelle différence y a-t-il entre un processeur Intel et un AMD ?Les processeurs de ces deux constructeurs sont à peu près similaires et permettent d’exploiter les mêmes logiciels. Les processeurs AMD ont toutefois tendance à chauffer un peu plus que les puces d’Intel et nécessitent donc un bon système de refroidissement. Mais à performances égales, les processeurs d’AMD sont en général moins chers que ceux d’Intel.
4 – Un bit, qu’est-ce que c’est ?Un bit, abréviation de Binary Digit (en français “chiffre binaire”), est une unité élémentaire d’information qui ne peut prendre que deux valeurs, représentées par “0” et “1”.Le processeur effectue tous ses calculs uniquement avec ces deux chiffres.
5 – Comment le processeur calcule-t-il en binaire ?Il procède par codage. En couplant deux bits (qui peuvent valoir chacun “1” ou “0“), il peut les regrouper pour coder quatre nombres (11 ?” 00 ?” 10 ?” 01), c’est-à-dire 2 x 2, soit 22. Avec trois bits, il passe à huit nombres (000 ?” 001 ?” 010 ?” 100 ?” 110 ?” 011 ?” 101 ?” 111), c’est-à-dire 2 x 2 x 2, soit 23. En poursuivant le même raisonnement, si le processeur calcule en octets (huit bits), il a 28 possibilités de nombres, soit 256. Les processeurs actuels peuvent coder par paquets de 32 bits, ce qui leur permet de traiter les nombres de 0 à 4 294 967 295 (232). Il existe aussi des processeurs 64 bits, réservés pour l’instant aux professionnels.
6 – Combien y a-t-il de kilo-octets dans un mégaoctet ?En informatique, l’unité de mesure de base est l’octet. Il y a 1 024 octets dans un Ko et donc 1 024 Ko dans 1 Mo.
7 – Pourquoi parle-t-on en octets ?Les premiers processeurs ne pouvaient traiter qu’un bit à la fois, puis, au fur et à mesure, ils ont été capables de traiter en même temps deux, quatre, puis huit bits, c’est-à-dire un octet. Par la suite, alors que les processeurs continuaient à augmenter leur puissance de calcul, l’habitude de regrouper les bits en octets a survécu.
8 – Quelle est la différence entre “bit” et “byte” ?Byte (prononcez baïte) est le mot anglais pour “octet”. Il est aussi employé pour les multiples d’octets : un mégaoctet (Mo) se dit ainsi MegaByte (MB). En français, bit et byte paraissent homonymes, ce qui provoque souvent une confusion.
9 – Le processeur ne sert donc que de calculateur ?C’est le plus gros de son travail (computer signifie “calculateur”), mais il est aussi capable d’exécuter directement des instructions codées qui réalisent des calculs complexes prédéterminés. Cela facilite le travail des programmeurs qui n’ont qu’à faire appel à ces instructions pour que ces calculs s’effectuent automatiquement
10 – La fréquence en MHz, qu’est-ce que cela veut dire au juste ?Les calculs sont effectués par le processeur à une vitesse (ou fréquence) qui est rythmée par un quartz soumis à une excitation électrique. Chaque fois que le quartz vibre, le processeur exécute une opération élémentaire. La fréquence se mesure en hertz (Hz) : un Hz est égal à un cycle par seconde, un cycle correspondant à un battement du quartz. Ainsi un processeur qui travaille à une fréquence d’un gigahertz (GHz) effectue un milliard d’opérations par seconde ! Le quartz qui détermine la fréquence ne se trouve pas dans le processeur, mais sur la carte mère.
11 – Pourquoi les processeurs ont-ils des fréquences différentes ?
Plus la fréquence est élevée, plus le processeur chauffe (d’où la présence des ventilateurs qui les refroidissent). Cet échauffement dépend directement de la taille des transistors qui le composent. Plus ils sont petits, moins la tension électrique dont ils ont besoin pour fonctionner est élevée et moins ils chauffent, ce qui permet d’élever la fréquence. Or, au fur et à mesure des progrès du procédé de fabrication des processeurs, qui fait appel à une “finesse de gravure“, la taille des transistors diminue. Au début de 2001, la dimension des transistors était de 0,18 micron (millionième de mètre), ce qui leur a permis d’atteindre une fréquence de 2 GHz. En cours d’année, cette dimension est passée à 0,13 micron et leur fréquence a dépassé les 2 GHz.Chaque nouvelle avancée dans la finesse de gravure ne se traduit pas par une seule fréquence, mais par une plage de fréquences : celles-ci augmentent peu à peu au fur et à mesure des “calages” auxquels on procède dans les usines de fabrication. Les processeurs “gravés en 0,13“, quand ils seront à leur maximum, dépasseront les 3 GHz. Et ce n’est pas fini : les ingénieurs d’Intel ont déjà fabriqué (en laboratoire) un processeur gravé en 0,02 micron ! Plus la gravure est fine, plus le processeur est petit et plus on augmente sa fréquence.12 – Les processeurs des micros portables sont-ils les mêmes que ceux des micros de bureau ? Non. Ils portent d’ailleurs une appellation différente, Pentium III Mobile ou Mobile AMD Athlon par exemple, même s’ils se ressemblent physiquement. Leur fréquence de fonctionnement est également moindre : 1,2 GHz au maximum contre 2,2 GHz.
13 – Qu’est-ce que la carte mère ?La carte mère (en anglais motherboard) est une grande carte électronique parcourue de circuits, sur laquelle sont fixés le processeur, la mémoire et d’autres composants électroniques (chipset, bios, etc.). Elle dispose en outre d’une série de connecteurs où se branchent les éléments extérieurs (disque dur, écran, clavier, etc.). C’est elle, enfin, qui abrite le quartz qui rythme le travail du processeur.
14 – Comment les données circulent-elles entre les divers éléments de la carte mère ?Par l’intermédiaire du bus, terme trompeur désignant globalement les fils soudés sur la carte mère qui relient les éléments entre eux. Les données y transitent par paquets de 32 bits simultanément, sur 32 fils soudés en parallèle. Un quartz (différent de celui qui donne la vitesse au processeur) détermine la fréquence de ce bus, chaque vibration correspondant à l’envoi d’une nouvelle série de 32 bits. Cette fréquence est fixée par un circuit de base, appelé bus système, qui relie le processeur à la mémoire. Ce bus système varie selon le FSB (Front Side Bus) du processeur, porte d’accès qui fixe la fréquence de transfert avec la mémoire : entre 66 MHz et 400 MHz actuellement. A ce bus système viennent se greffer d’autres bus, par lesquels transitent les données vers les connecteurs où sont branchés les périphériques (disque dur, graveur, carte graphique, etc.).
15 – Quel est le rôle du chipset ?Le chipset est un composant électronique (souvent réparti sur plusieurs puces) soudé sur la carte mère, qui a en charge la gestion de la mémoire et des entrées-sorties de l’ordinateur, en fonction du processeur. Il régule ainsi la circulation des données entre la carte mère et les autres composants de l’ordinateur. Certains d’entre eux traitent directement l’affichage à l’écran, tâche normalement dévolue à la carte graphique.
16 – Faut-il un chipset différent pour chaque processeur ?
Oui. Chaque type de processeur est accompagné d’un (ou plusieurs) chipset(s), incompatible(s) avec les autres types de processeurs. Ainsi, un chipset pour processeur AMD ne peut pas gérer un processeur Intel, et vice versa. Par ailleurs, dans chaque famille, le chipset est différent selon la fréquence du bus système (un Athlon avec bus système 266 MHz ne peut pas fonctionner avec un chipset pour Athlon avec bus système 100 MHz, par exemple). Le chipset, enfin, doit être adapté au type de mémoire qui équipe l’ordinateur (SDRam, SDRam-DDR ou RDRam).17 – Après avoir connecté un matériel à la prise USB, Windows le détecte mais il est impossible de le faire fonctionner. Pourquoi ? Le problème peut provenir du matériel. Mais aussi du bios (programme qui amorce le PC et contrôle les différents composants) : il est possible que la prise en charge de l’USB ne soit pas activée. A vous de parcourir les options du bios et de la mettre en service.18 – Peut-on utiliser un périphérique USB pour Mac sur un PC ? La norme USB est universelle : n’importe quel périphérique USB peut être relié à n’importe quel ordinateur pourvu d’un connecteur USB, qu’il s’agisse d’un PC, d’un Mac, ou d’un serveur Unix. Mais il faut aussi disposer pour ce périphérique d’un pilote adapté à chaque système d’exploitation (Windows, Mac OS). Sinon, il sera inutilisable.
19 – Le Bios est-il un programme ou un composant ?
Les deux : le mot bios (Basic Input/Output System) désigne à la fois un composant enfiché (ou soudé) sur la carte mère et le programme qu’il contient. Ce composant est une Eeprom (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) , un type de mémoire qui conserve les informations même quand l’ordinateur est éteint, mais dont le contenu peut être modifié par des impulsions électriques (“flashage”). Le bios est le premier composant à entrer en action au démarrage du PC.
20 – Justement, que se passe-t-il au démarrage du PC ?Le programme du bios entre en action dès le démarrage du PC et en vérifie le bon fonctionnement. Pour ce faire, après avoir testé le processeur, il vérifie le contenu d’un autre composant, appelé CMOS (Complementary Metal Oxide Semi-conductor), une petite mémoire vive qui contient les informations de base concernant le PC (entre autres, le type du disque dur). Pour que ces informations soient conservées après l’extinction du PC, le CMOS est alimenté par une pile ou une batterie. Le bios vérifie ensuite les éléments physiques du PC (clavier, disque dur, mémoire, etc.) en fonction de ces informations. Une fois l’opération terminée, il passe la main au système d’exploitation (Windows, en général) qui se trouve sur le disque dur.
21 – Quel est le rôle de la mémoire vive ?La mémoire vive sert à stocker les données (toujours des “0” et des “1”) qui proviennent du disque dur (ou d’un CD, ou d’un périphérique externe) avant d’être transférées vers le processeur pour être traitées, et vice versa.
22 – La mémoire virtuelle est-elle une mémoire vive ?A proprement parler, la mémoire virtuelle n’est pas véritablement de la mémoire vive. C’est un espace généré sur le disque dur de la machine qui simule de la mémoire vive afin de rendre possible l’usage de fichiers importants.
23 – La mémoire vive, qu’est-ce que c’est au juste, physiquement ?Elle est constituée d’une multitude de petits condensateurs qui stockent des charges électriques. Quand un condensateur est chargé, il est considéré comme valant “1” et il vaut “0” dans le cas contraire. Chaque condensateur représente un bit. Mais les condensateurs ont la fâcheuse propriété de se décharger. Il faut donc constamment les recharger électriquement (on dit “rafraîchir“). C’est la raison pour laquelle, dès qu’on éteint l’ordinateur, tout ce que contient la mémoire disparaît.
24 – Comment fait l’ordinateur pour inscrire et récupérer les données en mémoire ?Chaque condensateur qui compose la mémoire est couplé à un transistor qui permet de récupérer l’information (0 ou 1) qu’il contient. Tous ces transistors sont rangés dans une “matrice“, composée de lignes et de colonnes (comme un tableau Excel).
25 – Quels sont les différents types de mémoire ?La SDRam (Synchronous Dynamic Random Access Memory), apparue en 1997, équipe la plupart des ordinateurs actuels. Elle est synchronisée avec le bus système (66, 100 ou 133 MHz). La SDRam-DDR (Double Data Rate) envoie deux informations par cycle, ce qui lui permet d’atteindre 200 ou 266 MHz. La RDRam (Rambus DRam) permet de transférer les données à une cadence qui peut atteindre 800 MHz. Comme la SDRam, ce type de mémoire est synchronisé avec le bus système, mais, contrairement aux autres mémoires, qui transmettent 32 bits simultanément, elle est limitée à 16 bits.
26 – Que cache la mémoire cache ?Malgré son nom, elle ne cache rien ! Au contraire, elle permet au processeur de se “souvenir” des opérations déjà effectuées. En effet, elle stocke les opérations réalisées par le processeur, afin qu’il ne perde pas de temps à recalculer des choses qu’il a déjà faites. Autrefois située sur la carte mère, elle est désormais à lintérieur même du processeur. On distingue deux niveaux de cache, primaire (plus rapide) et secondaire.27 – Combien de ” périphériques internes ” (cartes d’extension, disques durs, etc.) peut-on brancher sur un PC ? Les cartes mères modernes disposent de deux connecteurs IDE. Ils autorisent chacun le branchement de deux disques durs et/ou lecteurs/graveurs de CD-Rom/DVD-Rom, soit quatre éléments. Ajoutez à cela le lecteur de disquettes et une carte par emplacement ISA, PCI et AGP disponible (leur nombre varie selon les cartes mères), et on obtient le nombre maximal théorique de périphériques internes connectables. Théorique seulement, car certaines cartes d’extension autorisent le branchement d’éléments supplémentaires (cartes contrôleur IDE ou SCSI).
Attention cependant, car le boîtier du PC dispose d’un nombre d’emplacements limité, et l’alimentation électrique risque d’être insuffisante pour faire fonctionner tout ce matériel.28 – Dans un PC, que signifient les termes ” maître ” et ” esclave ” ? Il s’agit simplement d’un moyen de distinguer deux périphériques (disque dur, lecteur de CD, etc.) branchés sur un même connecteur IDE. Au démarrage, lorsque le bios recherche les disques IDE présents dans le PC, le disque maître est détecté avant l’esclave. Dans Windows, cela se traduit par l’assignation au maître d’une lettre de lecteur précédant celle de l’esclave (par exemple, C pour le maître et D pour l’esclave).
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