Introduction

Dans ce chapitre, nous aborderons certains composants internes à la carte mère, plus précisément les éléments de gestion de l'alimentation, le concept de microgiciel (BIOS et UEFI) ainsi que la mémoire CMOS, le tout permettant un démarrage sain de l'ordinateur quand tout se passe bien.

Le PMC

Le Power Management Controller est responsable de surveiller le bouton power. Lorsque la personne utilisatrice appuie dessus, elle ferme le circuit électrique contrôlé par le PMC, qui pourra donc réagir en avertissant le bloc d'alimentation. Ce dernier va alors fournir une tension à chacun des connecteurs. Lors de cette étape, il faut que le bloc d'alimentation attende quelques centaines de millisecondes afin de laisser passer les courants transitoires (transient), phénomène qui survient lorsqu'un composant électrique démarre ou s'active.

Une fois le délai de grâce écoulé, les demandes en courant devraient s'être stabilisées. Si c'est le cas, le bloc d'alimentation envoie un signal indiquant qu'il est fonctionnel et optimal, généralement appelé le signal POWER-GOOD. Le PMC va donc indiquer au chipset qu'il peut réveiller le processeur et démarrer le microgiciel. Dans le cas contraire, le bloc d'alimentation se met en protection et coupe l'alimentation, afin d'éviter qu'un court-circuit n'endommage les composants.

Microgiciel (firmware)

Le microgiciel est un programme spécialisé, installé dans une puce de type mémoire morte (ROM, ou read-only memory), qui permet l'initialisation du composant qui l'héberge. On en retrouve partout : les cartes mères, les unités de stockage en tout genre, les cartes graphiques, etc.

Sur la carte mère, le microgiciel peut être de deux types : soit il s'agit d'un BIOS (Basic Input Output System), une vieille technologie pratiquement disparue, soit de l'UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), une technologie plus récente offrant beaucoup de fonctionnalités supplémentaires.

De l'appui sur le bouton à Windows !

Voici les différentes étapes que franchit un ordinateur pour passer d'un état éteint à un système d'exploitation chargé et prêt à l'emploi.

1. La personne utilisatrice appuie sur le bouton Power On, qui ferme un circuit connecté au PMC
   1. Le PMC détecte la requête, puis demande au bloc d'alimentation de s'allumer
   2. Le bloc d'alimentation s'allume, puis attend une période de grâce — quelques centaines de millisecondes — afin de s'assurer que les tensions et les courants se stabilisent
   3. Si tout est stable, le bloc d'alimentation envoie un signal POWER-GOOD au PMC
   4. Le PMC envoie un signal au chipset indiquant que tout est prêt
2. Chargement et exécution du microgiciel
   1. Le chipset réveille le processeur
   2. Le chipset démarre la séquence du POST (Power-On Self-Test)
      1. Test du bus système et des connecteurs d'extension
      2. Test de la carte graphique (générique)
      3. Test de la mémoire vive
      4. Test des périphériques de stockage de masse
      5. Configuration des composants Plug and Play (USB)
      6. Chargement des pilotes de périphérique génériques
   3. Recherche de l'unité de stockage d'amorçage (bootstrap loader)
   4. Recherche d'un secteur d'amorçage sur l'unité de stockage de masse (MBR pour le BIOS, GPT pour l'UEFI)
   5. Chargement du noyau (kernel) du système d'exploitation en mémoire vive
   6. Le programme de chargement va, par la suite, donner le contrôle au système d'exploitation. À cette étape, si une erreur survient, elle n'est probablement pas due à la carte mère
3. Chargement du système d'exploitation
   1. Initialisation du noyau ; à ce point, le système d'exploitation prend le contrôle de notre ordinateur
   2. Vérification, par le système d'exploitation, de la compatibilité des composants présents (chargement des pilotes spécialisés)

Le bouton Power n'est pas un interrupteur comme celui des lumières d'un local. En effet, le PMC est le système intelligent qui décode notre intention : démarrer l'ordinateur s'il est éteint, lancer une requête d'arrêt si nous appuyons brièvement dessus, ou encore forcer l'arrêt si nous le maintenons enfoncé.

Quand un test échoue : lire les signaux du démarrage

C'est bien agréable quand tout va bien, mais que se passe-t-il si nous avons un problème durant ces différentes étapes ? Le microgiciel interrompt alors le démarrage à l'étape problématique, et rien de ce qui suit ne sera exécuté. Votre machine semble allumée, mais l'écran peut rester vide ou afficher un message mystérieux. On comprend en effet que le microgiciel ne peut pas toujours communiquer par le moniteur si le démarrage échoue avant l'initialisation du circuit graphique. Pour contourner ce problème, différentes approches sont utilisées par les fabricants de cartes mères.

Le plus ancien de ces moyens de diagnostiquer un problème durant le démarrage est sonore. La carte mère peut être reliée à un petit haut-parleur, parfois soudé directement sur la carte, parfois à brancher sur les broches du panneau avant. Un seul bip court est le code de succès : il signifie généralement que tout s'est bien passé. Toute autre séquence est un code d'erreur : le nombre de bips, leur durée et les pauses qui les séparent désignent l'étape qui a échoué. Malheureusement, il n'existe aucun code d'erreur universel. Un même nombre de bips ne veut pas dire la même chose d'un microgiciel à l'autre, ni même, parfois, d'un modèle à l'autre chez un même fabricant. Ne cherchez donc pas à les apprendre par cœur : notez précisément ce que vous entendez, puis consultez la documentation de votre carte mère.

Haut-parleur piézoélectrique hackster.io - How to Use a Buzzer or Piezo Speaker

Les cartes mères récentes ont largement remplacé le haut-parleur par un petit groupe de témoins lumineux (LED), souvent au nombre de quatre, placés directement sur celle-ci. Chacun représente une grande étape du démarrage. Leur comportement varie d'un fabricant à l'autre : certains témoins s'allument l'un après l'autre et s'éteignent à mesure que chaque étape est franchie, alors que d'autres passent au vert lorsque l'étape réussit et au rouge en cas d'erreur. Dans tous les cas, c'est le témoin resté allumé qui identifie l'étape problématique. Chaque fabricant a son propre nom pour ce groupe de témoins, mais le principe ne change pas : consultez la documentation de votre carte mère pour en connaître l'interprétation exacte.

Témoin de diagnostic allumé sur une carte mère ShiMeta - Red Light on Motherboard: Causes and Fixes

Certaines cartes mères vont encore plus loin et intègrent un petit afficheur à deux caractères sept segments. Il présente un code, écrit en hexadécimal, qui change à chaque étape franchie. Au démarrage, les codes défilent beaucoup trop vite pour être lus, et c'est parfaitement normal : ce qui vous intéresse, c'est le code sur lequel l'afficheur se fige. Il vous donne l'étape exacte où le démarrage s'est arrêté, avec bien plus de précision que les témoins lumineux. Encore une fois, la correspondance entre les codes et les étapes se trouve dans la documentation de votre carte mère.

Afficheur à sept segments ASUS ROG - New Z790 motherboards from ROG

L'ordinateur portable, lui, utilise souvent le voyant d'alimentation ou celui du verrouillage des majuscules (Caps Lock) : ce dernier se met à clignoter selon une séquence précise, parfois accompagnée de bips. Observez la séquence, puis consultez la documentation — la correspondance est propre au fabricant, et souvent au modèle exact de votre appareil.

Parfois, la situation est plus grave : la carte mère elle-même est morte, ou en court-circuit. Une carte peut très bien avoir été endommagée par une surtension, mais le court-circuit, lui, est souvent une erreur de montage. Il suffit d'une vis d'espacement de trop, ou mal placée, pour que la carte touche directement le panneau du boîtier. Le signe classique, c'est un ordinateur dont les ventilateurs démarrent pendant quelques instants, puis s'arrêtent net — le bloc d'alimentation se met en protection avant que quelque chose ne brûle.

Devant l'une ou l'autre de ces situations, une démarche méthodique vaut mieux que la mémoire. Voici comment procéder :

1. Notez, le plus précisément possible, ce que la machine fait et ce qu'elle ne fait pas ;
2. Cherchez la signification des signaux, s'il y en a, dans la documentation de votre carte mère ou de votre appareil ;
3. Ramenez l'ordinateur à sa configuration minimale : une seule barrette de mémoire vive, aucune carte d'extension, aucun périphérique superflu (USB) ;
4. Réinstallez chaque composant dans son connecteur : un module mal enfoncé est une cause étonnamment fréquente ;
5. Ne changez qu'une seule chose à la fois et redémarrez entre chaque essai : c'est la seule façon de savoir ce qui a réglé le problème.

L'organisation d'une unité de stockage

Afin de charger le système d'exploitation en mémoire vive, le microgiciel doit être en mesure de communiquer avec les unités de stockage de masse et d'y lire des données, peu importe la technologie (M.2, SATA). Les deux types de microgiciel sont en mesure de le faire ; ils ont toutefois une approche fortement différente.

Une unité de stockage est une très longue suite de secteurs numérotés. Elle ne fournit pas, d'elle-même, une manière de savoir où se trouve un fichier spécifique. C'est le rôle de la table de partitionnement : une petite table des matières, écrite au tout début de l'unité par le système d'exploitation, qui déclare « du secteur X au secteur Y, c'est telle partition ». Sans elle, vos données peuvent toujours se trouver sur l'unité de stockage, mais votre système d'exploitation ne sait pas comment les retrouver. C'est d'ailleurs pour cette raison qu'un formatage rapide prend deux secondes : on réécrit la table, on ne touche pas aux données.

La plus ancienne de ces tables s'appelle le MBR (Master Boot Record), et il tient dans les 512 premiers octets de l'unité de stockage. On y trouve deux choses : un petit bout de code que le BIOS exécute pour lancer le démarrage du système d'exploitation, et la liste des partitions elle-même. Le MBR a deux limites qu'on ne peut pas contourner : il ne peut pas décrire plus de quatre partitions, et il ne peut pas gérer une unité de stockage de plus de 2,2 To environ. Aujourd'hui, une unité de 4 To n'est pas rare, surtout du côté des disques durs magnétiques, et on en trouve qui dépassent les 30 To. Dans un système utilisant uniquement MBR, tout ce qui se trouve au-delà de la limite est tout simplement inaccessible. Bien que le MBR ait été développé à l'origine pour le BIOS, l'UEFI offre un mode de compatibilité permettant de l'utiliser. Sachez toutefois que plusieurs fonctionnalités seront perdues.

Comme les limites du MBR sont importantes, une solution a dû être apportée. Heureusement, plusieurs entreprises se sont réunies pour créer un standard permettant de résoudre ces problèmes.

La réponse porte le nom de GPT (GUID Partition Table), et elle est arrivée avec l'UEFI. Elle décrit chaque partition avec des adresses sur 64 bits plutôt que 32, ce qui repousse le plafond à environ 9,4 zettaoctets. Quant aux 128 partitions que Windows accepte par unité de stockage, c'est une limite du système lui-même, pas de GPT. D'ailleurs, Linux peut en gérer 256. La table GPT offre également une redondance, au cas où le secteur qui la contient serait endommagé.

Le GPT apporte avec lui une partition nommée l'ESP (EFI System Partition). C'est une petite partition, d'une centaine de mégaoctets, créée automatiquement lors de l'installation du système d'exploitation. On y range les fichiers d'amorçage, ceux qui se terminent par .efi, et c'est là que l'UEFI ira les chercher. Cette technologie est nettement supérieure à celle du BIOS : le code d'amorçage n'est plus coincé dans 512 octets au tout début de l'unité, il vit maintenant dans une vraie partition, avec un vrai système de fichiers que l'UEFI comprend, où l'on peut déposer autant de chargeurs qu'on le souhaite.

UEFI, une technologie plus souple

L'UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) est beaucoup plus complexe et possède des capacités ressemblant à celles d'une version miniature d'un système d'exploitation. En effet, le BIOS effectue ses tâches, mais lorsque vient le temps de démarrer votre système d'exploitation, tel que Windows, il suit une procédure simple avec laquelle il va charger les 512 premiers octets du MBR. Il n'y a aucune validation ni compréhension derrière. L'UEFI, quant à lui, est en mesure de lire la partition ESP, de trouver le fichier d'amorçage permettant de charger le système d'exploitation (se terminant en .efi), d'effectuer des tâches de validation et de sécurité, puis de le démarrer correctement.

Ainsi, l'UEFI est plus qu'un simple programme sur une mémoire morte : il s'agit d'une spécification ouverte et standardisée que l'ensemble des entreprises peuvent implémenter (c'est-à-dire programmer à leur manière). On y retrouve des pilotes de périphériques génériques permettant d'utiliser clavier, souris et une interface graphique plus évoluée. Le standard permet de réserver une partie d'une unité de stockage afin d'y ajouter des applications, telles qu'un outil de restauration, un utilitaire de test de mémoire et, bien sûr, le chargeur de système d'exploitation. On peut également :

• gérer des périphériques de stockage de plus de 2,2 To ;
• accéder à des fonctionnalités réseau ;
• tester les composants en parallèle plutôt qu'un par un comme le faisait le BIOS, ce qui accélère le POST.

La sécurité au démarrage

Secure Boot

Lorsqu'il chargeait les 512 premiers octets d'une unité en MBR, le BIOS ne vérifiait absolument rien. Un programme malveillant qui réussissait à s'y installer démarrait donc avant le système d'exploitation, et par conséquent avant l'antivirus. Ce programme avait alors la machine pour lui seul, et pouvait se rendre à peu près invisible pour tous les logiciels lancés ensuite.

C'est à ce problème que répond le démarrage sécurisé, ou Secure Boot. L'UEFI refuse d'exécuter un chargeur d'amorçage qui n'est pas signé numériquement par une autorité qu'il reconnaît. Le microgiciel conserve pour cela une liste de signatures autorisées, et vérifie chaque fichier .efi avant de le lancer.

Une signature numérique, c'est l'équivalent d'un sceau apposé sur un fichier par son auteur. Elle ne cache rien, mais elle prouve l'identité de la personne qui a produit le fichier et le fait que personne n'y a touché depuis. Modifiez un seul octet du chargeur d'amorçage, et la signature ne concorde plus. Le programme malveillant dont nous parlions se trouve ainsi bloqué avant même d'avoir pu s'exécuter.

TPM (Trusted Platform Module)

L'autre pièce dont on parle beaucoup depuis l'arrivée de Windows 11 s'appelle le TPM, qui en est aujourd'hui à sa version 2.0. On peut se l'imaginer tel un coffre-fort : une petite puce dédiée, distincte du processeur, qui garde des clés de chiffrement à l'abri. Le système d'exploitation lui demande de déchiffrer quelque chose et reçoit le résultat, mais la clé de chiffrement reste privée et inaccessible dans le circuit TPM, hors de portée de tout logiciel qui s'exécute sur la machine.

À quoi sert-il, ce coffre-fort ? Sur Windows, c'est pour BitLocker, le chiffrement d'unité de stockage intégré au système. La clé qui la déchiffre est confiée au TPM, qui ne la libère que si la machine démarre dans l'état exact où elle se trouvait au moment du chiffrement. C'est ce qui rend l'unité de stockage inutilisable dès qu'on la sort de son ordinateur pour la brancher ailleurs. Windows Hello — la reconnaissance faciale et le code NIP de session — s'appuie sur la même puce.

L'UEFI permet également de définir un mot de passe sur votre ordinateur afin d'empêcher un intrus d'y faire des modifications. C'est une protection utile en entreprise ou dans un établissement scolaire. Alors que les anciennes cartes UEFI permettaient de le réinitialiser facilement, des mesures plus strictes ont été développées depuis, par exemple devoir contacter le fabricant avec une preuve d'achat.

Déterminer le type de microgiciel

Maintenant que vous connaissez la différence entre le BIOS et l'UEFI, lequel des deux votre ordinateur utilise-t-il ? La procédure suivante vous montre où lire l'information sous Windows.

Comment accéder au microgiciel ?

Selon le type de BIOS que vous avez, il est possible d'y accéder de différentes façons, qui varient d'une carte mère à l'autre. Lors du démarrage de votre ordinateur, portez une attention particulière aux messages présentés : généralement, la touche à utiliser est inscrite pendant un court instant. Les touches les plus communes sont les touches [F2], [F10] ou [Delete].

Parfois, la carte mère n'affiche aucun écran de démarrage, ou celui-ci défile trop rapidement pour qu'on puisse y lire quoi que ce soit. Consultez alors la documentation de votre appareil.

Mise à jour du microgiciel

Lorsque l'on parle de mettre à jour, ou de flasher son microgiciel, il ne s'agit pas de modifier les configurations dans l'interface de ce dernier : on parle de mettre à jour le microgiciel lui-même. Nous avons déjà abordé le concept de mémoire morte, ou Read-Only Memory (ROM). Comment pouvons-nous mettre à jour une mémoire que nous ne pouvons que lire ? Il fut un temps où le microgiciel résidait réellement dans une mémoire en lecture seule, donc impossible à modifier ; les puces de mémoire morte ont depuis été remplacées par des composants électroniques que l'on peut reprogrammer. On parle alors d'EPROM, d'EEPROM et de leurs variantes.

Ce type de technologie doit tout d'abord effacer la mémoire morte en faisant passer à 1 l'ensemble des bits qui s'y trouvent. Une fois cette étape terminée, le système de mise à jour bascule à 0 les bits qui doivent l'être. Sachez que cette procédure est dangereuse : dans l'éventualité où le système perd son alimentation avant la fin de la programmation, la carte mère ne pourra plus être utilisée. On dira alors qu'elle est bricked, ce qui signifie que notre ordinateur est maintenant aussi utile qu'une brique.

Il existe quelques raisons pertinentes pour mettre à jour un microgiciel :

• Permettre la prise en charge d'une nouvelle génération de processeurs ;
• Offrir de nouvelles optimisations mémoire ;
• Atteindre les performances maximales de nouveaux périphériques, tels que les unités NVMe ou les cartes d'extension PCIe ;
• Résoudre des bogues connus survenant dans certaines circonstances ;
• Mettre à jour le microcode du processeur ;
• Résoudre des problèmes liés à la gestion de la puissance utilisée par le processeur ;
• Atténuer des vulnérabilités matérielles connues (Meltdown et Spectre) ;
• Mettre à jour les certificats de chiffrement pour la technologie Secure Boot ;
• Rendre disponibles de nouvelles fonctionnalités, telles que Resizable BAR et TPM 2.0.

Comment s'y prendre

La première étape est d'identifier correctement votre carte mère : son nom et sa version seront souvent nécessaires. Une fois cette information en main, rendez-vous uniquement sur le site Web du fabricant et cherchez-y la dernière version du microgiciel qui répond le mieux à vos besoins. Prenez aussi le temps de lire les notes qui accompagnent la version. Elles disent ce qui change, mais surtout, elles préviennent parfois qu'il faut installer une version intermédiaire avant de passer à la plus récente. Sauter cette étape, c'est courir après le bricked dont nous venons de parler.

Une fois le fichier téléchargé, copiez-le sur une clé USB, généralement formatée en FAT32. Redémarrez ensuite votre ordinateur pour accéder au microgiciel : vous y trouverez, dans une section souvent nommée Tools (outils), un programme de mise à jour. Suivez les étapes demandées et consultez la documentation de votre carte mère en cas de doute.

Quelle que soit la méthode, les mêmes précautions s'appliquent :

• Assurez-vous que la machine ne peut pas perdre le courant : un portable branché sur le secteur avec une batterie chargée, une tour sur un onduleur si vous en avez un ;
• N'interrompez jamais l'opération, même si elle vous semble longue ou figée ;
• Attendez-vous à plusieurs redémarrages et à de longues secondes d'écran noir : c'est normal ;
• Sachez que vos réglages seront parfois remis à leur valeur par défaut : notez ceux auxquels vous tenez avant de commencer ;
• Vérifiez la présence du chiffrement BitLocker avant de vous lancer, pour les raisons vues plus haut.

Réinitialisation du microgiciel

Lorsqu'on parle de réinitialiser notre microgiciel, il ne s'agit pas d'en réinstaller la version, telle que présentée à la section précédente : il s'agit plutôt de remettre ses configurations à l'état par défaut. On dira souvent Factory Reset. Cela signifie que tous les réglages effectués dans notre microgiciel seront perdus. On effectue cette manœuvre lorsque notre système devient instable.

Trois approches s'offrent à vous pour effectuer cette réinitialisation :

• Si vous êtes en mesure d'atteindre votre microgiciel, il existe généralement une option qui permet de revenir aux configurations initiales (Setup Defaults) ;
• Éteignez l'ordinateur et débranchez le câble d'alimentation, puis ouvrez le boîtier et retirez la pile du CMOS (généralement ronde). Appuyez ensuite sur le bouton d'alimentation et maintenez-le enfoncé pendant environ 10 à 15 secondes afin de décharger l'énergie restante dans les condensateurs. Privée de courant, la mémoire CMOS se réinitialise, ce qui remet votre microgiciel à l'état de base. Remettez enfin la pile en place, refermez le boîtier et rebranchez l'alimentation ;
• Ouvrez votre boîtier et, à l'aide de la documentation de votre carte mère, identifiez le cavalier (jumper) qui permet de faire la réinitialisation du microgiciel. Changez-le de position et redémarrez votre ordinateur. Au démarrage, vous entrerez directement dans le microgiciel, et ce même si vous aviez configuré un mot de passe. On vous invite à suivre les procédures incluses dans la documentation de votre carte mère afin de finaliser la réinitialisation.

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Votre ordinateur a besoin de conserver quelque part les différents paramètres que vous avez configurés dans votre microgiciel. Nous avons appris que ce dernier est installé sur une puce dite mémoire morte, qui est en mode lecture seulement : on ne peut pas la modifier facilement. C'est pour cette raison qu'une autre puce, le CMOS, a été ajoutée pour répondre à ce besoin.

Le CMOS est une mémoire éphémère, dans le sens où elle a besoin d'être constamment alimentée afin de conserver ses données, un peu comme la mémoire vive. Toutefois, on l'utilise dans un contexte où nous désirons que ses données soient conservées en permanence. Dans cette situation, les cartes mères ont dû ajouter une pile, généralement ronde, qui permet justement d'alimenter cette mémoire. Heureusement, celle-ci ne nécessite qu'une infime puissance : une telle pile peut facilement durer plusieurs années avant de nécessiter son remplacement.

Ainsi, les informations qu'elle garde sont :

• Date et heure ;
• Configuration du processeur :
  • Activation des extensions de virtualisation ;
  • Microcode utilisé ;
  • Configuration de surcadençage ;
• Configuration des unités de stockage de masse ;
• Séquence d'amorçage ;
• Gestion de l'alimentation.

Quand la pile rend l'âme

Une pile dure des années, mais elle ne dure pas éternellement, et sa fin de vie produit des symptômes si caractéristiques que vous apprendrez vite à les reconnaître. Le plus parlant est l'horloge : l'ordinateur redémarre avec une date fantaisiste, souvent celle de la fabrication de la carte mère. Viennent ensuite les réglages du microgiciel qui reviennent à leur valeur par défaut à chaque allumage, la séquence d'amorçage qu'il faut reconfigurer sans cesse, et parfois un message au démarrage annonçant une erreur de CMOS et vous invitant à entrer dans le microgiciel.

Le plus déroutant, ce sont les conséquences indirectes, celles qu'on ne rattache pas spontanément à une pile de quelques dollars. Une machine dont la date est erronée n'arrive plus à valider les certificats des sites web : le navigateur affiche des avertissements de sécurité sur des sites parfaitement légitimes. L'ouverture de session peut échouer sur un réseau d'entreprise, et certaines applications refusent carrément de démarrer. Devant ce genre de comportement, prenez le réflexe de regarder l'horloge avant toute autre chose.

Un détail explique par ailleurs pourquoi le problème apparaît souvent d'un coup, sans prévenir. Souvenez-vous de la tension de veille : tant que l'ordinateur reste branché, c'est le bloc d'alimentation qui alimente le CMOS, et la pile ne sert à rien. C'est le jour où l'on débranche la machine — un déménagement, un orage, une panne de courant — que la pile épuisée se révèle.

Le remplacement, lui, n'a rien de sorcier sur un ordinateur de bureau : la pile est une CR2032, une pièce de monnaie de quelques dollars qu'on trouve en pharmacie, et elle se retire avec un ongle. Sur un portable, c'est une autre histoire : elle est parfois soudée, enveloppée dans un ruban et enfouie sous la carte mère. Dans les deux cas, retenez que le remplacement remet le microgiciel à ses valeurs par défaut : notez vos réglages avant, et pensez au chiffrement BitLocker.

Le microgiciel au-delà de la carte mère

Nous avons parlé du microgiciel de la carte mère comme s'il était le seul, parce que c'est celui qui commande le démarrage. Il est pourtant loin d'être unique. Dans un ordinateur ordinaire, il y en a facilement une vingtaine.

Votre unité de stockage a le sien, et il est bien plus qu'un accessoire : c'est lui qui décide où écrire les données, qui répartit l'usure des cellules d'un SSD, et qui met de côté les secteurs défaillants. Votre carte graphique a le sien, chargé bien avant que le pilote de Windows n'entre en scène. Le clavier, la souris, le moniteur, la caméra, le lecteur d'empreintes, le contrôleur réseau, le routeur au bout du câble, l'imprimante au bout du couloir : tous embarquent un petit programme gravé dans une mémoire, et tous peuvent recevoir une mise à jour.

Ces mises à jour ne sont pas cosmétiques. Un défaut dans le microgiciel d'un SSD peut faire disparaître des données ou immobiliser l'unité après un certain nombre d'heures de fonctionnement ; le cas s'est produit plus d'une fois, chez de grands fabricants, et le correctif était une mise à jour du microgiciel. Les mêmes règles s'appliquent alors : on télécharge chez le fabricant, on ne coupe pas le courant, et on n'y touche que si l'on a une raison de le faire.

Retenez surtout le principe, parce qu'il vous servira bien au-delà de ce cours : dès qu'un appareil contient une puce, il contient du logiciel, et ce logiciel peut être défectueux, vulnérable ou périmé. Devant un problème matériel qui résiste à toutes les explications, la question « est-ce que le microgiciel de ce composant est à jour ? » fait partie des premières à se poser.

Unités de mesure des données informatiques

Le chapitre 1 vous a brièvement présenté les différentes unités utilisées en informatique pour exprimer la taille des données. Selon que l'on parle de mémoire vive, d'espace sur une unité de stockage ou de bande passante sur une connexion réseau, les conventions varient : rien n'a jamais été véritablement standardisé.

Le bit, l'information insécable en informatique

Le bit, qui porte le même nom en anglais, représente la plus petite unité de données en informatique. On ne peut pas le diviser en plus petites parties, tout comme l'électron en physique, une particule élémentaire que l'on ne peut décomposer davantage. Cette unité peut prendre une des deux valeurs suivantes : 0 ou 1.

Cette unité est généralement utilisée dans le contexte des connexions réseau et d'Internet. En effet, lorsque vous voyez l'expression 400 Mb/s, cela signifie que votre connexion peut transférer 400 mégabits par seconde.

L'octet, un peu plus manipulable

Comme le bit ne peut pas représenter beaucoup d'information, il a été décidé d'utiliser un ensemble de 8 bits pour former ce qu'on appelle un octet (byte en anglais). Depuis l'arrivée de l'IBM PC en 1981, on s'en sert pour représenter des caractères textuels (lettres, chiffres, caractères spéciaux) au moyen du standard ASCII étendu, qui dérive de l'ASCII : ce dernier n'utilisait que sept bits et ne représentait que les caractères de l'anglais.

Avec 8 bits, nous sommes en mesure de représenter :

• des valeurs entières non signées entre 0 et 255 ;
• des valeurs entières signées entre -128 et 127 ;
• 256 caractères dans une page ASCII étendu, tel que ISO-8859-1.

L'octet dans les unités de stockage de masse

Dans les unités de stockage telles que les NVMe, les SSD et même les disques durs rotatifs, on utilise les préfixes du système international pour exprimer plus simplement la capacité disponible. En effet, un disque de 1 To s'écrirait autrement 1 000 000 000 000 octets. Voici un petit rappel des préfixes standardisés :

• k, ou kilo, représente 10³ : un petit fichier C++
• M, ou méga, représente 10⁶ : un fichier Word
• G, ou giga, représente 10⁹ : la taille de la mémoire vive
• T, ou téra, représente 10¹² : la taille des unités de stockage
• P, ou péta, représente 10¹⁵ : atteignable avec les cassettes de copies de sauvegarde
• E, ou exa, représente 10¹⁸ : l'ensemble de la production audiovisuelle humaine (films, musique)
• Z, ou zetta, représente 10²¹ : on estime à environ 230 Zo l'ensemble des données numériques produites par l'humanité
• Y, ou yotta, représente 10²⁴ : un seuil que l'on devrait franchir vers 2030, principalement en raison des données générées par l'intelligence artificielle

Ainsi, une unité de stockage sera généralement vendue avec ces préfixes, mais lorsque vous consulterez sa taille réelle dans votre système d'exploitation, vous constaterez que le nombre affiché n'est pas le même. C'est ici que les préfixes binaires entrent en scène.

L'octet dans la mémoire vive

Alors que les unités de stockage emploient le Système international d'unités, certains composants préfèrent la valeur 1024 à 1000 : on recourt alors au système de préfixes binaires.

Ce système de préfixes binaires ajoute un i entre le préfixe international et l'unité (octet), et change un peu le nom :

• Kio, ou kibioctet, représente 2¹⁰ : 1 024 octets
• Mio, ou mébioctet, représente 2²⁰ : 1 048 576 octets
• Gio, ou gibioctet, représente 2³⁰ : 1 073 741 824 octets
• Tio, ou tébioctet, représente 2⁴⁰ : 1 099 511 627 776 octets
• Pio, ou pébioctet, représente 2⁵⁰ : 1 125 899 906 842 624 octets
• Eio, ou exbioctet, représente 2⁶⁰ : 1 152 921 504 606 846 976 octets
• Zio, ou zébioctet, représente 2⁷⁰ : 1 180 591 620 717 411 303 424 octets
• Yio, ou yobioctet, représente 2⁸⁰ : 1 208 925 819 614 629 174 706 176 octets