Comment fonctionne un ordinateur

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Jusqu’ici je me suis contenté de faire des articles sur l’informatique et la sécurité sans jamais me pencher sur le fonctionnement concret des ordinateurs. Et puis j’ai eu envie de me mettre à l’assembleur pour faire du cracking et donc je me suis dit qu’avant tout j’allais faire cet article sur le fonctionnement d’un ordinateur histoire de poser les bases.

Donc, qu’est ce qu’un ordinateur ?

Un ordinateur est une machine électronique programmable qui fonctionne par la lecture séquentielle d’un ensemble d’instructions, organisées en programmes, qui lui font exécuter des opérations logiques et arithmétiques sur des chiffres binaires.

-Wikipédia

Accurate.

Pour trouver l’origine du mot ordinateur il faut revenir en 1955 lorsque IBM France débutait la conception de leurs premiers ordinateurs. Ici il faut comprendre l’ordinateur comme étant un objet qui ordine (ordonne) les données. D’ailleurs vous pourrez lire la lettre à l’origine de ce mot ici.

Le premier ordinateur à disque dur a été développé par IBM en 1956 et s’appelait l’IBM RAMAC 305. C’était une machine énnnooorrmme…

ramac

Les processeurs étaient lents, la mémoire vive coûtait une blinde mais bon le principe était là. Ensuite est né Windows (avril 1975) puis Apple (janvier 1984). Aujourd’hui nos processeurs possèdent 2, 8, 16 cœurs, nos PC’s ont en moyenne 4 Go de RAM… Enfin bref il y a eu une véritable innovation et progression dans ce domaine en quelques décennies.

Rentrons dans le vif du sujet, comment fonctionne un ordinateur ? La première chose à savoir c’est que la plus petit unité de base manipulable est le bit. La seconde chose à comprendre c’est que l’ordinateur ne comprend que le langage binaire. Pour lui, tout est une alternance de 1 et 0. Les lettres que vous tapez sur votre clavier sont transmises en binaire, vos données sont lues en binaire, même le CD que vous gravez est en binaire.

Eh oui, en fait quand vous gravez un CD votre graveur va tout simplement faire fondre une fine couche de matière présente sur votre disque ce qui aura pour résultat de créer une alternance de creux et de plat (de 0 et de 1).

gravure.png

Au niveau électrique cette alternance de 0 et de 1 se traduit par une différence d’intensité électrique. Si c’est un 1 alors il y a un signal électrique. Si c’est un 0 alors il n’en a pas.

binaire

Donc un bit a deux valeurs possibles : 0 et 1.
Si nous pouvons manipuler 2 bits alors nous aurons en tout quatre possibilités : 00, 01, 10, 11.
Si nous pouvons manipuler 3 bits alors nous aurons en tout huit possibilités : 000, 001, 011, 111, 110, 100, 101, 010.

Pour les plus observateurs vous aurez remarqué que nous avons un facteur 2^n avec n le nombre de bits disponibles.

On appelle un octet un ensemble de huit bits codant une information. C’est avec un octet que l’on peut coder une lettre ou un chiffre par exemple.

Il y a donc un facteur 8 entre les bits et les octets. Avec un octet (8 bits) nous avons 2⁸ = 256 possibilités différentes. Le nombre 175 est codé de cette manière en binaire : 10101111

Concernant les capacités de stockage, 1000 octets = 1 Mega octet, 1000 Mega octets = 1 Giga octet, 1000 Giga octets = 1 Terra octet etc…


Un ordinateur est composé d’une carte mère, de plusieurs cartes filles (barrettes de mémoires, cartes d’extension), de périphériques internes (mémoire de masse…) et de périphériques externes (clavier, souris, écran…). Nous allons nous intéresser seulement aux composants de la carte mère (et le disque dur) puisque ce sont les éléments les plus importants.

Voici une carte mère :

carte mère.png
Crédit @PCloisir

La carte mère est la base de l’ordinateur. C’est elle qui va transmettre l’information dans tous les composants de l’ordinateur. Plusieurs composants sont présents :

-La socket est la connectique sur laquelle nous allons placer le processeur.

-Le chipset gère la transmission de données entre les différents composants de la carte mère. Il est généralement divisé en deux parties : le northbridge qui gère les communications entre le microprocesseur et les périphériques rapides (mémoire vive par exemple) et le southbridge qui gère les communications entre le microprocesseur et les périphériques lents (clavier, souris…).

-Les slots mémoire dual sont les emplacements ou l’on place nos barrettes de mémoire vive (RAM) qui servent à stocker les données temporaires utilisées par votre PC. Prenons un exemple, vous êtes en train d’écrire du code. Vous avez écris 500 lignes, le code est fonctionnel mais vous avez oublié d’enregistrer votre travail et vous avez éteint votre ordinateur. Vous le rallumez, vous rouvrez le fichier mais bien évidemment il est vide… Pourquoi ? Eh bien parce que toutes les modifications que vous aurez faites seront en fait stockées dans la RAM mais pas dans le disque dur (puisque vous n’avez pas sauvegardé votre travail). Or lorsque vous avez éteint votre ordinateur la RAM s’est vidée et donc votre travail a disparu.

-Le disque dur est un périphérique de stockage de mémoire de masse. La différence avec la RAM c’est que l’information stockée dessus est figée. La preuve, lorsque vous éteignez votre PC et que vous le rallumez, vous retrouvez vos fichiers. Sur la carte mère est présente une puce de type ROM sur laquelle est stockée le BIOS (Basic Input Output Setup).

« Mais tu nous as dis que la ROM n’était pas effaçable, or lorsque je supprime un fichier la place en mémoire est libérée selon mon OS. Donc on a effacé de la ROM ? » En fait pas vraiment. Tout ce que vous avez fait c’est que vous avez supprimé la référence du fichier dans le système de gestion des fichiers. Autrement dit vous avez indiqué à votre OS que l’espace mémoire sur lequel était stocké votre fichier est à nouveau disponible et que l’on peut réécrire dessus. Votre fichier sera toujours présent tant que vous n’aurez pas réécris par dessus. Si vous voulez effacer définitivement vos fichiers je vous conseille de télécharger Eraser. C’est un programme qui va écrire des données aléatoirement sur votre disque et donc effacer définitivement toutes traces devos fichiers « effacés ». Si vous avez au contraire besoin de retrouver des données formatées : Recuva fera l’affaire.

-Les ports PCI/PCI Express (Peripheral Component Interconnect) sont un standard de bus (utilisés pour la transmission de données) local qui permet de brancher des cartes externes (son, graphique, réseau).

-Les ports IDE (ou parallèle ATA) permettent de connecter des périphériques internes types disque dur, lecteur/graveur de CD.

-Les ports SATA (petit frère des ports IDE) permettent de connecter des périphériques internes tout en garantissant un débit de transfert de données très importants et une meilleur gestion des câbles (plus petits/fins que pour l’IDE).


Plusieurs périphériques sont connectables à votre carte mère. Pour les gamer vous avez la possibilité de connecter une carte graphique dont le but est de décharger le processeur en s’occupant de certains calculs liés à l’affichage. Ensuite nous avons les cartes son, les cartes réseaux etc… Toutes ces cartes permettent d’augmenter les performances de votre PC ou d’augmenter ses possibilités en terme de connectique.

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