Vous souhaitez savoir quels sont les composants de votre ordinateur ? Pour faire simple, le matériel informatique correspond aux composants physiques nécessaires au fonctionnement de votre ordinateur. Il inclut tout ce qui possède un circuit imprimé et qui fonctionne dans un ordinateur portable ou de bureau. Bien que le matériel d’un PC de bureau ne soit pas le même que celui d’un ordinateur portable en raison de leur différence de taille, les mêmes composants seront présents dans les deux systèmes. Sans matériel, il ne serait pas possible de faire fonctionner les logiciels essentiels qui rendent nos ordinateurs si utiles. Lorsque vous assemblez un nouvel ordinateur, ou que vous remplacez simplement d’anciens composants, il est préférable de savoir exactement ce qu’il y a dans votre machine.
Les Composants Essentiels d'un Ordinateur
Pour comprendre le rôle de l'alimentation, il est important de connaître les principaux composants d'un ordinateur :
- Carte Mère : La carte mère est l’élément central qui permet à un ordinateur de fonctionner. Elle héberge le processeur et fait office de plateforme communiquant avec tous les autres composants. La carte mère tient le rôle du cerveau. Elle alloue les ressources aux endroits nécessaires, échange avec les autres composants et les coordonne. Lorsque vous choisissez une carte mère, il est primordial de vérifier les différents ports matériels qu’elle propose. Prenez soin de vérifier le nombre de ports USB, et leur génération (USB 2.0, 3.0, 3.1), quels ports d’affichage sont proposés (HDMI, DVI, RGB) et en quelle quantité.
- Processeur (CPU) : Le processeur est responsable du traitement des informations des programmes exécutés par votre ordinateur. La « fréquence d’horloge », qui correspond à la vitesse à laquelle le processeur traite les informations, est mesurée en gigahertz.
- RAM (Mémoire Vive) : La Random Access Memory (mémoire vive), ou RAM, est un composant logé dans les emplacements de la mémoire d’une carte mère. Le rôle de la RAM est de stocker temporairement en temps réel les informations créées par les programmes de manière à ce que celles-ci soient immédiatement accessibles. La quantité de RAM dont vous avez besoin dépend des programmes que vous souhaitez utiliser. Une personne jouant aux jeux vidéo régulièrement aura besoin d’au moins 8 Go pour exécuter d’autres applications en même temps, mais l’édition de vidéos et le graphisme requièrent 16 Go pour une expérience optimale.
- Disque Dur (HDD ou SSD) : Un disque dur est un périphérique de stockage qui contient des données permanentes et temporaires. Ces données existent sous de nombreuses formes, mais elles correspondent généralement à tout ce qui est installé sur un ordinateur. Il existe deux types de périphériques de stockage différents : les disques durs traditionnels (HDD), et les SSD, plus récents.
- Processeur Graphique (GPU) : Très important pour le rendu 3D, le processeur graphique fait exactement ce que son nom indique, à savoir traiter d’immenses quantités de données graphiques. La carte graphique de votre ordinateur comporte au moins un GPU. Par opposition au processeur graphique intégré aux cartes mères de PC, les cartes graphiques dédiées se branchent sur la carte mère au moyen d’un emplacement d’extension et prennent en charge toutes les tâches de rendu graphique.
Le Rôle Crucial de l'Alimentation (PSU)
Une alimentation, ou PSU (Power Supply unit), ne se contente pas de fournir de l’électricité à votre ordinateur. C’est l’endroit où l’électricité entre dans votre système depuis une source extérieure, puis est distribuée aux différents composants par la carte mère. Un ordinateur moderne requiert généralement une alimentation délivrant entre 500 et 850 W pour alimenter correctement tous les composants. Sa puissance dépendra donc de la consommation énergétique de votre système. Sans la bonne puissance, les composants ne seront pas en mesure de fonctionner correctement. L’ordinateur peut alors être sujet à des blocages, voire ne pas démarrer du tout. Il est donc recommandé d’utiliser une alimentation dont la puissance est supérieure aux besoins de votre ordinateur.
Comprendre le fonctionnement d’un ordinateur et de ses composants peut s’avérer très utile lorsque vous souhaiterez mettre des pièces à niveau ou les remplacer, voire assembler votre propre système.
Comprendre le Courant Électrique
Quand on parle d’alimentation électrique, on parle de courants, tensions, résistances et autres puissances. Savez-vous ce qu’est un électron ? Mais si, ce sont ces petites particules qui constituent (avec d’autres) les atomes. On en « voit » donc tous les jours autour de nous ! Il se trouve que les électrons ont une charge électrique, et que cette charge a la particularité d’être négative. Quand beaucoup d’électrons sont concentrés en un endroit précis, la charge (ou potentiel) électrique est de plus en plus négative. À l’inverse si un manque d’électron est provoqué, la charge est de moins en moins négative (donc de plus en plus positive). Entre ces deux potentiels se produit alors une différence de potentiel électrique, appelée tension. C’est le cas entre les bornes d’une pile ou encore entre les deux fils arrivant dans la prise électrique de la maison. Lorsque les deux potentiels se trouvent sur un circuit fermé, les électrons sont attirés par la borne chargée positivement, tout comme des magnets sur un frigo. En se déplaçant, ils laissent derrière eux une charge positive (puisqu’ils sont eux-mêmes chargés négativement), ce qui attire à nouveau d’autres électrons situés alentour, etc. Le déplacement de tout ce petit monde est appelé courant électrique.
Mais le courant électrique ne se balade pas sans encombre sur son fil (ou son matériau conducteur quel qu’il soit). Il lui est opposé une résistance dans sa progression, qui dépend notamment de la forme et de la longueur du fil, ainsi que du matériau utilisé. Le courant électrique présente une particularité tout à fait étonnante : il peut s’inverser. En effet, les électrons peuvent changer leur sens de déplacement ! Si on mesure la tension du courant sur un circuit, ce changement de sens se traduit par une inversion de signe du courant (il passe d’une valeur positive à négative ou inversement). Si ce changement de sens s'effectue de façon périodique, alors le courant est dit alternatif. Ce signal est périodique, ce qui signifie que ses variations se reproduisent à l'identique à intervalles réguliers. On appelle alors fréquence le nombre de fois que ces variations se répètent en une seconde. En pratique, le courant qui sort des prises électriques de la maison est un courant alternatif. Ainsi, la tension efficace de nos prises de courant est de $\frac{325}{\sqrt{2}} \approx 230 V$.
Manque de chance, les composants de l’ordinateur, comme la plupart des appareils électriques de la maison, utilisent pour fonctionner un courant continu de tension 5 ou 12 V. On est donc très loin du courant alternatif de tension 230 V fourni par les prises électriques ! Toute la problématique est donc de transformer un courant alternatif de tension efficace 230 V, 50 Hz en un courant continu et constant, de tension 5 ou 12 V.
Transformation du Courant dans l'Alimentation
Tous les composants du bloc d’alimentation ont un rôle à jouer dans la transformation du courant. C’est un peu comme une recette de cuisine : pour réaliser votre plat, vous devez faire passer les ingrédients de départ par toute une série d’étapes et d’ustensiles en tout genre. Après chaque étape, le plat n’est pas encore fameux mais s’approche du résultat final.
Le bloc d’alimentation est tout d’abord équipé d’un fusible, dont le rôle est de protéger l’installation électrique de votre maison. En cas de court-circuit, ce fusible va « sauter » et ainsi ouvrir le circuit électrique afin de stopper les dégâts. Un autre composant appelé varistance protégera cette fois le bloc d’alimentation (et les autres composants de l’ordinateur par la même occasion) en cas de surtension. Typiquement, cela se produit lorsque la foudre s’abat dans le coin. Sans cette protection, votre ordinateur ressemblerait alors à un toast laissé un peu trop longtemps dans le grille-pain.
Côté filtre, on utilise un « correcteur du facteur de puissance » (PFC) afin de limiter les interférences électromagnétiques (EMI) engendrées par le découpage de la tension. Le but est de limiter les parasites qui polluent à la fois le courant fourni à l’ordinateur, mais également le réseau électrique de la maison. Un PFC peut être actif ou passif.
Pour l’instant, aucune transformation n’a encore eu lieu, notre courant est toujours alternatif et notre tension toujours sinusoïdale, oscillant de -325 V à +325 V (soit une tension efficace de 230 V). Le pont de diode sert à « redresser » la tension. Je n’entre pas dans les détails du schéma électrique, sachez simplement qu’il s’agit de quatre diodes montées entre elles de façon à ce qu’elles ne laissent passer le courant que dans un seul sens. Le signe du courant ne s’inverse plus, on a donc un courant continu qui s’approche de notre objectif. C’est mieux, mais ce n'est pas encore ça. Les composants de l’ordinateur ne supporteraient pas les oscillations toujours présentes qu’on observe sur la courbe ci-dessus. La tension a donc besoin d’être « lissée ». Pour cela, on utilise un condensateur qui va agir comme un « réservoir » à courant. Lorsqu’on injecte du courant dans un condensateur, celui-ci se charge, ce qui signifie qu’il accumule de l’énergie. Cette énergie peut alors être restituée au circuit électrique, un peu comme le ferait une pile rechargeable (même si le principe physique n’a en fait rien à voir). Nous voici donc avec un courant continu presque constant. En revanche, la tension efficace est toujours de 230 V.
Pour ne pas faire fondre comme neige au soleil les composants de l’ordinateur, on va devoir utiliser un transformateur, composant capable d’abaisser ou d’élever une tension. Problème : la taille d’un transformateur est inversement proportionnelle à la fréquence du courant qui le traverse. Pour éviter de nous retrouver avec un bloc d’alimentation gros comme un camion, il faut donc trouver un moyen d’augmenter la fréquence de notre signal. Cela se fait en « découpant » la tension, grâce à un ou plusieurs transistors. On passe ainsi de 50 Hz à environ 100 000 Hz ! On peut donc envoyer notre courant au transformateur. Problème résolu ! Lorsqu’un circuit se trouve dans un champ magnétique, un courant électrique y est créé. La première bobine reçoit le courant de tension 230 V, ce qui génère un champ magnétique. Ce champ magnétique induit alors un courant dans la seconde bobine, dont la tension est inférieure. En jouant sur le nombre de spires des deux bobines, on peut parvenir à induire un courant de tension voulue dans la seconde bobine. Le tour est joué !
Avec tout ça, notre tension est devenue complètement hachée, ce qui ne va pas plaire aux composants de l'ordinateur. On n’utilise plus un pont de diodes mais une diode « Schottky », cette dernière chauffant moins et donc souffrant de moins de pertes d’énergie. Un second condensateur est ensuite utilisé pour lisser au mieux notre tension afin d’obtenir en sortie la tension désirée, la plus constante possible.
Choisir la Bonne Alimentation : Puissance et Qualité
Je vous le disais en introduction, l'ordinateur consomme de l'électricité et les effets s'en ressentent donc sur la facture d'électricité à court terme. Mais le choix d'une bonne alimentation a également des effets à moyen terme. On appelle puissance la quantité d'énergie fournie sur une période donnée. La puissance s'exprime en watts. Chaque composant de l'ordinateur a besoin d'une certaine quantité de puissance pour fonctionner convenablement. Ils tireront tous sur le bloc d'alimentation, qui devra alors être à la hauteur de leurs besoins. La puissance nécessaire dépend des composants choisies. De ce fait, le choix de l'alimentation doit se faire après celui de la majeure partie des autres composants. Il faut donc trouver les puissances nécessaires pour chacun des composants et les additionner pour pouvoir choisir le bloc d'alimentation. Rassurez-vous, de nombreux outils existent pour vous faciliter la tâche !
Rendement Énergétique et Certification 80 Plus
Dans un monde parfait, toutes les transformations de courant et tension que nous venons de voir se dérouleraient sans encombre et toute la puissance délivrée par la prise électrique serait utilisée par l’ordinateur. Mais une alimentation n’est jamais parfaite, malheureusement. Si l’alimentation délivrait à l’ordinateur toute la puissance qu’elle reçoit en entrée, alors le rendement serait de 1 (c’est-à-dire 100%). Mais ce n’est jamais le cas, le rendement est donc toujours inférieur à 1. Mais au fait d’où vient cette perte de puissance ? Pourquoi les transformations effectuées sur le courant et la tension font perdre de l’énergie ? La réponse, je suis sûr que vous la connaissez si vous avez déjà pris un chargeur d’ordinateur portable dans les mains : ça chauffe ! En effet, tout courant électrique traversant un matériau conducteur provoque un dégagement de chaleur. Vous souvenez-vous de la résistance dont nous parlions plus tôt ? Elle est dû aux chocs entre les atomes du matériau conducteur et les électrons qui y circulent. Ces collisions provoquent un dégagement de chaleur, appelé effet Joule. Et la chaleur, c’est de l’énergie ! Toute la chaleur émise par le bloc d’alimentation est autant d’énergie qui n’est pas transmise à l’ordinateur. Ça chauffe la pièce, c’est bien, mais ce n’est pas le rôle d’un ordinateur à la base.
Depuis 2007, le label 80 Plus a été mis en place afin de garantir un rendement acceptable pour les alimentations du commerce. « Acceptable » signifie que les pertes n’excèdent pas 20%. Autrement dit, le rendement doit être d’au moins 80%. Par soucis d'économie, certains constructeurs n'hésitaient pas à proposer des alimentations au rendement exécrable ! Ce n'était bon ni pour l'environnement, ni pour la facture !
Comme vous pouvez le voir dans le tableau ci-dessous, le rendement varie selon la sollicitation de l’alimentation. Si cette dernière est trop ou trop peu sollicitée, alors le rendement est légèrement inférieur. Vous l’aurez compris, une bonne alimentation se doit d'avoir un rendement élevé.
| Certification 80 PLUS | 20% de Charge | 50% de Charge | 100% de Charge |
|---|---|---|---|
| 80 PLUS | > 80% | > 80% | > 80% |
| 80 PLUS Bronze | > 82% | > 85% | > 82% |
| 80 PLUS Argent | > 85% | > 88% | > 85% |
| 80 PLUS Or | > 87% | > 90% | > 87% |
| 80 PLUS Platine | > 90% | > 92% | > 89% |
| 80 PLUS Titane | > 92% | > 94% | > 90% |
Qualité du Courant et Protection des Composants
En effet, le courant fourni par l’alimentation est envoyé à la majorité des composants de l’ordinateur : carte mère, processeur, carte graphique, disque dur, etc. Imaginez un peu les effets dévastateurs d’une alimentation qui enverrait aux composants un courant corrompu. Imaginez les effets dévastateurs d’une cantine d’entreprise qui donnerait des aliments avariés aux salariés. La qualité du courant est donc primordiale pour ne pas abîmer les composants de votre ordinateur. Comme on l’a vu, le courant attendu est continu et la tension doit être la plus stable possible. Plus le ripple est élevé, plus les composants vont être abîmés au fil du temps. Acheter une alimentation délivrant une tension « propre » est donc un investissement d’avenir : mieux vaut mettre 20 ou 50 € de plus maintenant, que de devoir changer la carte mère ou la carte graphique dans un an.
L’alimentation génère également des ondes électromagnétiques qui peuvent interférer avec les autres appareils de la maison. Pour éviter les effets indésirables sur les composants de votre ordinateur, rien ne vaut une alimentation de qualité. Mais même avec un bloc haut de gamme, vous ne serez pas à l'abri d'un autre type d'incident : la coupure électrique. L'échelon de tension provoqué par une telle coupure risque de poser des problèmes irréversibles sur votre configuration. La coupure peut même se faire vicieuse et ne durer que quelques millisecondes (on appelle ça une micro-coupure). Tellement court que vous ne vous rendrez peut-être même pas compte que la lumière s'est éteinte un instant, mais suffisamment long pour que votre PC se redémarre tout seul. À l'inverse, il peut surgir des surtensions sur votre réseau électrique, si la foudre s'abat sur votre maison par exemple. Pour se prémunir de tout cela, vous pouvez vous procurer un onduleur. Le principe de base est simple : l'onduleur est branché à la fois au secteur et à l'ordinateur et en cas de soucis, une batterie contenue dans l'onduleur prend le relais. les onduleurs ON-Line, le top-du-top, pour une sécurité maximale de votre réseau électrique.
Formats et Connecteurs
Côté format, on retrouve le même genre de dénominations que pour les cartes mères. Le format le plus courant est le format ATX. On trouve également des micro-ATX ou mini-ITX pour les boîtiers de plus petite taille. Concernant les connecteurs, on retrouve de nombreuses normes afin de répondre aux attentes des différents composants de l’ordinateur. Notons que les lecteurs disquettes sont également alimentés via des ports MOLEX. Mais je doute que vous en ayez encore grand besoin aujourd’hui. Certaines alimentions dites « modulaires » permettent de débrancher les câbles inutilisés.
Alimentation Modulaire
L’alimentation PC modulaire est plus performante et efficace, car elle permet de ne brancher que les câbles nécessaires à votre utilisation et ainsi ne surcharge pas votre boîtier tout en assurant une circulation d’air optimale. Chaque solution présente des avantages et des inconvénients.
Ventilation
Une ventilation de qualité est silencieuse en charge. Il existe des blocs d’alimentation passifs qui ne comportent pas de ventilateur. Cela nécessite que la tour dispose d’un ventilateur. Il existe aussi des blocs d’alimentation semi-passifs dont le ventilateur se déclenche uniquement lorsque la température atteint un certain seuil.
Calcul de la Puissance Nécessaire
Pour calculer la puissance d'alimentation requise pour votre PC, vous devez prendre en compte les besoins énergétiques de chaque composant. Le processeur et la carte graphique sont généralement les composants les plus gourmands en énergie. Les processeurs haut de gamme et les cartes graphiques puissantes nécessitent une alimentation adéquate pour fonctionner correctement. La carte mère, les disques durs, les lecteurs optiques et les périphériques supplémentaires consomment également de l'énergie, bien que leur impact sur les besoins énergétiques globaux soit généralement moindre.
Une fois que vous avez identifié la consommation électrique maximale de chaque composant, vous pouvez utiliser notre formule de calcul ou bien un calculateur d'alimentation en ligne pour estimer la puissance d'alimentation requise. Des constructeurs comme MSI ou BeQuiet!
Ces outils vous aideront à prendre en compte tous les composants de votre configuration et à obtenir une recommandation pour la puissance minimale recommandée pour votre alimentation. Il est important de noter que la consommation électrique réelle de votre PC peut varier en fonction de l'utilisation et de la charge de travail.
Erreurs à Eviter
N’achetez pas un bloc d’alimentation à prix trop réduit, car généralement, les marques concernées ne respectent pas les normes européennes relatives aux perturbations électromagnétiques, elles sont ainsi souvent la cause de perturbations des autres réseaux de votre maison.
Garantie
Un bloc d’alimentation PC dispose généralement d’une garantie comprise entre 1 et 2 ans, mais pour les meilleurs appareils, elle peut atteindre 5 ans.
En général, la puissance de l’alimentation augmente en même temps que le prix. Prenons l’exemple d’une alimentation PC d’un coût de 25 € pour 600 W. Pour un bloc d’alimentation modulaire, il faut compter entre 40 € et 300 € de budget.
Une bonne alimentation est une alimentation qui ménagera votre facture électrique sur le court et le moyen terme. Pour le court terme, il faut choisir une alimentation possédant un bon rendement. Sur le moyen terme, c'est la qualité du courant délivré qui devra être étudiée de près afin de ne pas abîmer les autres composants de votre machine. Les constructeurs ne sont pas fous et indiquent rarement ce critère dans leur description.
Finalement, tout serait plus simple si le courant sortant des prises était directement « propre à la consommation ». Le bloc d'alimentation ne doit surtout pas être négligé, car c'est un investissement d'avenir. Les boîtiers sont souvent vendus avec une alimentation mais attention, celle-ci est souvent bas de gamme et donc à éviter.
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