Chapitre 1 - Composants d'un ordinateur

La carte mère

La carte mère est une des composantes les plus importantes car elle définit toutes les technologies que notre ordinateur sera en mesure de supporté. La carte mère possède au minimum :

• Suit un standard de format reconnue (Form Factor) ;
• Un socket pour recevoir le processeur ;
• Un chipset qui offre des fonctionnalitées de différent types (par exemple, capacité d'overclock le processeur)
• Un nombre de connecteurs pour recevoir la mémoire vive ;
• Un nombre de connecteurs interne (par exemple, PCIe, NVMe, SATA, etc.)
• Un nombre de connecteurs externe (par exemple, HDMI, USB, RJ-45)

Format de carte mère

Afin de permettre aux personnes techniciennes en informatique de facilement monter un ordinateur, plusieurs standards ont été définie, entre autre sur le format des cartes mères. Cette caractéristiques auront un impact sur la compatibilité avec le boitier de l'ordinateur. En effet, certain boitier sont fait pour supporter des formats de petites tailles, par exemple.

Format de carte graphique ShiMeta - ATX vs MitroATX vs Mini-ITX: Differences, Pros & Cons Explained

Les chipsets

Les entreprises produisants les processeurs, lors de la conception de leur plateforme, concevoir des composantes électroniques supplémentaire pour offrir différents tier de produit, visant soit le bas de gamme au haut de gamme. Cela permet donc aux acheteurs de cibler une carte mère dans leur budget tout en ayant la possibilité d'utiliser un CPU performant.

Intel fait référance à leur chipset comme étant le PCH (Platform Controller Hub) alors qu'AMD fait référence à Promontory chips. Les deux technologies ont grossièrement les mêmes fonctionnalitées.

Les chipsets récents

Les cartes mères Intel sur leur dernier socket LGA 1851 utilise le chipset H810, B860 et Z890. Les cartes mères AMD sur leur dernier socket AM5 utilise le chipset B840, B850, X870 et X870E.

Ports internes

Les connecteurs pour processeurs

Connecteur AMD AM5 Wikipedia - Socket AM5 Connecteur Intel LGA1851 (Core Ultra Série 2) VideoCardz - Intel LGA-1851 socket has been pictured, coming to Core Ultra 200 series later this year

Les connecteurs DIMM (Dual In-Line Memory Module)

Quatre connecteurs DIMM XDA - The strange reason empty RAM slots might be hurting your RAM performance

Les connecteurs PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)

Les connecteurs M.2

Les connecteurs SATA (Serial Advanced Technology Attachment)

Les connecteurs du panneau avant

Ports externes

Les connecteurs USB (Universal Serial Bus)

Les connecteurs vidéos (HDMI, DisplayPort, etc.)

Les connecteurs RJ45 (Registered Jack 45)

Les connecteurs RP-SMA (Reverse Polarity SubMiniature version A)

Les connecteurs mini-jack

Le processeur

Le processeur, ou communément nommé CPU (Central Processing Unit), correspond à l'unité exécutant le système d'exploitation (Windows, Linux, MacOS, etc.) et les logiciels installés. Le processeur possède une famille qui permet d'identifier quel système d'exploitation pourra y être installé. On trouve plusieurs famille de processeur :

• x86_64, ou AMD64 (traditionnel Intel Core et AMD Ryzen) ;
• ARM (que l'on retrouve dans les téléphones cellulaires Apple, Android et une vaste gamme d'ordinateur) ;
• RISC-V (encore jeune, présente une famille dite open source) ;
• z/Architecture (développé exclusivement par IBM dans leurs ordinateurs type mainframe) ;

Intel Core Ultra 265K Century AMD Ryzen 9 9950X The Tech Revolutionist Apple M3 Pro Die TechPowerUp - Apple M3 Pro Chip to Pack entry-Level Configuration of 12 CPU Cores and 18 GPU Cores on TSMC 3 nm Technology SiSpeed M1 K210 Hackaday - New part day : A RISC-V CPU for eight dollars Wafer contenant des processeurs System Z Extreme Tech - IBM's New System Z CPU Offers 40 Percent More Performance per Socket, Integrated AI

Pour l'instant, nous allons principalement nous intéresser aux processeurs enfichables de type x86_64/AMD64, c'est-à-dire aux processeurs que l'ont peut insérer dans un socket. Dans les années 90, seule la fréquence du processeur était généralement suffisante pour déterminer la performance relative aux autres processeurs, mais aujourd'hui les processeurs sont tellement complexes que cette valeur a perdu un peu de sa signification. Voici une liste non-exhaustive de caractéristiques d'un processeur ayant un impact sur ses performances :

• La génération
• La fréquence de base
• La fréquence maximale
• Le nombre de coeurs
• Type de coeur (haute performance, coeur efficace, avec ou sans Hyperthreading)
• La quantité de mémoire cache (L1, L2, L3)
• Absence/présence de composantes connexe (GPU, NPU, autres)

Processeurs Intel

La nouvelle série de processeur d'Intel, nommée Intel© Core™ Ultra, seconde série, comporte un peu moins d'une vingtaine de produit distinct suivant une nomenclature visant a comparer les processeurs d'Intel entre eux.

Chaque CPU est composé d'un numéro, suivi de drapeau optionnelles K, F or T.

• Si le numéro n'est pas suivi par un drapeau, on parle alors d'un processeurs de base fonctionnant à 65 Watts ;
• Si le numéro est suivi par le drapeau K, cela signifie que le CPU peut fonctionner à 125 Watts et être overclocké ;
• Si le numéro est suivi par le drapeau F, cela signifie que le CPU ne fournie pas le module graphique intégré: il sera obligatoire à la personne technicienne de fournie une carte graphique dédiée ;
• Si le numéro est suivi par le drapeau T, cela signifie que le CPU utilise peut de puissance, environ 35 Watts, parfait pour un ordinateur qui effectue des tâches simples.

Ainsi, un Intel Core Ultra 265KF est plus puissant en calcul qu'un Intel Core Ultra 245K, toutefois le premier processeur devra être combiné avec une carte graphique externe afin d'afficher quoi que se soit sur un moniteur, contrairement au second.

Processeurs AMD

Les processeurs AMD sont séparer en plusieurs familles, toutefois seuls les séries AMD Ryzen 9xxx et Threadripper 9xxx sont enfichable.

Pin d'un AMD Ryzen 9000 PCGuide - Two new Ryzen 9000 series gaming CPUs are reportedly on the way, but neither of them are X3D Pin d'un AMD Threadripper 9980X PCMag - AMD Ryzen Threadripper 9980X

La série AMD Ryzen 9xxx utilise le socket AM5, qui a été introduite en 2022 avec la série AMD Ryzen 7000. Contrairement à Intel qui change de socket toutes les deux générations en moyennes, AMD a tendance a garder leur socket pour une plus longue période. Toutefois, la série AMD Threadripper 9xxx utilise le socket sTR5. Il s'agit de processeur très couteux généralement réservé à des stations de travails à haute performance de simulation, ingénierie, édition vidéo 8K, etc.

AMD utilise un système de numérotation a quatre chiffre suivi de drapeau, tout comme Intel. Toutefois, les drapeaux ont des significations différentes:

• L'absence de drapeau signifie que le processeur est dans sa version de base ;
• Si le numéro est suivi par le drapeau X, on parle d'une version du processeur en version haute performance (eXtended performance, ou High Performance) ;
• Si le numéro est suivi par le drapeau 3D, on parle d'une augmentation considérable de la mémoire cache du processeur ;

La mémoire vive

À quoi ça sert ?

Lorsque vous démarré votre ordinateur, plusieurs choses se produise (voir Chapitre 3). Mais une chose très importante est qu'il n'y a pas de lien direct entre votre unité de stockage (disque dur) et votre processeur : ses deux composantes ne peuvent pas communiquer entre elle directement. En effet, le processeur peut demander au BIOS/EUFI d'aller chercher des données sur le disque dur, mais celui-ci devra les chargés en mémoire vive pour que le processeur puisse le lire.

La mémoire vive, ou RAM (Random Access Memory) est une mémoire éphémère : toutes les informations incluses dans la mémoire vive sera perdu lors d'un redémmarage. Le terme Random peut sembler étrange, et cela ne signifie pas que les données sont enregistrer de manière aléatoire : cela signifie que nous pouvons demander n'importe quelle adresse à n'importe quelle moment. Si vous trouvez que le terme a été mal choisi, vous n'êtes pas seule. Un meilleur nom aurait pu être Arbitrary Access memory.

DDR5

À l'heure actuelle, les ordinateurs Intel/AMD supporte la gamme de mémoire DDR5, ou Double-Data Rate. Le concept de DDR a été développer à la fin des années 90s et est toujours d'actualité, quoi que les fréquences ont augmenter considérablement. Un processeur et une chip en générale à besoins d'une horloge pour fonctionner, et utilise le front montant du signal pour synchroniser avec les autres composantes. La mémoire vive, quant à elle, utilise à la fois le front montant pour faire une série d'action, et le front descendant pour en faire d'autre.

En plus d'avoir une capacité de traitement doublé, la mémoire vive bénéficie du concept de canaux. Un système à deux canaux (dual channel) permet, en combinant deux barettes de mémoire vive qui le supporte, double le flos de données entre le processeur et les dites barettes.

MT/s, ou Méga-Transfert par seconde

Lorsque nous achetons des composantes informatiques tel la mémoire vive ou des unités de stockages, l'unité généralement utilisé pour leur capacité est l'octet. Comme spécifier plutôt, un octet représente le regroupement de 8 bit. Ainsi, si nous achetons 32 Go de mémoire vive, nous avons acheter 34 359 738 367 octets, ou 274 877 906 944 bits.

Lorsqu'on veut mesurer la vitesse de transfert entre la mémoire vive le processeur, on utilise le compte de Méga-transfert par seconde. Encore une fois, pourquoi rendre les choses simples quand on peut les compliquer : en fait, il y a une bonne raison dans ce contexte. En effet, quand nous achetons une barette de mémoire vive, nous allons voir quelques comme ceci :

• 32 Gio (2 x 16 Gio)
• DDR5 6000
• CL40-40-40-77
• AMD EXPO/Intel XMP

Le premier élément représente la capacité, en Gio. Dans ce contexte, nous avons 2 barrettes de 16 Gio. Le second élément réfère à la technologie (DDR5) ainsi que le nombre de méga-transferts qu'on peut atteindre. Donc pourquoi des méga-transfers ? Simple, chaque barrette mémoire possède un bus de transfert de données de 64 bits (8 octets). Si nous avons une seule barrette, on peut donc atteindre un débit théorique maximal de 48000 Mo par seconde. Mais avec deux barrettes, nous doublons le bus de transfert, qui devient 128 bits (16 octets). On double donc encore la bande passante, qui monte à 96000 Mo par seconde. Enfin, on peut exprimer cette unité en Mio comme étant environ 91553 MiB par seconde.

Les latences de la mémoire vive

Le troisième point, CL40-40-40-77 caractérises différentes latences qu'une barette de mémoire vive.

Ainsi, les quatres valeurs (40, 40, 40, 77) représente 4 différentes latences qui décrit notre module de mémoire vive. Voici une brève explication haut niveau de ce quelle représente :

• Le premier nombre (40) représente le nombre de cycle d'horloges requis pour lire dans une colonne spécifique de notre module mémoire.
• Le deuxième nombre (40) représente le nombre de cycle d'horloges requis pour ouvrir une ranger pour éventuellement y lire une colonne spécifique.
• Le troisième nombre (40) représente le nombre de cycle d'horloges requis pour fermer une ranger ouverte lorsqu'une nouvelle ranger est demandée.
• Le quatrième nombre (77) représente le nombre de cycle d'horloges minimale qu'une ranger doit ouverte (active) avant de pouvoir en activier une autre.

C'est description sont très succinct et ne sont pas importante à apprendre par coeur. Pour une personne technicienne, il faut simplement savoir que plus les nombres sont petits, plus rapide le module mémoire sera car les octets arrivent plus vites. Dans un contexte d'une station à haute performance ou pour un ordinateur dédié à jouer a des jeux vidéos, on voudra optimiser ses valeurs. Pour un poste utiliser pour faire de la comptabilité ou du traitement de texte, on peut probablement sauver un peu d'argent en utilisant une mémoire moins rapides en Méga-transferts et avec des latences peu optimisés.

AMD EXPO/Intel XMP

DDR5 est un standards technologiques définies par JEDEC, qui définissent des bandes passantes de 4800MT/s au plus. Les compangnies qui produisent les modules mémoires ont développer des technologies pour permettre d'atteindre des bandes passantes de 6000, voir même 8400MT/s. Comme elles sortent du standard, AMD et Intel on développer des technologies d'overclocking afin de permettre, avec une simple configuration dans votre BIOS/EUFI, d'atteindre les fréquences plus élevé.

Intel a mis en place une technologie nommé XMP (Extreme Memory Profile) qui garde en mémoire jusqu'à 5 profil d'exécution distinct pour répondre a différents types de besoins. Cette technologie est toutefois propriétaire à Intel.

Toutefois, AMD a produit une technologie open-source nommé EXPO (Extended Profiles for overclocking) qui effectue grossièrement la même chose que XMP. Cette technologie, malgré sa nature ouverte, est quand même calibré pour la série de processeur sur socket AM5.

Le bloc d'alimentation

Toutes les composantes d'un ordinateur consomme de l'électricité. Carte mère, processeur, mémoire et autres composants nécessite un certain niveau de puissance, mesuré en Watt.

Format et compatibilité

La grande majorité des blocs d'alimentations, ou PSU (Power Supply Unit) en vente utilise le standard ATX pour les ordinateurs communs, ou SFX/SFX-L pour les petits ordinateurs généralements utilisées pour alimenter des cartes Mini-ITX.

Standards ATX

De nos jours, il n'est pas rare d'utiliser des composantes nécessitant la version 3.0/3.1 d'ATX en regard au PSU. Ceux-ci sont en mesure de fournir une alimentation soutenue en a des composants nécessitants une grande charges électrique tel les cartes graphiques.

Puissance nominale

Cette partie est très importante, et elle réfère à la puissance nominale, en watts, que notre PSU pourra théoriquement fournir à nos diverses composantes. Il est raisonnablement important de prévoir un jeu supplémentaire pour être en mesure de répondre aux besoins futures - ajout ou modifier les composantes internes ou externes.

L'efficacité 80 Plus

Un PSU ne sera jamais efficace à 100 % : un PSU de 1200W va fournir 1200 watts de puissance à nos composants, toutefois elle va en consommer plus. Cette valeur peut-être très grande selon le niveau d'efficacité standardisé 80 Plus.

Prenez note que l'exemple du tableau 2 montre une simulation pour un PSU qui délivre ça maximale. Il est important de comprendre qu'en règle général, la meilleure efficacité se trouve à une charge d'environ 50%. En effet, un titanium peut atteindre une efficacité de 94% dans ce contexte.

Règle générale, il tout a fait acceptable d'utiliser le niveau Gold car il correspond à un bon niveau d'efficacité sans avoir a payer une somme importante. Toutefois, il est peut-être judicieux d'acheter un meilleur niveau dans un environnement ou l'electricité coûte plus chère. En effet, un kWh au Québec étant sous la barre des 10¢, le plus bas coût en Amérique du Nord, comparativement à 37¢ du kWh dans l'état du Massachussets, on a de quoi à se réjouïr!

Modularité

Un PSU peut être vendu avec tous les cables directements soudés à l'intérieur du PSU, partiellement soudé avec des connecteurs que l'on peut connecter des cables nous-même, et finalement complètement remplis de connecteurs que l'on peut connecter avec nos câbles.

Le principale avantage d'avoir une modularité complète est l'aissance de placé nos câbles où l'on souhaite et éviter d'avoir plusieurs câbles coller l'un sur l'autre. Toutefois, il y a un coût : plus un PSU est modulable, plus il aura tendance à coûter chère.