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HARDWARE, ordinateurs et périphériques

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25. L'Hardware d'un PC portable

1. Introduction - 2. Les différentes pièces - 3. Microprocesseur - 4. Mémoire ram - 5. Disque dur - 6. Carte mère - 7. Ports de communication - 8. CD-Rom - graveur - 9. Carte graphique et affichage - 10. Pointeur - 11. Batterie et économie d'énergie - 12. Dockstation, réplicateur, connecteurs - 13. Réparation, installation système exploitation - 14 Les Netbook et ultra-portables - 15. Quelques notions sur les tablettes.

Un ordinateur portable (Laptop ou notebook) utilise des technologies équivalentes aux PC bureautiques, mais avec des adaptations importantes au niveau des composants (mécaniques et électroniques). Le but est de réduire le poids mais aussi de le rendre autonome du réseau électrique le plus longtemps possible (utilisation de batterie mais aussi réduction de la consommation). Une autre adaptation importance est l'utilisation d'un réseau sans fils Wifi dans tous ces modèles (de nouveau pour les rendre autonomes).

La majorité des modèles intègrent un lecteur / graveur DVD (les modèles avec un écran supérieur à 13") et une connexion Ethernet. Par contre, les plus petits ne les intègrent pas.

2. Composants d'un PC portable et dépannage.

Le schéma mécanique ci-dessous est celui d'un ancien Thinkpad d'IBM. Il est constitué de:

23. Une carte mère incluant quasiment tous les électroniques: carte graphique, ports USB, chipset, contrôleur E-IDE ou Serial ATA. Les anciens modèles reprenaient également des ports parallèle et série. La carte mère, sa forme, taille, emplacement des ports externes et fixations mécaniques (y compris pour le ventilateur du processeur) spécifique au modèle

24. Un processeur sur un socket ou soudé sur la carte mère (remplacement impossible). Le microprocesseur est de type mobile avec des mécanismes internes pour réduire la consommation. D'anciens modèles utilisaient un processeur standard avec une consommation supérieure et des problèmes d'échauffement. Les techniques pour réduire la consommation est la réduction de la tension d'alimentation et la fréquence en fonction de la charge du processeur. Un ventilateur spécifique au modèle (attention au prix) est généralement utilisé.

14. Un disque dur E-IDE ou SATA avec une taille de 2"5 (les ordinateurs standards utilisent des disques de 3"5). La vitesse est également plus faibles, 5400 tours / minutes le plus souvent contre 7200 pour ceux utilisés dans les tours. Les connecteurs sont également différents. On trouve des adaptateurs externes en USB pour utiliser des disques 2"5 dans une tour standard et ainsi récupérer les données. Ce sont simplement des boîtiers externes pour disques durs qu'on utilise pour accéder aux fichiers (deux types suivant les deux types d'interface). Ils sont le plus souvent fixer à l'aide d'une armature de fixation spécifique qu'il faut enlever. Remplacer un disque dur ne pose pas de problèmes, sauf pour quelques marques où le disque est tatoué (souvent un programme à télécharger sur le site du fabricant).

25. Un lecteur / graveur DVD dans son arceau de fixation mécanique au format Slim. Les deux interfaces standards sont utilisées, ATA pour les anciens et SATA pour les actuels. Pour chaque interface, le connecteur arrière est le même. Il peut être remplacé, même si les Bios ne reconnaissent pas toutes les marques.

. De la mémoire RAM de type So-Dimm. Normalement deux connecteurs, le plus souvent accessible directement en dévissant un cache en bas. Parfois un connecteur est inséré sous le clavier et l'autre directement accessible en retournant le portable.

1. Un écran LCD intégrant l'Inverter (un convertisseur de tension) couplé à un clock synthesizer (générateur de fréquence) et la dalle. Les deux premiers composants sont généralement intégrés dans un même circuit: en cas de panne, l'affichage devient sombre et l'image est à peine visible en l'allumant avec une lampe de poche. Dans le deuxième cas, aucun affichage. Les écrans LED n'ont plus ce problème.

. Une batterie. Elle permet une autonomie jusque 4 - 5 heures suivant le type de processeur et la taille de l'écran, jusqu'à 8 heures pour les Netbook.

. Une alimentation directement sur la carte mère servant également de chargeur de batterie. Une panne d'alimentation nécessite de replacer la carte mère ....

. une carte réseau sans fils (l'antenne fait le tour de l'écran), éventuellement blue-tooth, et une carte Ethernet qui sont (à part le réseau sans fils) directement intégrés sur la carte mère. Le réseau WIFI utilise une carte insérée dans un connecteur: les fixations sont normalisées mais pas forcément toutes détectées corectement.

L'ensemble des composants est intégré dans un boîtier qui sert parfois également de refroidisseur en le reliant à un radiateur.

Démonter un portable passe par deux parties, le disque dur, mémoire RAM et modem - réseau sans fils sont souvent accessibles directement en dévissant des plaques en dessous du portable. Par contre, le processeur et la partie refroidissement sont souvent insérés sous le clavier. Vous devez d'éclipser le cache entre le clavier et l'écran pour débuter. Avant toute manipulation hardware, retirez la batterie et la prise électrique pour éviter d'endommager l'électronique.

Tous les composants internes sont le plus souvent spécifiques au fabricant et au modèle: la réparation nécessite souvent le renvoi au fabricant en cas de panne. Les prix fabricants sont souvent onéreux: un simple ventilateur processeur (ils mettent toute la partie refroidissement avec ???) revient facilement à 80 €, ... Quelques solutions comme importer les pièces directement de Chine sont parfois possibles.

En gros, les seules réelles réparations possibles sans passer par le fabricant sont:

  • le disque dur (SATA ou IDE pour les plus anciens), seuls les premiers sont encore commercialisés.
  • les barrettes mémoires (dans la même technologie et en respectant le modèle du fabricant puisque les encoches sont parfois décalées). Différents gros fabricants proposent les modèles en fonction de votre ordinateur portable.
  • le lecteur / graveur: les fixations sont standards, mais ici aussi, toutes les marques ne sont pas reconnus par le BIOS de chaque fabricant.

3. Processeurs spécifiques.

Petit récapitulatif sur le chapitre sur les processeurs mobiles

INTEL a été longtemps le seul fabricant de ce type de processeur. Actuellement, AMD produit aussi des processeurs à faible consommation d'énergie, munis de systèmes d'économie. Le CRUSOE, spécifique pour portables, ayant quasiment disparu du marché, je ne le verrais plus.

L'architecture interne est identique de celle d'un microprocesseur standard, seul des mécanismes d'économie d'énergie sont rajoutés. Le codage de ces processeurs est le plus souvent suivi de la lettre M (Mobile).

Le refroidissement utilise un (ou plusieurs) ventilateur.  Toutefois, la partie radiateur est spécifique au modèle et le ventilateur souvent intégré directement dans l'armature. Le socket (ici un 479 d'Intel) débloque le processeur en tournant une petite vis (en noir sur la photo). Changer de processeur est physiquement possible en respectant le type, le FSB et le socket comme dans un ordinateur standard. Ceci ne peut finalement se faire qu'avec du matériel d'occasion.

3.1. Intel.

Intel a implanté deux mécanismes d'économie d'énergie dans ses séries M: DEEPER LEEP et speedstep.

DEEPER LEEP utilise la technologie QuickStart: un mode de gestion dynamique de la consommation électrique en abaissant la tension d'alimentation. Deeper Sleep réduit la consommation du microprocesseur lors des périodes d'inactivité (même brèves), pour repasser en mode actif dès que la charge du processeur remonte. En période d'inactivités, la tension d'alimentation descend en-dessous de la tension d'alimentation de fonctionnement minimale mais conserve son état (données dans les mémoires internes, pointeurs de programme, ...). 

SpeedStep permet le basculement en temps réel de la fréquence d'utilisation du processeur par paliers (en plus de réduire la tension d'alimentation en même temps). Différentes vitesses sont possibles, le choix est généralement automatiquement fait par le pilote. La vitesse externe (FSB) n'est pas modifiée, seul le facteur de modification varie.  Les Pentium IV M utilisent le socket 479 qui est un 478 avec une patte supplémentaire dédiée à cette fonction.

Les chipsets utilisés par INTEL découlent des modèles standards, seul le code M est ajouté lorsqu'ils gèrent les économies d'énergie. Au niveau fonctionnalités et caractéristiques, un i845 et un i845M sont identiques mais seul le deuxième gère les tensions et vitesses.

La technologie CENTRINO d'Intel n'est pas une spécificité processeur mais regroupe en fait 3 technologies:

  • les processeurs Pentium M, même si actuellement les vitesses annoncées ne sont plus en rapport avec celles utilisées pour les PC bureautiques (changement de dénomination)

  • un jeux de composant (chipset) spécifique pour ordinateur portable. Jusqu'en 2004, INTEL utilisait les chipsets 855 PM, 915 ou 945. Ces chipsets sont des adaptations mobiles des chipset bureautiques. Le jeux de chipset utilisé dans la technologie Centrino actuellement gère des technologies plus avancées comme le SATA, la DDR2 et le PCI-express

  • la technologie réseau sans fils

Cette dénomination est donc plus commerciale que technique. Néanmoins, l'association des 3 techniques permet une meilleure autonomie. Les PC portables utilisant la technologie centrino sont généralement moins encombrant que les solutions mobiles standards. Un Centrino à 1,6 Gh est en gros aussi performant qu'un P4M à 2,8 GH, avec une autonomie accrue.

Actuellement (2013), Intel développe trois familles de processeurs à faible consommation:

  1. Des dérivés modifiés des processeurs standards (I3, I5 et I7)
  2. des processeurs spécifiques comme les B960, B980, .... un peu plus faible en performance
  3. les Atom spécifiques pour petits netbook et tablettes PC, de faibles performances

3.2. AMD.

AMD ne fait de véritables processeurs pour portables que depuis quelques années. Les premiers K6 et Duron implantés dans les notebook étaient juste des processeurs standards avec un nouveau boîtier plus petits et quelques bricolages de réduction de tension d'alimentation. Le premier véritable processeur mobile est l'ATHLON XP sorti mi-2001. Les techniques sont identiques à celles d'Intel avec l'AMD PowerNow! Technology qui réduit aussi la tension d'alimentation du microprocesseur en fonction de l'utilisation du PC portable.

Les modèles AMD actuels utilisent le Turion mais surtout des versions modifiés des série A4, A6 et A10. La série E1, E2 correspond à peu prêt aux Atom (donc à éviter).

4. Mémoires des PC portables.

La technologie des mémoires Ram est identique à celle des PC bureautiques, seul la taille et la forme des barrettes est différentes avec une tension d'alimentation plus faible.  Les deux types de Ram ci-dessous sont utilisées dans les portables (manque la So-Dimm DDR2 utilisée actuellement).

La So-Dimm 144 contacts est équivalent à la mémoire SDRam dimm

La So-Dimm 200 contacts est équivalent à la mémoire DDR

Selon le constructeur et le modèle de portable, la forme de la barrette mémoire et le connecteur peuvent être différents. La solution est de vérifier le modèle à utiliser en fonction de votre ordinateur sur le site du fabricant Kingston. Delà vous aurez le modèle de mémoire mais aussi les limites de capacités propres à votre Notebook. C'est la solution que nous utilisons au magasin.

5. Disque dur.

Les disques durs sont E-IDE ou SATA tout les modèles standards. Par contre, la taille du disque est de 2,5 pouces au lieu de 3,5 pouces. Les capacités sont généralement plus faibles. A part en cas de limites de capacités, il peut être remplacé sans problème mais différents fabricants tatouent le disque dur en fonction du BIOS. Dans ce cas, un petit programme à télécharger permet de passer cette limitation (si le constructeur le propose).

How to? Pour remplacer le disque dur d'un portable mais aussi comment réinstaller un Netbook (sans lecteur CD) via une clé USB.

Une différence de taille entre les disques durs E-IDE 3"1/2 (en dessous) utilisés dans les PC standards et les disque durs 2"1/2 (au dessus) utilisés dans les portables.

Les différences de connecteurs IDE. En haut, un 2"1/2 pour portable. Le pontage master /slave n'est pas toujours présent (généralement un seul disque dur) et pas de connecteur spécifique pour l'alimentation.

En SATA, deux connecteurs sont utilisés, 1 pour la communication et 1 pour l'alimentation: ils sont le plus souvent intégrés dans un même connecteur.

6. Carte mère

La type de carte mère est liée au modèle de processeur et de chipset. Chaque carte mère mobile est dessinée en fonction du boîtier, donc spécifique au modèle. Le remplacement par un modèle équivalent est impossible (en plus du travail pour démonter le tout même si c'est possible), fixation sur le boîtier mais aussi modèle de ventilateur utilisé, emplacement des connecteurs du disque dur, du lecteur / graveur DVD au format Slimm, et même connecteur vers l'écran.

Les emplacements des connecteurs externes sont également différents.

7. Ports de communication

Les ports utilisés sont les mêmes que ceux utilisés dans les PC bureautiques: série, USB, parallèle, Firewire, ... Le nombre est souvent réduit. De plus, je suis déjà tombé sur quelques problèmes USB au niveau courant maximum de 500 mA fourni, ce qui oblige dans certains cas à utiliser un HUB USB avec transformateur. Dans les anciens modèles, un port PS2 (souris / clavier) était utilisés. Actuellement tout passe par un port USB.

La majorité des notebook actuels sont munis d'une connexion réseau RJ45 et une carte réseau sans fils, anciennement d'un modem téléphonique,

Toutes les autres communications peuvent être faite par des cartes optionnelles au format PCMCIA (déjà vu dans le chapitre sur les bus internes). Ces cartes sont déconnectables à chaud (PC allumé). On trouve notamment des cartes réseaux (RJ45, sans fils), modem, ... selon le type de bus PCMCIA interne du portable. Pour rappel, deux ports PCMCIA I sont utilisés pour une connexion en PCMCIA II.

Un connecteur VGA permet l'utilisation d'un vidéo projecteur, un connecteur vidéo est souvent ajouté. Comme dans les PC standards, les ports série et parallèles n'existent plus. Sur les modèles de haut de gamme, on trouve en option un réplicateur qui sert à utiliser le portable dans une "Dockstation" et permet de connecter tous les périphériques sur ce boîtier. Dans ce cas, vous n'utilisez plus que le processeur, mémoire et disque dur du portable, éventuellement le lecteur CD et le lecteur de disquette.

8. Lecteur de disquette, CD-Rom, graveur, ...

Suivant le modèle, ces périphériques peuvent être inclus ou externe en option (connectés sur port USB par exemple). En interne, ils sont au format Slim.

Généralement, les équipements sont compatibles au niveau fixation (quoique certaines firmes bricolent un peu), éventuellement via un arceau de fixation.

Par contre, les BIOS des ordinateurs portables ne reconnaissent souvent que quelques modèles, rendant le remplacement difficile. Dans ce cas, une réparation passe par un service technique spécialisé ou par l'achat en pièce détachée directement chez le fabricant du portable, avec des prix souvent élevés.

Si le graveur CD ou DVD n'est pas inclus dans le modèle au départ (anciens modèles ou netbook), la seule solution est de passer par un modèle externe USB ou Firewire.

9. Carte graphique et affichage

La majorité des cartes graphiques sont directement implantées sur la carte mère. Dans les modèles de bas de gamme, la mémoire est partagée avec celle du processeur. De nouveaux circuits utilisent une carte fille qui peut sous certaines conditions être remplacée. La mémoire standard est plus faible que pour les cartes écrans bureautiques, mais est suffisante.

La majorité des modèles actuels proposent un connecteur pour écran externe VGA, HDMI et même DVI, certains intègrent également une sortie TV pour lire les DVD.

    On retrouve l'ensemble des technologies des écrans plats vues au chapitre 16. 

Le choix d'un portable est souvent lié à cet écran: dimensions et surtout technologie. Le DSTN et ses dérivés avec un contraste médiocre et une vision de l'écran uniquement de face ne sont plus produits, remplacés par la technologie LCD sont de caractéristique identique à celles d'un écran plat bureautique.

10. Pointeurs pour portable

Même si une souris peut être connectée en USB (en PS2 pour les vieux modèles), chaque appareil intègre un système de souris. Trois systèmes sont utilisées suivant le modèle (seul le premier est réellement utilisés actuellement):

  • le touch Pad, une plaque sur la quelle on passe le doigt utilisée sur tous les modèles actuels
  • le trackball, une boule qui tourne dans un emplacement fixe (aujourd'hui disparu et pas très pratique)
  • le pointeur utilisé par Toshiba, un genre de touche qui dépasse du boîtier (pas très facile non plus)

11. Batteries et économie d'énergie

Ici aussi, la forme et la connectique de la batterie est spécifique au modèle.

On retrouve 3 types de batteries (avec des chargeurs spécifiques)

  1. Nickel Cadmium (Ni-Cad): anciens modèles de PC portables
  2. Nickel Metal Hybride (Ni-Mh): ce type de batterie n'as pas d'effet mémoire mais est assez lourd.
  3. Lithium Ion (Li-Ion): standard actuel dans la majorité des portables: sans effet de mémoire

L'effet de mémoire des batteries est un problème spécifique liés à la mémorisation par le composant chimique de la recharge. En cas de faibles recharges régulières, la batterie mémorise le niveau de rechargement et ne recharge plus au dessus de ce seuil. La solution est de décharger complètement la batterie régulièrement (par exemple tous les 6 mois par exemple). Le problème se pose souvent pour des portables qui travaillent toujours en étant branchés sur le secteur. C'est la même chose pour les GSM et PDA, UPS et onduleur qui utilisent des batteries au plomb.

Chaque ordinateur portable intègre des logiciels spécifiques d'économie d'énergie comme la mise en vieille en conservant l'environnement de travail quand les batteries ne sont plus assez chargées ou d'inactivité prolongée. Au redémarrage, l'ordinateur reprend exactement son état d'avant la mise en vieille, y compris les programmes et documents ouverts. Cette mise en vieille sauve finalement l'ensemble du contenu de la mémoire RAM pour recharger l'ensemble. Ce n'est pas une sauvegarde de documents comme la commande enregistrer.

12. DockStation ou réplicateur, connectiques diverses

Certains modèles de notebook sont fournis (en option) avec un réplicateur de port. C'est un boîtier qui se connecte via un connecteur spécifique et reprend des ports de communication supplémentaires pour une utilisation bureautique. Ici un modèle Hewlett Packard

Le modem téléphonique est spécifique au pays (prise, tension, type de modulation, ...) et directement intégrés dans l'ordinateur. Par programmation logicielle dans le panneau de configuration, vous pouvez changer ces paramètres, du moins en restant en Europe. Pour d'autre continents, c'est parfois une carte à changer.

Le raccordement sur le réseau électrique est également différent d'un pays à l'autre (fréquence de 50 ou 60 Hz, tension (110 V pour les Etats-Unis, 230 en Europe), mise à la masse. Le transformateur et la prise électrique livrés le notebook est souvent adapté mais remplaçable soit par le modèle du constructeur, soit par un compatible qui reprend des connecteurs à choisir suivant votre portable. Dell avec le connecteur K1 et HP avec le connecteur K3 intègrent une puce électronique qui, en absence, ne recharge pas la batterie mais permet de faire fonctionner l'ordinateur.

13. Réparation et installation système d'exploitation Windows.

Les différentes pièces sont spécifiques au constructeur et au modèle (à part les dalles écran qu'on retrouve assez facilement sur Internet), sans pièces du constructeur, la réparation électronique est difficilement réalisable. Les seuls composants qu'on peut réellement remplacer sont le disque dur, le graveur DVD (avec quelques restrictions), les barrettes mémoires (qui tombent rarement en panne). 

 Sauf pour quelques modèles, il n'y a pas non plus de pontages pour faire un Clear CMOS, la batterie du setup est souvent directement soudée sur la carte mère.

La réparation d'un PC portable ARMADA par l'humour

 Attention, en cas de renvoi au service technique du fabricant, le disque dur est souvent formaté en arrivant pour des assurer la convidentialité des données: sauvez les données avant le retour.

La réinstallation se fait le plus souvent avec un CD de restauration - une clé USB pour Windows 8 (à créer par l'utilisateur lors de l'achat de la machine - ce qui malheureusement est rarement fait), comme pour tous les ordinateurs de marque. Ici aussi, la restauration supprime généralement toutes les données. Comme le format des disques durs (2"5) n'est pas compatible avec un ordinateur bureautique, il faut utiliser un adaptateur USB externe. 

Les pilotes sont également spécifiques au modèle mais en plus différent souvent suivant le lot de fabrication. Changer de système d'exploitation Windows par un autre est également difficilement réalisable, pertes de fonctionnalités d'économie d'énergie, modem, carte réseau, ...

14. Les Netbook et ultra-portables

Débuté par ASUS (EEEPC) début 2008, un netbook reprend un écran de faible dimension (moins de 12") et forcément un clavier réduit à cette taille. L'ergonomie de travail n'est pas une qualité. En réduisant quasiment tous les composants (pas de graveurs DVD par exemple, disque dur SSD) et en utilisant des processeurs spécifiques (Atom Intel) et des circuits graphiques spécifiques, ces appareils permettent une nettement plus longue autonomie.

En photo, comparaison d'un portable 17" avec un EEEPC 12".

Si les premiers appareils étaient basés sous Linux, quelques modèles suivant utilisent une version allégée de XP Home (Microsoft Vista étant trop gourmand pour leur configuration) et une version spécifique de Windows 7.

Avec Windows 8, Microsoft développe deux versions, une version standard (pas très intelligent) et une version Windows 8 RT pour les netbook qui utilisent des processeurs ARM.

15. Les tablettes

Au niveau composants (et réparation), c'est encore pire que pour les notebooks. La majorité n'intègrent pas un vrai clavier (parfois en option), l'écran est tactile en utilisant une technologie résistive qui réduit la luminosité mais aussi transflectif (qui elle utilise la lumière ambiante pour augmenter la luminosité). Pour réduire l'épaisseur, ce n'est plus un disque dur qui est utilisé mais directement une mémoire flash soudée sur la carte mère. La carte Ethernet n'est pas non plus intégrée. Comme pour les netbooks, pas de graveur. Au niveau réparation, rien à faire, à part peut-être l'écran.

Les processeurs (et tout ce qui va avec comme les chipset) sont spécifiques: ce sont des modèles RISC AMR. De fait différents systèmes d'exploitation peuvent être utilisés (quasiment chaque fois implanté sur le système et pas modifiable par l'utilisateur).Pour les systèmes d'exploitations 

  • Androïd: est basé sur Linux et développé par Google en GPU, c'est le principal. Chrome OS est parfois utilisé.
  • IeOS, spécifique aux Ipad et Ipod pour les modèles d'Apple
  • Blackberry, réservé pour les GSM intelligents de la firme.
  • Windows Phone (GSM tactiles), Windows 8 pour modèles ARM et pour modèles PC

En complément:

La suite, le cours hardware 2 (serveurs, réseaux et communications)
< 24. Upgrade et réparation PC

Mise à jour: 17/05/2017

Le cours hardware 1: PC et périphériques - les systèmes d'exploitation de Microsoft

Les compétences au service de la qualité.