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Synoptique PC
samedi 19 avril 2008, par gerla
Analyse avancée (groupes fonctionnels) des éléments structurants d’un système micro-informatique de type PC

« Donner le synoptique d’un PC ? » La question interpelle à plus d’un titre et conduit à soulever quelques sujets de réflexion. Un synoptique, pourquoi faire ? Qu’entend-on et que met-on derrière cette notion de synoptique ? Ne pourrait-on pas dire schéma-bloc d’un PC ? etc.

Les développements et compléments correspondant à cet article sont disponibles dans les ouvrages (Techniques audiovisuelles et multimédias, ...) publiés chez Dunod.

Les éléments constituant le PC, environnement de fonctionnement

Premier regard sur le PC : on se place du point de vue de l’utilisateur . Cette étape est primordiale et devrait permettre, entre autres questions, de répondre à l’interrogation « un PC pour quoi faire ? ». Un micro-ordinateur de bureau de type PC (Personal Computer, figure 1) est réalisé par un ensemble de composants, connectés entre-eux et susceptibles d’intervenir dans la réalisation des différentes fonctionnalités (fonctions d’usage ou de service) attendues par l’utilisateur. En ce sens, l’unité centrale ne constitue qu’un des éléments. Les transferts de données (de l’extérieur vers l’unité centrale ou de l’unité centrale vers l’extérieur) et les traitements associés (codage/décodage de canal et de source) déterminent les principales caractéristiques du PC.

Figure 1 : Exemple de micro-ordinateur de bureau (type PC).

(JPG)
Eléments du PC et environnement

Pour réaliser une fonctionnalité, les éléments matériels (hardware) ne sont pas suffisants. Des éléments logiciels sont également nécessaires (software). Du point de vue de l’utilisateur, on peut distinguer plusieurs niveaux logiciels contribuant à la réalisation des différentes fonctionnalités :

1- Au démarrage du micro-ordinateur, le système d’exploitation (OS, operating system) est chargé. Une interface graphique (le bureau de Windows, par exemple) est affichée à l’écran

2- Cette interface permet d’accéder aux services et applications préalablement installées afin de permettre à l’utilisateur de réaliser un certain nombre de tâches :
-   traitement de texte, construction de schémas, graphismes, corrections d’images, ...
-   Impression de documents ;
-   Echanges de documents via le réseau, ...

De l’analyse fonctionnelle

Quel peut-être l’intérêt de l’analyse fonctionnelle ?
-   Aucun, si cette analyse ne consiste qu’à remplacer les appellations et noms en usage par un vocabulaire qui relève le plus souvent de définitions.
-   Un intérêt certain quand cette analyse constitue (par exemple) une aide à l’élaboration d’un diagnostic, d’une analyse de panne, etc...

L’élaboration d’un diagnostic (par exemple) est typique du travail que peut conduire le technicien de service après vente (maintenance). L’analyse fonctionnelle consiste à mettre en évidence les liens entre les fonctions (ou groupes de fonctions), de façon à faciliter la compréhension de la dynamique de fonctionnement. Partant de cette réflexion, le schéma qui en résulte met en évidence l’ensemble des fonctions techniques en les répartissant selon les 3 groupes fonctionnels habituels :

-   GI (énergie/environnement) est composé du boîtier alimentation secteur (alimentation de veille, correction du facteur de puissance PFC passif et/ou actif, alimentation principale) ;

-   GII (ergonomie) est chargé d’assurer la gestion du système et sous-tend l’interface utilisateur dont une partie reste active en veille ;

-   GIII (transformation des flux de données, ...) est composé des ensembles apportant de la valeur ajoutée aux différents flux (données, matière) et répond aux attentes de l’utilisateur en terme de réalisation des applications (partie opérative).

Schéma synoptique et lecture de schéma

Le schéma synoptique (figure 2, voir également le document associé pour une meilleure lisibilité) est construit à partir des principaux éléments constituant un PC et des conditions de l’analyse fonctionnelle. Des variantes peuvent apparaître en fonction du degré de complexité recherché et selon que l’on prend en compte ou non la totalité d’un système.

Figure 2 : Schéma synoptique du PC.

Synoptique du PC (JPG)

Les éléments chargés de fournir l’énergie (groupe fonctionnel 1, repéré GI sur le schéma) sont organisés selon la structure d’une alimentation à découpage. Dès que le bloc alimentation est connecté au réseau électrique (230V, 50Hz) et que l’interrupteur secteur est fermé, la tension de veille 5V-SB (stand-by) est établie. Cette tension 5V-SB est appliquée à un convertisseur de proximité DC/DC qui alimente les structures de power management interne au contrôleur de périphériques (southbridge). Le système se trouve être en situation d’arrêt logiciel (soft off). Aucun des paramètres de fonctionnement n’est chargé.

Une pression sur le commutateur de façade (repéré Power sur le schéma) permet de lancer la procédure de démarrage. Le power management met à 0V la ligne PS-ON (power switch on) de façon à faire sortir l’alimentation du mode veille et faire monter les autres tensions (3,3V, 5V, 12V, -12V). Quand toutes les tensions fournies par l’alimentation (GI) atteignent leurs valeurs nominales respectives, la ligne power OK (ligne donnant l’état électrique de GI) est validée de façon à informer le power management (voir les indications données par le standard ATX 2.2 et les mises à jour). La séquence de démarrage se poursuit par le démarrage du synthétiseur d’horloges (repéré CLK) et la génération de signaux d’initialisation (RST ou reset) à destination du contrôleur système (northbridge) et du microprocesseur (CPU).

Le schéma rend également compte de la possibilité de réveiller le système à partir du clavier, d’Ethernet ou d’une fonction implantée sur un connecteur (slot) d’extension PCI, voir PCIe (PCI express, quand cette configuration est utilisée).

Le groupe GII (ergonomie) comporte également les éléments (matériels dont CPU, SDRAM DDR, northbridge, etc. et logiciels dont BIOS et OS) permettant le démarrage jusqu’à la mise place du bureau utilisateur (bureau Windows ou Linux, par exemple). La présence d’une sortie vidéo (VGA et S-vidéo) indique qu’une interface vidéo est intégrée).

Cette interface vidéo présente généralement des performances relativement réduites, juste nécessaires à rendre compte du fonctionnement du système d’exploitation et de répondre à des applications bureautiques. Quand des performances importantes sont exigées (jeux, graphismes 3D, applications vidéo), une carte vidéo est implantée. Elle répond alors aux exigences d’applications spécifiques et se trouve dans le groupe GIII. D’un point de vue général, le groupe GIII prend en charge les éléments de gestion des flux de données (DVD, Blu-ray Disc, Ethernet, connexion Internet, sortie audio multicanal, sortie vidéo HD, ...), les CAN (conversion analogique/numérique) et CNA (conversion numérique/analogique).

On note que les principaux éléments correspondant à la carte mère (motherboard) se trouve être concernés par les fonctions du groupe GII et celles de GIII. On note également que la répartition des fonctions entre le northbridge et le southbridge (partie grisée de la figure 2) peut varier en fonction de l’évolution de chaque chipset. Il n’y a rien d’anormal à cela. La figure 3 donne une version simplifiée à l’extrême de façon à ne retenir que les principaux liens entre les groupes fonctionnels GI, GII et GIII.

Figure 3 : Version très simplifiée du schéma.

Groupes fonctionnels et principaux liens (JPG)

Des développements et compléments sont disponibles dans les ouvrages (Techniques audiovisuelles et multimédias, ...) publiés chez Dunod.

En espérant que ces explications répondent aux attentes formulées dans vos nombreux courriers...

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