Comment fonctionne un ordinateur à l'intérieur ?

Attention : le topic n'est pas encore fini. Mais je vais poster les parties qui sont terminées et je continuerai peu à peu.

Bonjour, mes chers kheyons.

Sur ce topic je vais expliquer comment fonctionnent les ordinateurs à l'intérieur.

Ces explications sont accessibles à tout le monde. Vous n'avez pas besoin de connaissances préalables. Il vous faudra juste prendre du temps et lire patiemment, mais à la fin vous allez comprendre exactement comment marche un PC.

Ce topic se base sur le livre : But how do it know ? Par J. Clark Scott. Je conseille fortement sa lecture aux anglophones.

Introduction : Mais comment sait-il ?

Le titre : "But how do it know ?" signifie "Mais comment sait-il ?"

C'est la punchline d' une blague sur le thermos. Je vais vous la traduire directement du livre (en adaptant un peu)

"Joe est un type très sympa, mais il a toujours été un peu lent. Il va dans un magasin ou un vendeur est devant un groupe de gens, en train d'expliquer le miracle de la nouvelle invention, la bouteille Thermos. Il dit : "cette bouteille garde les liquides chauds, chauds ; et les liquides froids, froids". Joe l'écoute et y réfléchit pendant une minute, émerveillé par cette nouvelle invention qui est capable de décider ce qu'elle doit faire en fonction du liquide que l'on met dedans. Il ne peut pas contenir sa curiosité, il sautille, il lève le doigt pour capter l'attention du vendeur, et finalement il demande : "mais, mais, mais... mais comment sait-il ?"

Le pauvre Joe a cru que le thermos avait un réfrigérateur ainsi qu'un chauffeur dedans ; puis que, d'une façon mystérieuse, le thermos serait capable de savoir quel type de liquide on met dedans, et de décider par lui-même s'il faut garder le liquide chaud ou froid.

En réalité, le thermos ne fait que ralentir le mouvement de la chaleur (la chaleur essaye toujours de se déplacer à un endroit plus froid). Donc quand on met un liquide froid, le mouvement de la chaleur extérieure vers l'intérieur de la bouteille est ralenti - elle rentre plus lentement. Et quand on met un liquide chaud, le mouvement de la chaleur intérieure est ralenti aussi - donc la chaleur sort plus lentement. Si on attend suffisamment de temps, le liquide dans le thermos finira par avoir la température ambiante.

Quel est l'intérêt de cette blague ? C'est que face aux ordinateurs, les gens sont un peu comme Joe. Ils pensent que le PC est capable de décider par lui-même ce qu'il faut faire en fonction de l'information qu'on met dedans. En d'autres termes, ils pensent que l'ordinateur est intelligent.

En réalité, l'ordinateur est comme le thermos. Il n'est pas intelligent, il ne "sait" pas. Alors comment fonctionne-t-il ? Hé bien comme pour le thermos, on utilise les lois de la physique à notre avantage, d'une façon extrêmement ingénieuse.

Petit aparté :



Alors pour commencer, y'a quoi à l'intérieur d'un PC ?



(Introduction)

@Morgoth
@Armouare

Partie 1 : Qu'il y a-t-il dans un ordinateur ?

Essentiellement, deux choses :

Des composants électroniques.
De l'électricité (quand il est allumé).

L'électricité, vous savez tous à peu près ce que c'est. C'est un courant d'énergie qui va très vite, concrètement il va à la vitesse de la lumière. Un courant électrique pourrait donc faire le tour de la Terre 7 fois en une seconde. Oui, c'est rapide.

A l'intérieur des câbles, cette vitesse est ralentie de moitié. Donc l'électricité peut "seulement" faire le tour de la Terre 3,5 fois en une seconde.

A l'intérieur de vos ordinateurs (PC, smartphone ou autre) vous avez actuellement un courant qui va à la moitié de la vitesse de la lumière. Impressionnant, n'est-ce pas ?

Mais elle fait quoi cette électricité ?

Simple : elle ne fait qu' activer et désactiver des interrupteurs.

Imaginez donc une ampoule: quand le courant électrique passe, elle s'allume. Quand le courant ne passe pas, elle s'éteint.

Simple à comprendre non ? Bah c'est le principe fondamental de tout ordinateur. Si vous avez compris ça, vous comprenez exactement ce qu'il se passe à l'intérieur d'un PC. Un courant électrique active et désactive des interrupteurs (en réalité ce ne sont pas des ampoules qui s'allument, juste des petits interrupteurs) à la moitié de la vitesse de la lumière.



(Partie 1/?)

Il se trouve que ces petits interrupteurs ont un nom : on les appelle les bits.

Bit est un raccourci de "Binary Digit" ou "Chiffre Binaire". C'est pas un chiffre hein, c'est un interrupteur, mais ces cons d'anglos ont pris ce nom.

Par contre, ils sont bel et bien binaires. Allumés ou éteints, 2 possibilités, 2 états, ces interrupteurs sont binaires. Pas de théorie du genre ici.

Dans les ordinateurs, il n'y a que des bits - concrètement, ce sont des petits interrupteurs où l'électricité passe, ou ne passe pas. Soit "allumés", soit "éteints".



(Partie 2/?)

Je m'installe, merci khey pour ce topic de qualité.

Dans un PC il n'y a donc que des bits, soit des interrupteurs où l'électricité passe ou ne passe pas.

Mais QUI décide si les bit sont allumés ou éteints ? En d'autres termes : QUI décide si l'électricité passe ou ne passe pas ?

Je vous ai dit que l'ordinateur n'est pas intelligent, il ne décide rien.

C'est la grande question du fonctionnement des ordinateurs. Comment faire en sorte que ça marche tout seul ? Hé bien je vous l'ai dit au tout début : les lois de la physique.

Si vous jetez un courant électrique sur un tronc, ce courant s'arrêtera à la surface du tronc. Il ne va pas le traverser.

En revanche, si vous jetez un courant électrique sur un humain, l'énergie électrique va rentrer dans le corps de l'humain, le pénétrer et le traverser de bout en comble. Et si le courant est trop fort il peut même le tuer car ça arrive jusqu'à son coeur.

C'est que le bois est un matériel isolant, tandis que l'humain est un conducteur d'électricité.

En revanche, il y a des matériaux qui sont semi-conducteurs. Késako ?

Ce sont des isolants. Mais contrairement au bois, ils peuvent être dopés artificiellement pour qu'ils conduisent un petit peu.

Alors un petit bout de l'électricité passera, et un petit bout restera à la surface (dis très simplement).

Ainsi, nous pouvons contrôler exactement quel niveau de conductivité on veut dans ce matériau, contrairement aux purs isolants où ça ne passe jamais, et aux conducteurs où ça passe toujours à 100%.

Avec ces matériaux semi-conducteurs on peut fabriquer des composants électroniques qui s'appellent des transistors. Ces composants régulent les courants électriques.

On s'arrêtera là pour les transistors. Maintenant vous comprenez qu'en manipulant les courants électriques, on peut leur faire avoir le comportement que l'on veut.

Néanmoins, le résultat final sera toujours le même : un interrupteur allumé ou éteint.



(Partie 3/?)

@clefserrure viens me corriger si je dis n'importe quoi

cool j'attend la partie sur le fonctionnement des ordinateurs quantiques

j'ai pas lu et l'op à tout faux, c'est des ptit lutins qui font tout tourner dans la boîte dès que vous avez le dos tourné

Topic très intéressent.
J'ai toujours été fasciné par la taille des composants perso, comment ont arrive à faire des trucs aussi petits et aussi performant?

On n'est pas rendu
Comment peux-tu arrêter avec les transistors alors que tu as à peine commencé ?

Je dois vérifier, mais je pense avoir compris leur logique. J'en ferai un petit aparté

Je ne sais pas, mais c'est assez hallucinant en effet

Sur ce topic, je ne touche pas à l'aspect fabrication et fonctionnement interne des transistor, c'est trop long et ça prendrait trop longtemps. Le livre n'en parle pas non plus et l'auteur a raison, c'est un sujet séparé. Comprendre la logique interne d'un PC c'est déjà assez tendu

Chouette topic l'op, bon courage pour la suite

Docteur du domaine, je me permet quelques petites corrections :

Les interrupteurs ce sont les transistors. L'état du transistor est ce qu'on appelle un bit. (Ouvert ou fermé)
Précise que le transistor est commandé électriquement, et ça t'ouvre le chapitre sur la logique boolenne/numerique

Les semi conducteurs ne sont pas des isolants. Doper un sc change la disponibilité des électrons.
Pour expliquer les sc il faut parler des couches de valence et expliquer la difference entre un conducteur et un isolant du point de vue des électrons.

cette chaine fais des bons exposé techniques :


par exemple là il fait des pronostics en prenant en compte la consommation électrique des consoles par exemple

La microfabrication additive résume l'essentiel

On prend un disque de silicium, on le recouvre d'une couche d'oxyde pour qu'il devienne isolant, et ensuite on fait des couches de résine/metaux. La résine durcit aux uv, donc on peux la durcir qu'à certains endroits, ensuite on la rince et tout ce sui n'est pas dur dégages, et on empile les couches comme des échaffaudage. Sur chasue couche on peux déposer des métaux gazeux (sputtering), et les doper ou non.

C'est un gros mikado

Merci pour les corrections, mais le livre parle des bits comme je l'ai fait (ce topic ne fait que reprendre le livre, je suis un idiot). Mais je pense qu'il a raison de le faire comme ça.

Pour les semi-conducteurs j'ai simplifié comme j'ai pu.

Lorsqu'on enseigne, il faut garder à l'esprit le proverbe italien : Si non è vero, è ben trovato, parce que la pédagogie exige quelques passe-droits lors des explications basiques. Sinon, il est impossible d'avancer et de faire comprendre l'essentiel.

Je vais continuer plus tard. Plusieurs parties sont déjà prêtes

L'OP c'est ta frustration d'avoir un pc de merde qui t'as donné l'envie d'apprendre tout ça ?

Up pour l'effort

Pas mal khey!

Il faut prier l'esprit de la machine

Trop long palu, si tu veux il y a un c'est pas sorcier pas mal foutu sur les ordinateurs