2.2 : Visite guidée d'un appareil numérique

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Ly-Huong T. Pham, Tejal Desai-Naik, Laurie Hammond, & Wael Abdeljabbar
ASCCC Open Educational Resources Initiative (OERI)

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Nous allons commencer par les ordinateurs personnels, qui se composent des mêmes composants de base :

Carte mère (circuit imprimé)
Unité centrale de traitement (CPU)
Mémoire à accès aléatoire (RAM)
Carte vidéo
Alimentation
Disque dur (HDD)
Disque dur SSD
Lecteur optique (lecteur DVD/CD)
Lecteur de carte (SD/SDHC, CF, etc.)

Il s'avère également que presque tous les appareils numériques utilisent le même ensemble de composants. L'examen de l'ordinateur personnel nous donnera un aperçu de la structure des différents appareils numériques. Faisons donc un « tour » d'un ordinateur personnel et voyons ce qui le fait fonctionner.

Traitement des données : le processeur

Comme indiqué dans la section précédente, la plupart des appareils informatiques ont une architecture similaire. Le cœur de cette architecture est l'unité centrale de traitement ou CPU. Le processeur peut être considéré comme le « cerveau » de l'appareil ou du processeur principal. À l'époque, le processeur était composé de centaines de fils qui transportaient des informations.

Un exemple d'ordinateur personnel sur un bureau. OK. — Figure\(\PageIndex{1}\) : L'ordinateur personnel de Green Chameleon sur Unsplash est sous licence CC BY-SA 2.0

Ces câbles exécutaient les commandes qui lui avaient été envoyées par le logiciel et renvoyaient des résultats sur lesquels il fallait agir. Les premiers processeurs étaient de grandes cartes de circuits imprimés aux fonctionnalités limitées. Aujourd'hui, un processeur se trouve généralement sur une seule puce et peut exécuter une grande variété de fonctions. Il existe deux principaux fabricants de processeurs pour ordinateurs personnels : Intel et Advanced Micro Devices (AMD).

La vitesse (« heure d'horloge ») d'un processeur régule le rythme des instructions et exécute et synchronise les différents composants de l'ordinateur. Plus l'horloge est rapide, plus le processeur peut exécuter rapidement les instructions par seconde. L'horloge est mesurée en hertz. Un hertz est défini comme un cycle par seconde. En utilisant les préfixes binaires mentionnés ci-dessus, nous pouvons voir qu'un kilohertz (en abrégé kHz) correspond à mille cycles par seconde, un mégahertz (MHz) à un million de cycles par seconde et un gigahertz (GHz) à un milliard de cycles par seconde. La puissance de traitement du processeur augmente à une vitesse incroyable (voir l'encadré à propos de la loi de Moore). Outre un temps d'horloge plus rapide, de nombreuses puces de processeur contiennent désormais plusieurs processeurs par puce.

Un processeur multicœur est un circuit intégré unique qui contient plusieurs puces. Ces puces sont communément appelées noyaux. Le multicœur exécute et lit les instructions sur les cœurs en même temps, augmentant ainsi la vitesse. Un ordinateur doté de deux processeurs est appelé double cœur ou quadricœur (quatre processeurs), ce qui augmente la puissance de traitement d'un ordinateur en fournissant la capacité de plusieurs processeurs.

Lorsque les ordinateurs fonctionnent avec plusieurs cœurs, de la chaleur supplémentaire est générée ; c'est pourquoi les entreprises installent des ventilateurs au-dessus du processeur. Les Mac sont équipés d'un système de sécurité intégré qui permet à l'ordinateur de s'éteindre tout seul pour éviter tout dommage lorsque la température augmente trop rapidement. Les smartphones profitent des températures élevées. À mesure que nos appareils deviennent plus petits, de nombreuses pièces sont placées dans un endroit compact et, à leur tour, les appareils génèrent plus de chaleur. L'exécution simultanée de nombreuses applications sur votre téléphone est un autre moyen d'augmenter la chaleur du téléphone ; c'est pourquoi il est important de fermer les applications après utilisation.

Figure\(\PageIndex{2}\) : (a) Vue de dessous d'un processeur central Intel Core i7 de type Skylake, modèle 6700K. Prise LGA 1151, processus 14 nm, fréquence de base 4,00 GHz. Fabriqué au Vietnam. L'image d'Eric Gaba est sous licence CC BY-SA. (b) Vue de dessus d'un processeur central Intel Core i7 de type Skylake, modèle 6700K. Prise LGA 1151, processus 14 nm, fréquence de base 4,00 GHz. Fabriqué au Vietnam. L'image d'Eric Gaba est sous licence CC BY-SA

L'unité de traitement graphique (GPU) est un circuit électronique conçu pour manipuler et modifier rapidement la mémoire afin d'accélérer la création d'images dans une mémoire tampon pour la sortie. Les appareils qui utilisent des GPU sont les ordinateurs personnels, les smartphones et les consoles de jeux. Nvidia est l'une des principales entreprises qui fabriquent des cartes graphiques HD. Nvidia est un leader dans le domaine des puces GPU. L'une des puces les plus populaires est la Nvidia GeForce, qui est intégrée aux ordinateurs portables, aux PC et aux processeurs de réalité virtuelle. Nvidia a également travaillé avec de nombreuses entreprises pour étendre son marché des puces GPU. Parmi les entreprises notables avec lesquelles Nvidia travaille, citons Tesla, Quadro et GRID.