Présentation d'un ordinateur : composition et fonctionnement

Eric Obermeyer – Actualisation : juin 2014

1) Qu'est-ce qu'un ordinateur ?

Wikipédia: c'est une machine électronique qui fonctionne par la lecture séquentielle d'un ensemble d'instructions qui lui font exécuter des opérations logiques et arithmétiques sur des chiffres binaires.

2) Schéma fonctionnel simplifié

 

 

3) Explications

Un ordinateur est constitué d'un microprocesseur, d'une mémoire vive et de périphériques d'entrée et (ou) de sortie.

Son "cœur" est constitué de la mémoire vive (RAM pour Random Access Memory, qu'il faudrait traduire par "mémoire à accès direct") et du microprocesseur (CPU  pour Central Processing Unit).  La mémoire vive permet de stocker de l’information (programmes et données), tandis que le microprocesseur exécute pas à pas les instructions composant les programmes.

Les périphériques d'entrée et de sortie permettent à la machine de communiquer avec le monde extérieur, et donc avec les hommes…

4) Quelques détails

a) Le microprocesseur

Le microprocesseur est composé d'une unité arithmétique et logique (UAL) et d'une unité de contrôle (UC).

L’unité arithmétique et logique réalise les opérations élémentaires (additions, soustractions...),  les opérateurs logiques (ET, OU, NI, etc.) et les opérations de comparaison (par exemple la comparaison d’égalité entre deux zones de mémoire). C’est l’UAL qui effectue les calculs de l’ordinateur.

L’unité de contrôle prend ses instructions dans la mémoire. Celles-ci lui indiquent ce qu’elle doit ordonner à l’UAL et, comment elle devra éventuellement agir selon les résultats que celle-ci lui fournira.

L'unité de contrôle facilite la communication entre l'unité arithmétique et logique, la mémoire ainsi que les périphériques. Elle gère la plupart des exécutions des instructions dans l'ordinateur.

b) Les mémoires (vive ou de masse)

Leurs caractéristiques essentielles sont:

·       la quantité d'information pouvant être stockée

·       le temps d’accès aux informations

·       le débit  de transfert des informations

 

La mémoire vive (RAM) fonctionne en lecture et écriture. Elle  est  volatile, c’est-à-dire que toutes les données de cette mémoire sont perdues dès que l'ordinateur cesse d'être alimenté en électricité. La quantité d'information pouvant être stockée est relativement faible (quelques Go), mais le temps d’accès aux informations est très court (quelques ns) et le débit  de transfert des informations très important (15 Go/s)

 

La mémoire de masse  fonctionne en lecture et écriture (disque dur, mémoire flash (clés USB)) ou uniquement en lecture (CD, DVD). Elle est non volatile, les informations ne disparaissent pas lorsque l'ordinateur cesse d'être alimenté. La quantité d'information stockée est importante (plusieurs To sur les disques durs), mais les temps d'accès sont beaucoup plus longs (quelques ms pour les disques durs) et les taux de transferts bien plus modestes (500 Mo/s dans le meilleurs des cas pour un disque dur avec une interface SATA 3 ou 100 Mo/s pour une clé USB 3, par exemple).

5) En pratique

Microprocesseur et mémoire vive sont installés sur la carte mère de l'ordinateur, sur laquelle se trouvent également tous les éléments permettant de connecter les périphériques de stockage, d'entrée et de sortie