Comment un ordinateur sait-il qu'il s'est écoulé une seconde ?

Si, comme moi, vous vous posez des questions à la con un dimanche soir à 22h30, vous vous êtes peut-être déjà demandé comment un PC fait pour gérer le temps.

C'est vrai quoi, par quelle sorcellerie un ordinateur parvient-il à savoir qu'une seconde s'est écoulée, même quand il n'est pas connecté à internet ? Eh bien c'est très simple, il possède une montre. Ou plus exactement il possède le cœur d'une montre, un cristal de quartz.

Le cristal de quartz possède d'intéressantes propriétés piézoélectriques qui lui permettent de vibrer à une certaine fréquence.

La piézoélectricité est la propriété d'un matériau à se polariser électriquement sous l'action d'une contrainte mécanique.

En effet, il est possible de faire vibrer le quartz en lui appliquant une tension électrique - et inversement. Plus précisément, on utilise le quartz au sein d'un système asservi qui faire vibrer celui-ci à 32 768 Hz, précisément.

"Pourquoi 32 768 Hz ?" me direz-vous. Tout d'abord, on travaille sur une fréquence supérieure à 20 000 Hz car l'oreille humaine n'entend pas au-delà. Imaginez si chaque appareil électronique émettait un son strident en continue, la tuile. De toute manière, la fréquence est liée à la taille du quartz, plus la fréquence est faible, plus le quartz doit être gros. Donc pour éviter de se retrouver avec un énorme cristal sur la carte mère, mieux vaut une fréquence élevée.

Enfin, on travaille en base 2 dans l'informatique, donc on aura tendance à préférer une fréquence qui correspond à une puissance de 2. Et je vous le donne en mille, la plus petite puissance de 2 supérieure à 20 000 n'est autre que 2¹⁵, soit 32 768.

En outre, le quartz est relativement peu sensible aux changements de températures, facile à usiner et se trouve en abondance, ce qui fait de lui un matériau idéal. Mais comme l'idéal n'est pas suffisant, les appareils modernes utilisent en réalité des céramiques PZT à la place, un matériau élaboré par l'homme.

Bon ce n'est pas tout, on sait comment faire un oscillateur, mais si on éteint un ordinateur pendant 2 ans et qu'on le rallume, il se rappelle de l'heure, comment ce fait-ce ?

Les cartes mères possèdent une mémoire alimentée par la fameuse pile CMOS, chargée de retenir certains paramètres du BIOS ainsi que l'heure courante, tout simplement. Plus précisément, celle-ci retient le nombre de secondes écoulées depuis une certaine date, souvent le 1^er Janvier 1900 dans ce cas précis, et le système d'exploitation calcule la date afin de prendre en compte les changements d'heure, notamment.

Bon d'accord, ce n'est pas tout, une fois l'ordinateur connecté à internet, celui-ci va prendre le relai. Il existe ce que l'on appelle des serveurs NTP pour Network Time Protocol. Ceux-ci sont en charge de donner l'heure sur internet, si l'on devait grossièrement résumer leur fonction.

Et de leur côté, les serveurs NTP possèdent des moyens un peu plus fiables d'avoir l'heure que votre vulgaire quartz. On peut trouver des oscillateurs à quartz thermostatés - comprenez à température régulée pour une meilleure stabilité - ou carrément des horloges atomiques telles que des horloges au césium 133, ultra précises.