S1C3 - Materiel, disques, etc.

Il doit vous aider à déterminer les caractéristiques des différents éléments constitutifs du PC afin de choisir une configuration en fonction des besoins et contraintes de l'usage.
Nous abordons :

• les composants et leur qualité,
• le système d'exploitation
• les composants spécifiques à la communication,
• les périphériques classiques

Cette étude se fera au travers de l'analyse d'un cahier des charges donné et la détermination du cahier des charges nécessaires au parcours de formation SISR et SLAM en BTS SIO.

Soit le contexte suivant :
L’Organisation Internationale du Développement (OID) lance un appel d'offre portant sur la fourniture, la livraison, l’installation et la configuration d’équipements informatiques, de reprographie et de téléphonie pour la Maison du Développement, organisme situé à Paris. Est admis à soumissionner, tout prestataire qui possède toutes les garanties requises pour assurer dans de bonnes conditions l’exécution de cette demande.

APPEL D'OFFRE (extrait)

Présentation de l’OID telle que décrite dans l'appel d'offres:

1. Lots
Le présent appel d’offres a pour objet la sélection de prestataires pour les lots 
suivants :
 
Désignation et description des lots 1 à 3. 
Les caractéristique citées sont les minima acceptables.
+----------------------+-----------------------------------------------------------+
| Lots                 | Description des lots                                      |
+----------------------+-----------------------------------------------------------+
| Lot 1 : Cœur de      | ...                                                       |
| l’infrastructure     | ...                                                       |
+----------------------+-----------------------------------------------------------+
| Lot 2 : Ordinateurs  | Fourniture et livraison sur site du matériel comprenant : |
| fixes                | 220 ordinateurs de bureau équipés de deux écrans confort  |
|                      | CPU I3 ou Ryzen 5, RAM 8Go, HD/SSD 512Go, Réseau Wifi6    |
+----------------------+-----------------------------------------------------------+
| Lot 2 : Ordinateurs  | Fourniture et livraison sur site du matériel comprenant : |
| portables            | 10 ordinateurs portables de gamme bureau classique        |
|                      |  8 ordinateurs portables de gamme bureau fortement mobile |
|                      | CPU I5 ou Ryzen 5, RAM 8Go, HD/SSD 512Go, Réseau Wifi6    |
+----------------------+-----------------------------------------------------------+
| Lot 3 : Postes de    | Fourniture et livraison sur site du matériel comprenant : |
| travail métier       | 5 stations de travail équipée d'écrans panoramiques       |
|                      | CPU I7 ou Ryzen 7, RAM 16Go, HD/SSD 1000Go                |
+----------------------+-----------------------------------------------------------+
 

Après cette présentation des lots, analysons un lot particulier : les ordinateurs fixes.

FICHE 1.6 : POSTES INFORMATIQUES FIXES

I. QUANTITE A FOURNIR …………………………………………………………………. 220

II. POINTS FORTS

• Hautes performances, notamment avec un processeur de dernière génération optimisé pour la gestion multitâche des applications, prenant en compte les technologies turbo-boost et hyper-threading ;
• Carte mère conçue pour une prise en charge de mémoire vive rapide (1333/1066 Mhz) ;
• Capables de prendre en charge des disques SATA à grande vitesse de stockage et de lecture de données ;
• Offrent et facilitent les possibilités d’administration à distance et des outils de sécurisation matérielle performants ;
• Possèdent des périphériques d’entrées/sorties ergonomes ;
• Excellent confort de travail notamment un écran de taille confortable et d’une qualité graphique optimale ;
• Unité centrale de petite taille, ergonomique et conçue pour une intégration optimale dans les environnements de travail des utilisateurs ;
• Outils constructeurs performants et faciles d’utilisation pour la configuration et la gestion des composants de la machine ;
• Respectueux de l’environnement notamment en économie d’énergie, et en recyclage des pièces

III. SPECIFICATIONS TECHNIQUES MINIMALES

Le décryptage de l'appel d'offre

L'appel d'offre défini les charges, les critères de choix minimums exigés pour le matériel fourni au client. Il décrit le contenu des boitiers et autres éléments nécessaires à fournir.

Décodons les données exigées pour effectuer notre choix commercial de matériel à fournir.

Article détaillé : Le processeur (CPU)
Importance :

• Effectue les traitements donnés par les instructions du programme avec les données stockées en mémoire vive. Permis ces programmes on trouve des fonction de déchargement et de chargement des données en mémoire à partir des autres espaces de stockage de données et fichiers (disques)
• Contient : Unités de commande, registres, UALs, FPUs
• Caractéristiques : nombre de cœurs, largeur de bus, fréquence de calcul, fréquence du bus externe, mémoires cache, débits de données, jeu d’instruction, capacités de virtualisation, modes turbo, … S Le processeur est central dans une configuration et le choix de celui-ci est primordial, même s'il n'est pas le seul élément à observer. Cependant, sa caractéristique principale, la fréquence, n'est pas le seul critère à observer. De plus, les différentes appellations commerciales sont là pour brouiller les cartes et l'esprit de l'acheteur. Face à ces difficultés, il ne reste qu'une seule ligne de navigation à observer : l'usage final du poste. Pas besoin d'avoir une F1 pour acheter le pain le matin!

Certains CPU intègrent aussi de la mémoire vive (RAM) et sont alors des SoC (System On Chip). C'est par exemple le cas des cartes mère Raspberry Pi dont tout est soudé sur la carte.

Caractéristiques principales

Les principales sont :

• La marque et le type (Intel (i3, i5, i7, FX Phenom, Athlon, Sempron, ...) / AMD (Axx, Ryzen),
• Le numéro de génération et l'architecture des coeurs (même si certaines sont des recyclages d'anciennes versions ou un assemblage de plusieurs architectures),
• Le nombre de cœurs physiques (attention aux doc commerciales qui confondent coeurs physiques et coeurs virtuels),
• La fréquence (GHz) ou mieux : le nombre d'opérations par seconde (Mips, Flops),
• Le TDP (Thermal Design Power), enveloppe thermique ou puissance consommée,
• Le nombre de thread (aujour'hui toujours présent sauf pour les UC de l'IoT) et la virtualisation de cœurs (Obligatoire pour la virtuailisation de systèmes, VMWare, Virtualbox, ...),
• Le volume et nombre de caches, leur architecture avec les cœurs (L1, L2, L3 ; L3=8Mo),
• Les fonctionnalités supplémentaires embarquées dans le processeur central : une carte graphique, de la RAM pour les SOC des objets connectés (IoT).

Ces carctéristiques montrent l'âge du processeur, sa puissance de calcul, sa capacité de gestion des éléments de son environnement proche.

En cherchant plus loin, on trouve des caractéristiques secondaires qui expliquent parfois les différences de prix :

• La largeur de bus de l'architecture (actuellement 64 et jusqu'à 128 bits) et du TLB (Translation Lookaside Buffers),
• Le facteur de forme et le support de connexion (socket),
• Le nombre de sortie PCI-Xpress sur le processeur,
• Le débit vers l'I/O hub, composant principal de la carte mère,
• Le volume maxi de RAM et la possibilité de faire du multi-channel,
• Les jeux d'instructions (MMX, SSEx),
• La taille et le nombre des pipelines,
• La taille de gravure (32, 22nm), ...

Article détaillé : La carte mère (CM)
La carte mère est l'organe fédérateur de tous les composants.
À ce titre, elle est aussi importante que le CPU, la RAM ou la mamoire de masse (disques).
Elle contient souvent différents composants qui faisaient partie des périphériques et ont été intégrés au fil du temps.

Caractéristiques principales

Les principales sont :

• Nombre, type et marque de processeurs, sockets, la géométrie de la carte,
• Type et capacité maxi de RAM et nombre de "barettes", modes de fonctionnement,
• Fréquence de fonctionnement,
• Chipset (IO/Hub),
• Nombre et type de slots graphiques,
• Nombre et type de slots d'extension,
• Nombre et type de contrôleurs intégrés à la carte mère (contrôleur graphique,audio, disque, capacité au RAID, contrôleurs de connectiques externes),
• Nombre et performances des ports externes et capacités de communication (USB, DVI/HDMI/Display port, RJ45/Wifi, etc. ...) associés aux contrôleurs,
• Consommation électrique, …

Permet de connaître la souplesse et les performances de communication de la carte.

Voir le détail des ports de connexion externes dans Article détaillé sur la carte mère.

Il existe autant de type de mémoires que d'usages. Cependant, on peut citer 5 types principaux :

La Mémoire "morte", ROM

ROM = Read only memory.

Cette mémoire est permanente, partiellement non inscriptible et lié à la CM.
Une partie de cette mémoire est maintenue par la pile ou la batterie présente sur la carte mère (heure, configuration matérielle).

Une autre partie est composée de mémoire EEPROM (Electrical Erasable, Programable Read Only Memory) ou flash, ne nécessitant pas d'alimentation pour être maintenue et contient des données utilisateurs (mots de passe, clés de logiciels) et surtout les microprogrammes de gestion du matériel.

• Rôle : données système (heure, config), microprogrammes (firmware) de base : BIOS ou partie CM de l'UEFI.
• Type et caractéristiques : mémoire flash ; marque, année ou version, capacité. Les cartes d'extension des périphériques internes au boitier (cartes disque SCSI, graphiques, son, barrettes de RAM, etc... ) contiennent aussi une ROM avec des données de config ou des programmes spécifiques de démarrage.

À noter qu'aujourd'hui, une partie des données de la ROM est stockée sur le disque système primaire (UEFI) et qu'il est possible de mettre à jour la ROM ("flasher" le BIOS = /!)

Mémoire vive (volatile), RAM

RAM = Random Access Memory.

Principale caractéristique d'un équiement, elle stocke les données et les instructions à exécuter par le processeur.
La capacité de la RAM permet d'évaluer le nombre d’applications et processus chargés simultanément, le volume de données chargé en mémoire pour une application.
La moyenne en 2024 est de 8Go de RAM de type DDR4.

Caractéristiques principales

• type : DDR-SD-RAM de génération 3 ou 4, 5,
• capacité en Go, en moyenne 8 à 32Go
• format du composant : Dimm ou SO-Dimm pour pc fises ou portables)
• fréquence, temps de latence.

Mémoire Intel(c) Optane(tm)

Intel a récemment développé un méchanisme de conservation de la mémoire des documents, logiciels les plus souvent utilisés stocké dans une mémoire de type flash (SSD) en plaçant un espace de stockage de 50 à 1To dans une carte mémoire ressemblant à une baarette de RAM ou un disque au format M.2 sur la carte mère.
Cette mémoire sert de RAM alternative spécialisés au traitements des données par le processeur. Elle n'est pas vraiment de la RAM au sens stricte mais vendue comme telle.
Article détaillé (le monde informatique) Article détaillé : Les mémoires

Mémoire de masse interne, les "disques"

Article détaillé : Les disque durs
La mémoire de masse est une mémoire auxiliaire permettant de stocker à long terme des données et des séquences d'instructions exécutables ou interprétées par un processus (les programmes, les applications).
Initialement sous forme de siques dur magnétiques, la mémoire de masse est de plus en plus composées de circuits intégrés basés sur de la mémoire flash.
Les disques magnétiques ou mécaniques sont encore très courants pour le stockage de grande quantité de données mais sont très lents.
Les disques électroniques ou SSD (Solid State Disk) sont très rapides mais chers et le plus souvent utilisés comme disques système ou de stockage temporaire à la volée.
Cependant, la durée de vie des disque mécaniques reste la meilleure, les disques SSD étant souvent limités par la résisténce des composants qui grillent au bout de quelques 100 000 écritures.
Ceci en fait que leur usage n'est pas totalement identique.

• Caractéristiques : capacité, format, interface (IDE, SCSI, SATAx), débit, mode de gestion
• détermine la capacité de stockage, la sécurité des données stockées
• type de disque : hdd (magnétique), ssd (solid state), aahd (2007- ssd hybridé avec un hdd)

Mémoire de masse externe, amovible

Ces mémoires concernent principalement :

• Les lecteurs de disques amovibles (disquette, CD/DVD, disques dur amovibles),
• Les stockages USB, de proximité, amovibles (Clés ou disques USB).

Leur rôle est celui d'une mémoire de masse identique aux disques précédents mais amovibles pour permettre

• un stockage à plus long terme (sauvegardes, archivage) ou
• des echanges de volumes de données plus importants (installations de logiciels, échange d'applications, de fichier de grande taille), et
• la mobilité des supports de stockage (connexion/déconnexion rapide).

Les caractéristiques sont similaires au disques :

• capacité, format, débit
• type et normes du média, supports diversifiés (magnétique, optique, piézo-électrique (flash), ...),
• Types de connectique : USB, IEEE 1394, eSATA, ...

Il existe aussi d'autres stockages externes, via le réseau, dont certains protocoles permettent de simuler une connexion directe au système de fichiers du PC.

Carte graphique

GPU = Graphics Processing Unit. Élément important traduisant la puissance de la configuration finale.
Son rôle est de restituer des résultats graphiques, elles assistent aussi les CPU pour certains calculs mathématiques ou exécutés en mode parallèle.

Les CPU intègrent quasiment tous une carte graphique de base permettant un usage courant. Cependant, les professionnels de l'image et du son, le joueurs auront besoin d'une carte graphique plus performante.
Si un CPU contient de l'ordre d'un dizaine de coeurs, une carte graphique peut en contenir plusieurs dizaines, voire plus d'une centaine.

Caractéristiques

• Capacité mémoire (GDDR5 ou 6, de 1 à 32Go, 8Go valeur déjà haute), capacité et type de GPU, fréquence interne,
• Fréquence de rafraîchissement, définition graphique, consommation, interface avec la carte mère
• Particularités fonctionnelle pour le rendu graphique (antialiasing (lissage des obliques), détramage, ...)
• Capacité d’affichage (résolution graphique en nombre de points ou nombre de point par pouce)
• Nombre et types de sorties écran (VGA/SVGA, DVI, HDMI, Display port),
• capacité à fonctionner en groupe de cartes graphiques (Cross over).

Autres Connectiques

• Périphériques externe spécifiques (en régression)
  • clavier/souris, port COM série, port LPT parallèle
• Ports de communication
  • Rôle : communication et connexion de périphériques externes. Idem disques amovibles, connectique actuellement unifiée par les ports USB
  • Types et caractéristiques : USB2 ou 3, de types A, B ou C, IEEE 1394, eSATA, ports spécifiques pour le matériel Apple

Carte réseau et modem RTC interne

• Connexion au réseau via ethernet ou réseau téléphonique commuté (modem)
• Caractéristiques : type/norme (RJ45= port réseau, RJ11 = port téléphonique), débit (1 ou 10Gbps).

Sont concernés ici les éléments suivants et leurs principales caractéristiques :

• Alimentation : Format du boitier, puissance électrique (W), bruit (en dB)
• Ventilation, refroidisseurs : Type (aérien, liquide, actif/passif), matériau (cuivre, aluminium, tube avec caloriporteur, huile ou eau),
• BIOS/UEFI, setup et loader : date d'édition, fonctionnalités de gestion matérielle, sécurité ; voir aussi la mémoire ROM.

Voir le détail des ports de connexion externes dans Article détaillé sur la carte mère.

Voir le chapitre dédié au système d'exploitation dans l'article détaillé sur les OS.

Le système d'esploitation est un ensemble de programmes enregistrés sur le disque système afin de faire fonctionner l'electronique et de gérer les disques, de donner des outils graphiques aux applications.
Il repose sur le microcode enregistré dans la mémoire "morte" de la carte mère.

BIOS

Le BIOS (Binary Input-Output System) est un programme stocké dans la mémoire en lecture seule (ROM) ou mémoire morte de la carte mère.

Programmé en assembleur, ce système est composé de plusieurs programmes :

• Le microcode (firmware) offrant une interface logicielle qui permet de piloter l'électronique de l'ordinateur. Ce microcode gère différents aspects du système :
  • Gestion des mémoires tampon à différents niveaux,
  • Gestion des capacité RAID "matériel" des disques,
  • Gestion des interruptions matérielles, messages qui sont envoyés aux couches supérieures du système
• Un ensemble de données répertoriant le matériel composant la configuration et les adresses electronique permettant de les joindre,
• Un programme permettant de gérer la configuration, le "SETUP".
• Un programme executant automatiquement le chargement du système au démarrage, amorçage du système, le LOADER matériel
  • Exécution d'un ensemble de tests matériels de détection du CPU, de la RAM, des disques, des cartes d'extensions, etc. (Power-on self-test),
  • Démarrage des composants d'extension de la CM : clavier/souris, cartes d'extension (graphique, son, disques, RAID, etc...),
  • Recherche et chargement du LOADER logiciel du système d'exploitation dont une partie est stockée dans le secteur de démarrage du disque système (boot loader).
  • Lancement de l'amorçage du système d'exploitation directement ou lancement du lanceur multiboot (choix du système d'exploitation s'il y en a plusieurs sur le disque GRUB, LILO ou BCD)
  • Contrôle du mot de passe de démarrage si nécessaire.

Les inconvénients du BIOS sont d'ordre esthétique, communication et sécurité.

• Aucun affichage graphique (mais est-ce vraiement important ?) : l'affichage se fait en mode texte de type ligne de commande ou pseudo graphique (des éléments graphiques sont représentés par des caractères spéciaux (voir ci-dessous)
• Sécurité basique : contrôle partiel contre les virus qui s'insèrent dans le code sur les boot loader des disques systèmes (virus CIH, attaques de types MITM),
• Aucun accès natif au réseau, pas de démarrage
• Seuls les disques de type MBR (Master Boot Record) sont gérés et leur taille est limitée à 2,2To pour quatre partitions primaires (et physiques) seulement.

Exemple de cadres avec des caractères graphiques et ascii art (a l'origine d'émojis) :

  ┌──┬──┐ ╔══╦══╗ █▀▀█▀▀█	██▓▓▒▒░░              (\___/)
  │  │  │ ║  ║  ║ █  █  █	██▓▓▒▒░░   ACII ART : (='.'=)
  ├──┼──┤ ╠══╬══╣ █▀▀█▀▀█	██▓▓▒▒░░              (")_(")
  └──┴──┘ ╚══╩══╝ ▀▀▀▀▀▀▀	██▓▓▒▒░░              (")_(")

Caractères utilisés :

En savoir plus sur les caractères ascii (American Standard Code for Informations Interchange) : ASCII (loutrel.fr) Pour le fun : asciiart avec un programme en python

UEFI

L'UEFI est l'interface micrologicielle extensible unifiée (Unified Extensible Firmware Interface).
Elle est programmée en C puis compilée et stocké partiellement en ROM.

Cette interface remplace partiellement le BIOS et est un mini système d'exploitation qui contient plus de puissance au niveau :

• graphique : l'interface est nativement graphique et non en mode texte,
• le réseau est totalement pris en charge et le système d'exploitation peut être chargé à parti de disques en ligne (NFS, U-BOOT, ...).
• Le nombre et la taille maxi des partions sont augmentés à 128 partitions et 9,4Zo de disque sur les disques GPT.

Vous trouverez ici des liens de documentations et de référence conrecnant ce chapitre.

• Article généraliste assez précis : Les processeurs (Wiki) ; bonne base de départ.
• Comparer toutes les caractéristiques des processeurs Intel : Caractéristiques des processeurs Intel (ARK)
• Une sélection d'articles wikipédia avec des éléments explicatifs pour commencer à aller plus loin :
  • processeurs graphiques
  • BIOS
  • UEFI ou (en) UEFI
  • MBR