Un ordinateur, comment ça marche ? Le rôle des principaux composants

Si je répète régulièrement les avantages de monter son propre PC, je reste bien conscient que cela n'est pas forcément donné à tout le monde, mais je reste en revanche persuadé que quiconque peut s'en sortir avec succès s'il s'intéresse un minimum à la question.

L'un des avantages est je pense le fait de mieux comprendre le fonctionnement de sa machine et le rôle des différents composants, ce qui peut être une très bonne base pour résoudre de futurs problèmes, et mettre à jour régulièrement son matériel.

De la même façon, mieux comprendre les différentes parties d'un ordinateur peut être très utile lors de l'achat d'une machine tout faite, les vendeurs nous abreuvant de données parfois obscures à base de GHz-Go-HDMI-SDD-i7-480W et j'en passe.

Alors même si tu n'as pas encore passé le pas de te lancer dans la construction de ton propre PC, je me suis dit qu'il pourrait t'être utile d'avoir un gros résumé du fonctionnement de tout ça.

Je n'entrerai pas dans le détail technique du fonctionnement (mais j'ai mis de bons liens en fin d'article), je te propose simplement un petit tour des composants pour comprendre qui fait quoi et quelles sont les caractéristiques essentielles à connaître.

Les composants essentiels

Sans eux, pas la peine de penser faire marcher un ordinateur, ce sont les indispensables.

 

La carte mère

Véritable système nerveux d'un ordinateur, la carte mère est le point central sur lequel seront montés ou branchés tous les autres composants. Fixée solidement au fond du boîtier, elle est visible de l'extérieur par son panneau d'entrées/sorties sur laquelle on viendra brancher écrans, appareils USB et autres périphériques.

C'est notamment elle qui t'affiche les écrans avant le lancement du système d'exploitation via son BIOS, micro-programme installé sur une puce soudée directement sur la carte-mère.

Les caractéristiques essentielles :

Le format

Il existe différentes tailles de carte-mère, mieux vaut s'assurer que l'élue de ton coeur entrera bien dans ton boîtier. On utilise des acronymes barbares pour les désigner, le plus courant étant le format ATX (carte mère de 305 x 244 mm), avec une variante plus petite MicroATX (244 x 244), et un autre format commun pour des micro-PC : le mini-ITX (170 x 170).

Il en existe plein d'autres mais qui comportent moins de références sur le marché.

Le chipset

C'est un peu la tête pensante de la carte mère, qui va servir à faire dialoguer les différents éléments entre eux. Il va donc conditionner les performances, mais c'est aussi lui qui va déterminer quel type de mémoire ou de processeur seront supportés par la carte.

Le socket du processeur

La carte-mère va entre-autres accueillir le processeur que je te décrirai après, sur un emplacement que l'on dénomme le "socket". Là encore, il faut savoir que celui-ci existe sous différents formats, selon la marque du processeur, mais aussi selon les générations de processeur.

Contrôleur graphique intégré ou pas ?

Pour brancher un écran, un ordinateur peut soit disposer d'une carte graphique dédiée à l'affichage vidéo, soit d'une carte mère équipée d'un contrôleur graphique intégré. Cette deuxième solution est tout à fait suffisante pour un usage bureautique ou multimédia de base, mais les utilisateurs les plus exigeants et les gamers ne pourront pas couper à l'ajout d'une carte graphique.

Le type et le nombre de slots d'extension

Pour brancher une carte graphique dédiée, mais aussi d'autres types de carte (carte son, carte réseau...) on utilise des ports, le standard actuel étant le PCI-Express. Ils se caractérisent par la bande passante qu'ils peuvent accorder aux appareils connectés, on parle par exemple d'un port PCI-Express 16X pour un débit maximal de 16 Go/s. Une carte mère comporte généralement plusieurs ports PCI-Express à débit différents.

Le type et le nombre de slots mémoire

Autre connecteurs indispensables, les slots mémoires servent à accueillir la mémoire vive ou RAM, on les trouve généralement par 4.

Le panneau d'entrées/sorties

Ça, c'est la seule partie qui sera visible de l'extérieur une fois le boîtier fermé, juste à l'arrière de celui-ci, et d'où vont partir tous les câbles reliant les périphériques à ton ordinateur : écrans, souris, clavier, enceintes, imprimante, disque dur externe, appareils USB...

 

Le processeur

C'est le cerveau d'un PC, celui qui va faire les calculs requis lors de l'exécution des programmes. Une toute petite pièce qui a donc un rôle primordial, ce qui explique en partie son prix généralement élevé dans une configuration.

On emploie aussi souvent l'acronyme CPU pour le désigner.

Les caractéristiques essentielles :

Les marques

Dans le monde des processeurs la concurrence fait rage, mais entre deux acteurs uniquement, Intel et AMD. Je ne ferais pas la promotion de l'un ou de l'autre, ce n'est pas le but de cet article, le mieux est de regarder objectivement ce que tu peux t'offrir de mieux selon ton budget et tes besoins.

Le type de socket

Je t'en ai parlé au niveau de la carte mère, c'est simplement le format du processeur qui doit correspondre à celui de la carte mère. Il diffère selon la marque, et selon la génération du processeur.

Le nombre de coeur et la fréquence

Ce sont les paramètres que vont mettre en avant les constructeurs, te ventant les mérites de leur Quad-Core à 3.2 GHz.

Un "coeur" est un quelques sortes une unité de calcul, le fait d'en avoir plusieurs permettant d'effectuer plusieurs actions en même temps. Les processeurs étaient autrefois équipés d'un coeur unique, mais aujourd'hui les plus courants en comportent 2 ou 4 (les fameux Dual-Core et Quad-Core), mais on trouve des processeurs en possédant davantage.

La fréquence indique la vitesse à laquelle fonctionne le processeur, exprimée en GHz (GigaHertz). En théorie plus la valeur est élevée, mieux c'est.

Je dis "en théorie", car je pense qu'il est important de comparer ce qui est comparable : des processeurs de même génération, architecture, avec un même nombre de coeur, là ça marche. Mais ne te laisse pas avoir par les beaux discours marketing : comparer deux processeurs de 3.2 GHz et 4 GHz mais de conception totalement différente, cela n'a pas vraiment de sens.

Le mieux dans tous les cas et de se référer aux nombreux benchmarks que l'on peut trouver sur le web et dans la presse spécialisée.

 

La mémoire vive (RAM)

Lorsque ta machine travaille, le processeur ne peut malheureusement pas gérer tout en même temps, il a donc besoin que quelque chose lui garde de côté temporairement les informations dont il a besoin.

C'est le rôle de la mémoire vive ou RAM, qui se présente sous forme de petites barrettes, que l'on installe le plus souvent par 2 ou par 4.

Les caractéristiques essentielles :

Le format

Pour faire court : DIMM pour les fixes, et SO-DIMM (plus petit) pour les portables.

A noter que certains modèles relativement haut de gamme sont équipés d'un système de refroidissement intégré (radiateur), comme la photo ci-dessus.

Le type de mémoire

Comme toute technologie, les standards évoluent dans le temps, on parle actuellement de SDRAM, avec là aussi des sous-catégories, on trouve actuellement sur le marché de la DDR2 (en fin de vie), DDR3 (le plus courant), et DDR4 (c'est le début, les prix sont prohibitifs)

La capacité

Chaque barrette de RAM peut stocker une quantité donnée d'informations que l'on exprime en Go (gigaoctets). Le plus courants sur les PC actuels est de 4 ou 8 Go. On veillera à toujours installer les barrettes par 2 pour maximiser les performances (mieux vaut 2 barrettes de 2 Go qu'une seule de 4 Go).

Évidemment, si tu viens à manquer de mémoire vive lors de l'utilisation de ton PC, cela risque de ramer sévèrement. Mais je te rassure, il y a plein d'autres facteurs qui peuvent faire ramer ou planter ton PC ;-)

La fréquence et les timings

Pour les puristes, la quantité de mémoire ne fait pas tout et d'autres critères entrent en ligne de compte.

Tout d'abord, comme pour le processeur la fréquence de fonctionnement de la mémoire va faire varier ses performances. On l'exprime en MHz. Le plus haut est bien entendu le mieux, attention cependant à ce que les barrettes soient conformes au spécifications requises par la carte mère.

Un autre paramètre que je ne détaillerai pas ici concerne les timings de la mémoire vive, exprimés sous forme de suite de chiffres (ex = 9-9-9-24). Cette fois généralement le plus petit est le meilleur.

 

Le(s) disque(s) durs et / ou SSD

Ça, je pense que tu connais, c'est là où tu vas stocker tes données, de manière bien plus pérenne que sur la mémoire vive, y compris lorsque ton PC n'est plus alimenté par du courant électrique.

Le disque dur (HDD) va "écrire" les données sur des plateaux en rotation, et sera capable d'aller les retrouver ensuite lorsque tu lui demanderas.

Mais le bon vieux disque dur que l'on connaît depuis les débuts de l'informatique a un concurrent de poids désormais avec les SSD, qui sont cette fois équipés de mémoire flash sans aucun élément mécanique.

A la clé : pas de dégagement de chaleur, pas de bruit, plus de solidité... mais en contrepartie à l'heure actuelle un prix beaucoup plus élevé qu'un disque dur à capacité équivalente.

Une solution intelligente actuellement consiste à combiner un SSD pour l'installation du système d'exploitation et des logiciels, et d'un ou plusieurs disques durs pour le stockage des données.

A noter également l'existence de disques hybrides SSHD : sur la base d'un disque dur classique, mais avec une petite quantité de mémoire flash pour permettre un démarrage plus rapide du système.

Les caractéristiques essentielles :

Le format

Il en existe deux principaux : le 3.5 pouces pour les ordinateurs de bureau et le 2.5 pouces plutôt réservé aux PC portables.

La capacité

On l'exprime en octets, et la course est en marche : de disques durs en Go nous sommes passés à des disques pouvant stocker plusieurs To de données (teraoctet = 1000 milliard d'octets)

Pour les SSD, on trouve une majorité de modèles possédant 128 à 512 Go.

La vitesse de rotation pour les HDD, de lecture et d'écriture pour les SSD

La vitesse de rotation va déterminer la vitesse d'accès aux données du disque dur, c'est un critère à pas à négliger. Le disque dur est parfois le point faible de certaines configurations, où l'on va mettre le paquet sur le processeur, la RAM et la carte graphique et complètement négliger cet aspect pourtant essentiel au confort d'utilisation d'une machine.

La vitesse la plus commune pour les disques de PC de bureau est de 7200 tours / minutes, alors que l'on rencontre beaucoup de 5400 tours / minutes sur les PC portables.  A noter qu'il existe certains disques encore plus rapide, à 10 000 voir 15 000 tours / minute.

Pour les SSD, ce critère n'a bien entendu aucun sens, et l'on va généralement se fier aux vitesses de lecture et d'écriture.

La quantité de mémoire cache

Les disques durs ont également besoin de conserver temporairement des informations avant de les écrire sur les disques, de la même manière que la RAM pour le processeur. Ils embarquent pour cela une petite quantité de mémoire dite "mémoire cache". On la trouve par multiple de 8 Mo, de 8 à 128 Mo, le plus courant actuellement étant de 64 Mo.

 

La carte graphique

Je l'ai placée ici bien qu'en soit un utilisateur lambda peut très bien se contenter d'une carte mère avec contrôleur graphique intégré et ne pas ajouter de carte graphique. Cependant les joueurs et les autres utilisateurs exigeants (montage photo et vidéo...) ne pourront pas se passer de ce composant. Son travail est de produire les images qui vont s'afficher sur ton écran.

Les caractéristiques essentielles :

Le chipset graphique

On l'appelle aussi "processeur graphique", ou GPU, et c'est lui qui va se charger d'effectuer les calculs nécessaires pour le traitement des images à afficher à l'écran. C'est principalement lui qui fait le prix final de la carte graphique, la différence de prix pouvant être énorme entre l'entrée de gamme et les modèles les plus performants.

Comme pour les processeurs, seuls deux acteurs se partagent ce marché, AMD et nvidia. Cependant cela ne concerne que le chipset, car une multitudes de marques de cartes graphiques existent embarquant la technologie de l'une ou l'autre firme.

On trouve cependant peu de différence entre deux modèles embarquant le même GPU, les marques se différenciant généralement par la mémoire embarquée, ou l'overclocking du GPU (le fait de modifier sa fréquence de fonctionnement pour le rendre plus performant).

La quantité de mémoire vidéo

Comme le processeur et sa RAM, le GPU a besoin de mémoire pour stocker temporairement les informations avant de les traiter, les constructeurs en ajoutent donc une certaine quantité directement sur la carte graphique. On trouve généralement aujourd'hui 1 Go pour les cartes d'entrée de gamme, 2 Go pour être plus confortable, et les cartes de gamers proposent de plus en plus 4 Go. Il n'est pas forcément utile d'aller au-delà pour le moment (attention au marketing agressif des vendeurs ;-)

Comme pour la RAM, il n'y a pas que la quantité qui compte, pour aller plus loin il faut s'intéresser un peu aussi à sa fréquence de fonctionnement.

La type de refroidissement

La plupart des cartes graphiques embarquent un système de refroidissement à base de radiateur et ventilateur, mais certaines cartes dites "fanless" se passent de ventilateur pour un silence total. C'est cependant peu approprié aux chipset haut-de-gamme qui ont tendance à chauffer beaucoup.

La taille

Attention certaines cartes grand format ne rentrent pas dans tous les boîtiers ! A vérifier avant achat.

 

L'alimentation

C'est un composant qui peut paraître assez peu excitant, et pourtant les amateurs de hardware savent bien à quel point l'alimentation est importante dans une configuration. Il faut s'assurer de bien la choisir pour qu'elle réponde à nos besoins, et privilégier la qualité gage d'une bonne durée de vie et d'économie d'énergie.

Elles sont parfois vendues intégrées avec le boîtier, attention cependant aux alimentations bas de gamme qui sont parfois proposées.

Les caractéristiques essentielles :

La puissance

Exprimée en Watts, c'est la quantité d'énergie maximale que peut fournir l'alimentation aux composants. Il faut donc s'assurer qu'elle est capable de nourrir tout le monde selon les besoins de ces derniers, en lui laissant un peu de marge pour qu'elle soit le plus efficace possible. Mais il n'est pas non plus utile de la surdimensionner, l'idéal se trouvant lorsqu'elle fonctionne entre 50-70% de sa capacité maximale (soit une alimentation de 400W pour des composants nécessitant 200 à 280W de puissance. Bien garder en tête que la puissance nécessaire est fortement dépendante de l'utilisation, rien à voir entre du surf pépère sur Internet et un jeu gourmand en ressources !)

Les connecteurs

Bien entendu il faut s'assurer que l'alimentation dispose de tous les câbles nécessaires pour relier ses différents composants : généralement la carte mère qui distribuera le courant aux différents composants connectés dessus, les disques durs et SSD, les éventuels lecteurs optiques, et la carte graphique s'il s'agit d'un modèle gourmand ne se satisfaisant pas de l'alimentation via la carte mère.

A noter qu'il existe des alimentations dites "modulaires", c'est à dire avec des câbles amovibles ce qui permet de ne brancher que ceux vraiment nécessaire, et ainsi éviter d'avoir un tas de câbles qui pendent dans le boîtier. Ce n'est pas qu'une question d'esthétique, car les flux d'air sont plus simples à gérer si tout est bien rangé dans la tour, le refroidissement est donc plus efficace.

Le rendement

C'est le rapport entre le courant électrique entrant et celui délivré ensuite aux composants, la perte se manifestant sous forme de dégagement de chaleur. Bien entendu pour faire des économies et limiter la surchauffe, il faut rechercher les alimentations possédant le rendement le plus élevé possible. Une certification nommée 80 Plus distingue les alimentations les plus efficaces, avec différents niveaux de qualité. C'est un bon critère pour faire son choix.

Le refroidissement

Même une alimentation à bon rendement dégagera de la chaleur, il faut donc la refroidir pour éviter les soucis. La majorité d'entre elles embarquent pour cela un ventilateur, le plus souvent de 120mm, pour certaines de 80mm mais avec le risque de générer davantage de bruit (un ventilateur plus petit doit tourner plus vite pour brasser la même quantité d'air)

Il existe cependant des modèles fanless.

 

Le boîtier

 

C'est l'élément le plus visible d'un PC, mais il n'y pas que des considérations esthétiques à prendre en compte ! S'il peut être tentant de faire des économies lors de l'achat d'une configuration complète en s'équipant d'un boîtier bas de gamme, il faut sans doute garder en tête que c'est l'un des rares éléments de la machine qui ne vieillira pas, et que l'on possèdera donc vraisemblablement durant de longues années.

Les caractéristiques essentielles :

Alimentation intégrée ou pas ? Ventilation ?

Comme évoqué juste au dessus, certains boîtiers sont fournis directement avec une alimentation intégrée, mais le nombre de référence reste assez réduit, ce qui limite le choix en comparaison de l'acquisition des deux éléments séparés.

Certains modèles proposent également des ventilateurs intégrés pour la circulation de l'air, là encore il faut voir si l'achat séparé n'est pas plus intéressant.

Le format

Les boîtiers peuvent se distinguer par leur forme globale : format "tour" comme la photo ci-dessus, avec différentes dimensions, format mini-PC pour une utilisation en media center par exemple. Cela influera directement sur l'espace disponible à l'intérieur, il faut bien penser à vérifier la compatibilité avec le format de la carte-mère que l'on veut y installer, mais aussi s'assurer de disposer de suffisamment de place pour installer tous ses composants (surtout si plusieurs disques durs si nécessaires, si tu possèdes une carte graphique de grande dimension...)

Si la tentation peut être grande de prendre le plus petit boîtier pour ne pas occuper trop de place dans ton bureau, il faut garder en tête que cela limitera les possibilités d'extensions, et rendra plus difficile le refroidissement de l'ensemble.

Des emplacements sont également prévus dans le boîtier pour la pose des disques durs, des éventuels lecteurs optiques ou autre élément en façade... mieux vaut vérifier de disposer de tout le nécessaire selon le matériel dont on dispose.

Les matériaux

Si la majorité de la structure des boîtiers est constitué d'acier, les modèles plus luxueux optent souvent pour de l'aluminium, plus léger. Attention aux finitions sur les boîtiers bas de gamme où les bords métalliques peuvent parfois être coupants.

Les connecteurs en façade

Si tu as bien suivi, tu sais que les connecteurs au dos du boîtier seront fournis par la carte-mère. Mais la plupart des boîtiers proposent également des ports supplémentaires plus facilement accessibles en façade, pour brancher des appareils USB, éléments audio...

Les systèmes de fixation rapide et autres accessoires

Un boîtier à bas coût proposera en général le strict minimum pour fixer ses composants avec de simples vis, mais l'achat d'un modèle de meilleur qualité est aussi l'occasion de bénéficier d'innovations intéressantes pour ceux qui pensent mettre les mains régulièrement à l'intérieur de leur machine : système de fixation rapide des disques durs, ouverture de la porte par des vis manuelle, mais aussi systèmes passe-câbles pour un montage propre, filtres à poussière, possibilité d'ajout d'un système de watercooling...

 

Le refroidissement

La chaleur et l'ennemi des composants électroniques, qu'on se le dise. Aussi pour un fonctionnement optimum il faut se pencher sur la façon de refroidir les composants.

Le processeur est généralement fourni d'origine avec un ventirad (= ventilateur + radiateur), mais on peut préférer le remplacer par un modèle plus performant du point de vue du refroidissement et du silence de fonctionnement.

Mais refroidir les composants ne sert pas à grand chose si la chaleur reste à l'intérieur du boîtier, il faut donc penser à installer un ou plusieurs ventilateur en extraction, le plus souvent à l'arrière et en haut du boîtier (oui oui, la chaleur monte).

On peut éventuellement compléter en faisant arriver de l'air frais dans le boîtier, généralement en installant un ou plusieurs ventilateurs à l'avant en bas du boîtier.

Un bon rangement des câbles à l'intérieur est indispensable pour que l'air circule bien et que le refroidissement soit optimal.

Les ventilateurs sont des pièces ne coûtant pas très cher, mais la différence de performance et de silence peut être importante entre différents modèles.

Les personnes les plus sensibles au bruit, et les amateurs de belles machines, optent parfois pour des systèmes de watercooling, qui comme le nom l'indique consistent à refroidir par la circulation d'eau dans des tuyaux. Des solutions plus onéreuses mais efficaces.

Les composants optionnels

Des accessoires dont l'absence n'empêchera pas un PC de démarrer, mais que l'on trouve pourtant très souvent.

 

Le(s) lecteur(s) optique(s) - graveur(s)

De moins en moins utile à l'heure des clés USB et autres cartes de stockage, mais ils restent cependant très courant sur les machines, surtout que leur faible coût incite à s'en équiper au moins "au cas où".

 

Les cartes d'extension

Outre l'installation d'une carte graphique, il est possible d'étendre d'autres fonctionnalités de la carte mère avec l'ajout d'extensions : carte son, carte réseau Wi-Fi...

Elles se connectent généralement sur les slots PCI-Express de la carte-mère, laissant ainsi apparaître leurs connectiques à l'arrière du boîtier.

 

Les périphériques externes

Le terme de périphérique désigne tous les éléments annexes à ton ordinateur, connectés à celui-ci pour lui ajouter des fonctionnalités. Certains sont incontournables (écrans, clavier, souris...), d'autres assez fréquents (enceintes, imprimantes, webcam...), tandis que d'autres ne concerneront que des usages très précis (tablettes graphiques, manettes de jeu...)

Je n'entrerai pas dans le détail, mais n'hésite pas à poser des questions si besoin.

 

J'espère que tout ça te sera utile, n'hésite pas à partager autour de toi.

Pour des questions plus techniques concernant le fonctionnement des différents composants, je te conseille les lectures suivantes :

Comment fonctionne un ordinateur ?, chez l'excellent Hollandais Volant.

Fonctionnement d'un ordinateur depuis zéro, sur openclassrooms

Choisir chacune des pièces de son PC, sur ChoixPC

Du côté de la presse écrite, je suis assez fan de Hardware Magazine et PC Update, qui sont assez techniques mais passionnants.

 

Bon... et maintenant tu n'as plus qu'à ouvrir ta machine pour voir comment c'est fait, et essayer de retrouver les différents composants ;-)