Configuration - Rappels

Ph. Sèvre - V 1.1

Il est important de maîtriser la terminologie et le vocabulaire ainsi que les concepts associés pour

• comprendre ses interlocuteurs
• comprendre les fiches techniques
• faire des compte-rendus précis
• avoir un ordre d'idée des grandeurs (performances, capacité, prix, …) et des acteurs
• et poser les premiers éléments d'un diagnostic.

• la micro-informatique constitue la partie la plus visible de l'informatique car elle fait partie de la vie de la plupart d'entre nous avec les PC mais d'autres types de configurations existent :
• les smartphones
• les tablettes
• la mini-informatique (10 000 €+)
• les gros systèmes ou mainframes (100 000€+)
• le développement rapide de l'internet est à l'origine des datacenter qui hébergent plusieurs milliers de serveurs (Google, OVH) permettant de mettre en oeuvre le cloud-computing à l'aide de la virtualisation

• capacité
  • unité de base : le bit
  • les mutiples :
    • l'octet : 8 bits (byte)
    • attention au faux ami : bit (abbrev b) <> byte (abbrev. B)
    • le Kio Kilooctet = 1024 octets
    • le Mio Megaoctet = 1024 Ko
    • le Gio Gigaoctet = 1024 Mo
    • le Tio Teraoctet = 1024 Go
    • le Pio Petaoctet = 1024 To
  • le i vient de Binary pour différencier du préfixe k standard (1000)

• capacité
  • unité de base : le bit
  • les mutiples :
    • l'octet : 8 bits (byte)
    • le Ko Kilooctet = 1000 octets
    • le Mo Megaoctet = 1000 Ko
    • le Go Gigaoctet = 1000 Mo
    • le To Teraoctet = 1000 Go
    • le Po Petaoctet = 1000 To
  • ces unités sont utilisées par les fabricants de disques durs

• en b/s (bits/seconde), ou en multiples
  • Kb/s
  • Mb/s
  • Gb/s
• Attention 10 Mb/s <> 10 MB/s

• fonctionnellement :
  • calcul : processeur + mémoire vive
  • stockage à long terme : disque dur
  • affichage : carte graphique + écran
  • connexion : carte réseau
  • périphérique d'entrée : clavier, souris

• élément stratégique du système, c'est lui qui effectue les calculs
• prix variable
• la loi de Moore
• la famille Intel X86 (80806, 80286, 80386, 8486, Pentium, , , 4, Core Duo, Xeon, Atom, …)
• la compatibilité binaire AMD (Opteron Athlon)
• 400 M de transistors dans un Intel Core I7

• largeur des registres en bits : 8, 16, 32 et maintenant 64 bits
  • la puissance est liée à la largeur
• fréquence d'horloge en MHz : actuellement entre 2 et 4 GHz
  • la puissance est ~ proportionnelle à la fréquence
• nombre de coeurs : initialement un seul, actuellement entre 2 et 8
• finesse de gravure en nm :
  • actuellement entre 50 et 32 nm

• architecture : Intel i386, …
• jeu d'instruction : compatibilité X86
• mémoire cache : qq Mo
  • (plusieurs niveaux L1 et L2 ⇒ 12 Mo sur Xeon 5600)
• technologie : CISC, RISC
• puissance dégagée (TDP) : Thermal Design Power:
  • Intel Atom : 3 W
  • Intel Xeon 5600 (6 coeurs) : 130 W
• prix : de 40 à 1800 €

• RAM : Random Access Memory
• c'est la mémoire de travail du processeur et du système
• appelée encore mémoire dynamique (DRAM), elle est volatile et perd son contenu si elle n'est pas alimentée électriquement - Elle est rafraichie par un circuit spécifique
• actuellement on utilise des barettes DIMM (Dual In Line Memory Module)
• temps d'accès moyen : 10 ns
• Les standards
  • DDR2 SDRAM : Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM - 2003
    • de 100 à 266 Mhz - débit de 3,2 à 8,5 Go/s - 1,8 V
  • DDR3 SDRAM : Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM - 2007
    • de 100 à 266 Mhz - débit de 6,4 à 17 Go/s - 1,5 V
  • DDR4 SDRAM : Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM - 2012 - 1,2 V

• ROM (Read Only Memory)
• actuellement mémoire FLASH qui peut être modifiée par logiciel
• contient les programmes de test et de démarrage du système (firmware) et le
• BIOS (Basic Input/Output System)
  • ensemble de programmes de bas niveau qui jouent le rôle d'interface de bas niveau entre le matériel et le système d'exploitation (Windows, …)
  • peut nécessiter une mise à jour en cas de bug bloquant
  • démarche à accomplir avec prudence sous peine de rendre la CM inutilisable

• elle produit un signal qui permet de cadencer le fonctionnement du processeur
• fréquence : actuellement entre 2 et 4 Ghz
• en principe, la puissance d'un processeur est proportionnelle à la fréquence d'horloge
• les cartes mères disposent de deux fréquences
  • l'une très élevée (cf plus haut) qui cadence le processeur
  • l'autre plus basse (Front Side Bus) qui cadence le bus et les périphériques plus lents - actuellement autour de 1 Ghz

• héberge les différents composants décrites plus haut
• de 40 à plusieurs centaines d'€
• peut comporter
  • un circuit graphique
  • une carte réseau
  • une carte son
  • des emplacements pour plusieurs processeurs

• ensemble de circuits reliant le processeur à la mémoire et aux cartes d’extension.
• nécessite un contrôleur de bus pour gérer les échanges
• 3 types
  • le bus de données chargé de véhiculer les données
  • le bus d’adresses pour les adresses
  • le bus de commandes ou de contrôle relié à un contrôleur qui permet de diriger l’ensemble

situés sur les CM, ils permettent d'ajouter des cartes qui se branchent sur le bus

• Les différents bus
  • ISA : 8 bits - 8 Mo/s - obsolète
  • PCI : 32 bits - Intel - Paramétrage automatique des cartes d'extension (IRQ, adresse E/S) : Plug'n Play
    • 33 Mhz - 133 Mo/s - encore utilisé
    • PCI 2.2 en 32 ou 64 bits - freq. 33 ou 66 MHz ⇒ 528 Mo/s
  • AGP : Advanced Graphic Port : utilisé uniquement pour les cartes graphiques - obsolète
  • PCI-X : 64 bits – 133 MHz : 1056 Mo/s
  • PCI-Express ou PCI-e : bus série 8 Go/s utilisable pour la vidéo

• ensemble de circuits chargé de gérer le fonctionnement de la carte mère et les flux associés
• conçu pour un type de processeur donné
• deux circuits
  • le NorthBridge : gère les communications entre le microprocesseur, la RAM, les ports AGP ou PCI Express, et le Southbridge.
  • le SouthBridge : gère le bus PCI, l'interface PS/2, le ports série, parallèle, le contrôleur de disquette, l'interface ATA, Serial ATA, l'interface Ethernet, USB, et IEEE 1394 (Firewire), ctrl. son ou RAID.

• héberge la carte mère et les différents composants de l'ordinateur
• dispose d'une alimentation électrique (~ 500 W)
• plusieurs formats
  • tour (mini-tour, moyennne tour, grande tour)
  • desktop (boitier plat)
• dispose de connecteurs (ports) permettant de brancher différents périphériques
  • USB (1.1, 2.0, 3.0) : les plus utilisé - utilisable avec de nbx périph.
  • FireWire (IEEE 1394) : même type d'utilisation
  • PS/2 pour clavier et souris ancien modèle
  • COM1 (série) pour les modems et les périphériques bas débit
  • parallèle (Centronics) pour les imprimantes ancien modèle

• le stockage est une des problématiques fondamentales de l'informatique
• la mémoire vive est volatile, elle ne conserve pas les informations si elle n'est pas alimentée électriquement
• d'autre part, sa capacité est limitée (qq Go sur un poste de travail) ..
• on doit donc recourir aux unités de stockage de masse : disques durs

• les disques durs (technologie Winchester) sont les dispositifs les plus courament utilisés du fait
  • d'une grande capacité : 3 To actuellement pour un disque dur SATA 3,5“, 1 To pour un disque dur SATA 2,5”
  • d'un bon rapport cout/capacité : 60 € pour 1 To
  • d'une bonne fiabilité : entre 3 et 5 ans de garantie selon les technologies (SATA ,SCSI)
  • de bonnes performances
    • temps d'accès : de 4 à 12 ms
    • débit : de 60 à 200 Mo/s

• capacité : 3 To pour 3,5“, 1 To pour 2,5”
• facteur de forme : 3,5 “ ou 2,5” (portables)
• type d'interface : SATA, SCSI SAS, PATA
• vitesse de rotation : entre 5400 et 15000 t/mn
• temp d'accès : entre 3 et 12 ms
• débit : entre 40 et 200 Mo/S
• mémoire cache : entre 8 et 64 Mo

• Serial ATA :
• c'est le standard actuel
• les CM actuelles disposent d'un contrôleur intégré
• permet le Hot-Plug (branchement à chaud)
• vitesse de rotation
  • 7200 t/mn pour les disques grand public
  • 10000 t/mn pour les disques haut de gamme
• temps d'accès : ~ 10 ms
• débit : 100 Mo/s
• prix modéré

• SCSI : Small Computer System Interface
• nécessite une carte spécifique
• actuellemnt SAS : Serial Attached SCSI
• prix élevé (x4 / SATA)
• excellentes performances, en particulier en environnement serveur
• permet de brancher 127 périphériques
• disques garantis 5 ans
• vitesse de rotation 10000 ou 15000 t/mn
• tps accès : 4 ms

• le prédécesseur du SATA
• encore appelé PATA (Parallel ATA) ou IDE (Integrated Drive Electronics)
• utilise un câble plat (nappe) à 80 connecteurs de 30 cm maxi
• 4 périphériques utilisables : un maître et un esclave sur chacun des ports primaires et secondaires
• nécessité de paramétrer les disques avec des cavaliers (jumpers)
• encore utilisables sur les cartes mères actuelles

• SSD : Solid State Disk
• dispositif de stockage utilisant la technologie des clés USB
• temps d'accès : 0,1 ms
• débit entre 200 et 600 Mo/s
• pas de pièces mécaniques - consommation limitée
• nombre limité de cycles d'écritures (qq dz ou centaines de milliers): usure relativemnt rapide (qq années)
• coût relativement élevé - capacité limitée (256 Go)

• Redundant Array of Inexpensive Disks - IBM 1985
• dispositif permettant
  • d'améliorer la sécurité du sous-système de stockage en autorisant la panne d'un ou plusieurs disques
  • d'améliorer les performances du sous-système de stockage en augmentant le débit des E/S
  • de constituer des volumes plus vastes en agrégeant plusieurs disques physiques
• ces caractéristiques ne sont pas toujours réunies sur un même système
• mise en oeuvre logicielle, par le SE ou
• matérielle par une carte spécifique (recommandé)

• Principe : volume agrégé par bandes : un fichier est réparti par bandes (64 ko par ex.) sur l'ensemble des disques
• excellentes performances : on fait la somme des débits
• aucune tolérance de panne : perte d'un disque ⇒ perte du sous-système complet
• solution très risquée

• Principe : mise en miroir
• chaque écriture sur un disque est également faite en temps réel sur l'autre disque
• bonne tolérance de panne : on peut fonctionner avec un seul disque
• si l'on change le disque défectueux, le système reconstitue automatiquement le miroir
• 50% de place perdue : 2 disques mis en place pour un seul utilisable
• amélioration des performances en lecture

• Principe : Volume agrégé par bandes avec parité
• fonctionne comme les RAID 0, mais propose des informations de parités réparties sur l'ensemble des disques
• ces informations permettent de reconstituer de façon transparente pour l'utilisateur les information perdues suite à la panne d'un disque
• meilleur compromis : performances, sécurité, place perdue
• nécessite 3 disques minimum
• bonnes performances en lecture
• nécessité de recalculer les informations de parité à chaque écriture disque
• place perdue 1/n

• d'autres formes de RAID moins fréquentes existent
  • RAID 6 : comme le RAID 5 mais aec 2 disques de parité
  • RAID 10 ou 0/1 ou 0+1 : RAID 0 en mirroir
  • …

• convertit l'image stockée en mémoire en image affichable à l'écran
• ancien standard : VGA analogique
• comportent :
  • un processeur graphique : GPU
  • de la mémoire pour stocker les images calculées (de 16 à 1024 Mo)
  • un BIOS vidéo
  • un RAMDAC : convertisseur numérique/analogique plus guèere utilisé du fait des sorties numériques DVI
• de plus en plus puissante et nécessite un radiateur

• les cristaux liquides ont remplacé les écrans cathodiques
  • moindre encombrement
  • moindre consommation
• durée de vie plus longue

• permet de de connecter le système à un réseau
• la plupart du temps au standard Ethernet 802.3
• version filaire
  • débit 10 Mbit/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s (Gigabit/s)
  • utilisable avec du cable UTP (Unshielded Twisted Pair) Catégorie 5 ou plus
• version sans fil : Wifi 802.11/b/g/n
  • 802.11b : 11 Mb/s
  • 802.11n : 54 Mb/s
  • 802.11n : entre 100 et 200 Mb/s

• stockage : disques externes, lecteur/graveurs de disques optiques, clés USB, …
• entrée : clavier, souris, scanner, …
• sortie : écran, imprimantes, traceurs, …

• par rapport à un PC classique :
  • fiabilité améliorée
  • boitier plus spacieux permettant d'ajouter plus de disques
  • un ou deux processeurs puissants (Intel Xeon, AMD Opteron, …)
  • capacité memoire jusqu'à 16 ou 32 Go.
  • circuit de ventilation élaboré
  • alimentation électrique puissante éventuellement redondante
  • disques durs Hot Swap (échangeables à chaud) SATA ou SCSI SAS
  • contrôleur RAID
  • plusieurs cartes réseau haut débit
  • boitier facile à ouvrir
  • partie graphique peu élaborée
  • existe sous forme rackable

De plus en plus fréquentes, ce sont des boîtiers qui offrent des fonctionnalités diverses :

• NAS : Network Attached Storage.
  • c'est un dispositif qui permet le stockage réseau : constitué d'un boitier compact comportant un processeur, de la mémoire, un disque dur et un carte réseau. Il se paramètre facilement et se comporte comme un serveur de fichiers.
  • peut également jouer le rôle de serveur Web, FTP, Proxy, …
• Box internet : Network Attached Storage.
  • routeur NAT permettant l'accès internet, serveur DHCP, point d'accès Wifi, pare-feu
• …