Pour commencer, tâchons de comprendre ce qu’est un ordinateur. Pour faire simple, un ordinateur – ou « système informatique » – est un appareil électronique qui reçoit des données à l’entrée, par exemple des nombres, du texte ou des images, puis utilise un ensemble d’instructions (un programme) pour les traiter et les transformer en une information porteuse de sens, dans un format différent, à la sortie.
Les éléments d’un système informatique sont généralement classés en deux groupes : le matériel (ou hardware) et les logiciels (ou software).
Le matériel renvoie aux éléments physiques d’un ordinateur ou d’un système électronique. Ce sont les mécanismes de l’ordinateur et les équipements informatiques externes. Le clavier, l’écran et les composants électroniques de l’unité centrale font partie du matériel informatique.
À l’opposé, les logiciels représentent les composants «non physiques». Ce sont les instructions qui indiquent à l’ordinateur quoi faire. Grâce aux logiciels, nous savons «parler» à l’ordinateur, sans pour autant connaître son langage. Les blocs les plus importants de la partie logicielle d’un ordinateur sont le système d’exploitation ou OS (acronyme anglais d’Operating System) et les applications.
Le système d’exploitation fait office d’interface entre le matériel informatique et les applications. Le système d’exploitation assure la bonne allocation des ressources à chaque programme selon ses besoins. En effet, l’ordinateur exécute plusieurs programmes informatiques en même temps et chacun d’entre eux a besoin de ses ressources.
Les applications réalisent des tâches spécifiques sur un système : traitement de texte, lecteur de musique, navigateur Web, etc.
Le matériel et les logiciels sont étroitement liés : sans logiciels, le matériel informatique d’un ordinateur n’a aucune fonction. Et sans matériel informatique pour exécuter les tâches assignées par les logiciels, ces derniers sont inutiles.
Les composants matériels doivent avoir des caractéristiques spécifiques afin que les logiciels fonctionnent. Les composants d’un système informatique interagissent afin d’exécuter des tâches spécifiques. Pour comprendre le processus global, il convient donc de connaître ces composants. Leurs dépendances réciproques conditionnent leur bon fonctionnement. Généralement, ces interconnexions sont représentées sous la forme de couches.
La couche supérieure du système informatique est composée des applications – les programmes que nous utilisons le plus souvent afin d’interagir avec l’ordinateur.
En dessous, on trouve le système d’exploitation – il joue un rôle de traducteur entre les applications et le matériel afin que ces deux couches se comprennent.
La couche inférieure est constituée du matériel informatique – tous les appareils ayant une existence physique. Les systèmes d’exploitation doivent être installés sur des équipements informatiques spécifiques pour fonctionner correctement.
Ces modalités sont communes à tous les systèmes informatiques – ordinateurs personnels comme industriels.
Analyse du matériel informatique
Nous allons maintenant nous pencher sur les principaux composants informatiques d’un ordinateur et le rôle de chacun d’entre eux. Il est important de connaître ces composants et leurs caractéristiques, car ils conditionnent l’exécution des tâches confiées à un ordinateur. Quand on achète un nouvel ordinateur (ou que l’on remplace des pièces détachées sur notre ordinateur actuel), il est bon de connaître les caractéristiques techniques du matériel afin de s’assurer qu’il saura répondre à nos besoins : travail, navigation sur Internet ou jeux vidéo.
Nous allons principalement nous intéresser ici aux ordinateurs personnels – l’une des catégories d’ordinateurs les plus répandues – et à leurs périphériques, mais les mêmes principes s’appliquent à tous les ordinateurs.
Les composants d’un ordinateur généraliste se rangent dans deux catégories : internes et externes. Le matériel informatique interne désigne les composants placés à l’intérieur du système informatique. Ils ont tous des rôles importants. Les composants externes se connectent à un système informatique depuis l’extérieur. Ils ne sont pas essentiels au fonctionnement du système, mais ils facilitent ou améliorent son utilisation.
Les composants d’un ordinateur:
Le processeur
Le processeur ou unité centrale de traitement (UCT) exécute les instructions – organisées sous la forme de programmes – qui indiquent à l’ordinateur les données à traiter et la méthode de traitement. Sans processeur, il est impossible d’exécuter un programme sur un ordinateur.
On le qualifie souvent de « cerveau » de l’ordinateur, car il contient tous les circuits nécessaires pour traiter des données d’entrée, les stocker et produire un résultat à la sortie.
La vitesse de traitement de l’information du processeur est mesurée en gigahertz (GHz). Généralement, plus cette vitesse est élevée, meilleures sont les performances de l’ordinateur.
La mémoire
C’est grâce à la mémoire que l’ordinateur se « souvient » des données et des informations. À l’image de la mémoire humaine, on parle de mémoire à court terme (la mémoire vive) et de mémoire à long terme (le disque dur).
La mémoire vive et la mémoire morte sont utilisées pour stocker des données informatiques auxquelles le processeur a un accès direct.
La mémoire vive stocke temporairement des informations dont l’ordinateur a besoin à un moment donné.
La mémoire morte est utilisée pour stocker des instructions qui indiquent à l’ordinateur comment démarrer. Elle charge également le système d’exploitation.
Le disque dur (interne ou externe) stocke de façon permanente des données et des programmes, aussi longtemps que les utilisateurs le souhaitent.
Le contenu de la mémoire vive est volatil et supprimé dès que l’ordinateur s’éteint. Pour conserver votre travail après l’arrêt de l’ordinateur, vous devez le sauvegarder sur un espace de stockage permanent (un appareil interne ou externe).
La carte mère
La carte mère (ou carte principale) est le circuit imprimé central qui connecte tous les composants et les périphériques reliés à l’ordinateur.
La carte mère achemine le courant électrique, communique avec tous les composants et les coordonne – c’est donc l’une des pièces les plus importantes d’un ordinateur.
Tous les composants sont reliés à la carte mère – directement (au circuit imprimé) ou indirectement (par un port USB) – et travaillent ensemble pour former le système informatique.
La carte graphique
La carte graphique (ou carte vidéo) est un dispositif matériel relié à la carte mère qui permet à l’ordinateur d’afficher des images sur l’écran.
Le processeur de la carte graphique ressemble au processeur de l’ordinateur, mais il est spécifiquement conçu pour exécuter les calculs mathématiques et géométriques complexes nécessaires à l’affichage graphique.
Les processeurs graphiques sont des unités de traitement qui accélèrent les processus de calculs. Initialement conçus pour traiter des images et visualiser des données, les processeurs graphiques sont désormais utilisés pour améliorer d’autres processus de calcul dans le domaine de l’apprentissage profond et de l’intelligence artificielle.
Le carte son
La carte son est un dispositif matériel interne relié à la carte mère qui permet au système informatique de produire du son. Il est possible de connecter un micro pour transférer du son sur l’ordinateur par son intermédiaire.
Le bloc d’alimentation
Le bloc d’alimentation est le point à partir duquel le courant électrique d’une source externe entre dans le système informatique. Ce courant est ensuite distribué par la carte mère à chaque composant.
Les périphériques d’entrée
Ce sont des appareils par l’intermédiaire desquels des données et des instructions entrent dans un ordinateur.
Les périphériques d’entrée sont répartis en deux catégories : les périphériques d’entrée manuels qui nécessitent une action humaine pour fournir des informations (par exemple, une souris, un clavier, un écran tactile ou un scanneur) et les périphériques d’entrée automatiques, capables de fournir des informations de manière autonome (un lecteur de codes-barres ou un lecteur de carte, par exemple).
Les périphériques de sortie
Quand des données d’entrée sont traitées, elles sont transformées en informations exploitables et transmises aux utilisateurs par l’intermédiaire des périphériques de sortie.
Un périphérique de sortie – écran, imprimante – est un appareil de visualisation du travail de l’ordinateur.
Sur un ordinateur portable, tous les composants matériels sont intégrés. Sur un mobile multifonction, ces mêmes éléments sont intégrés sur un appareil encore plus petit.
Si on leur demande de visualiser un ordinateur, la plupart des gens pensent à leur ordinateur personnel domestique ou à leur ordinateur de bureau professionnel. Pourtant, les ordinateurs d’aujourd’hui se présentent sous différentes formes et offrent des fonctions très variées. À côté du traitement et de la production de données, les ordinateurs proposent également des fonctions «actives», comme le contrôle d’un système, la robotique, etc.
La révolution des appareils de stockage de données
Un ordinateur numérique représente des données à l’aide du système binaire. Cela signifie que toutes les informations – nombres, texte, photos ou audio – sont converties en chiffres binaires ayant une valeur de 1 ou 0. L’unité de stockage la plus commune est l’octet. Il y a 8 bits dans un octet. Une information peut être prise en charge par un ordinateur ou un appareil dont l’espace de stockage est assez important pour contenir la représentation binaire de cette information ou, plus simplement, de cette donnée.
Ainsi, la capacité de stockage des ordinateurs correspond à l’une de leurs fonctions fondamentales : conserver des données numériques. Nous tenons aujourd’hui cette fonction pour acquise, mais le stockage de données sur ordinateur a énormément progressé depuis les premiers pas de l’informatique.
À leurs débuts, les ordinateurs étaient programmés à l’aide de feuilles de papier rigide où les commandes et autres données étaient représentées par la présence ou l’absence de trous. Ces cartes ont plus tard été remplacées par des bobines de bande magnétique bien plus faciles à entreposer – le stockage des piles de cartes étant très peu pratique. Néanmoins, la programmation demandait alors toujours beaucoup de travail, de temps et le procédé était particulièrement fastidieux.
Les premiers ordinateurs personnels ne possédaient pas de dispositif de stockage interne (ou disque dur). Les logiciels – à l’époque, très simples et peu gourmands en données – étaient donc chargés à partir de disquettes. Tout cela a changé grâce à l’évolution du matériel informatique. Quand les disques durs sont devenus la norme, les logiciels ont pu être installés sur l’ordinateur. Les entreprises ont donc pu vendre des ordinateurs avec un système d’exploitation et des applications déjà installés. Les ordinateurs sont ainsi devenus plus efficaces et performants – les utilisateurs n’ayant plus besoin de changer de disquette pour naviguer entre différents logiciels.
Cette évolution s’est poursuivie avec l’apparition du CD-ROM, du CD, du DVD et l’augmentation de la capacité des disques durs. Grâce à Internet, il n’est désormais plus nécessaire d’acheter des logiciels sur CD. On peut télécharger tous nos programmes ou même les utiliser directement sur le cloud.
Les différents types d’ordinateurs
Nous allons maintenant nous pencher sur les différents types d’ordinateurs, en fonction de leur finalité.
Les ordinateurs personnels
Les ordinateurs personnels ou PC (acronyme anglais de personal computer), sont des ordinateurs généralistes conçus pour un usage individuel. Y sont connectés un écran, un clavier et un processeur. Ce sont des outils pratiques et flexibles utilisés indépendamment ou au sein d’un réseau organisé. Aujourd’hui, les ordinateurs personnels se présentent sous de nombreuses formes : ordinateurs de bureau, ordinateurs portables, téléphones mobiles, tablettes... Nous nous pencherons plus longuement sur les différents types d’ordinateurs personnels dans la partie suivante.
Les serveurs informatiques
Les serveurs sont des ordinateurs optimisés pour fournir des services à d’autres ordinateurs, au sein d’un réseau. Ils sont généralement dotés de processeurs puissants, d’une mémoire conséquente et de disques durs de grande capacité. On parle, par exemple, de serveur multimédia domestique, de serveur Web ou de serveur d’impression. On trouve également des serveurs de fichiers et des serveurs de base de données. Les entreprises s’appuient sur des serveurs pour fournir des informations, traiter des commandes, suivre des données d’envoi ou encore travailler sur des formules scientifiques.
Les ordinateurs centraux
Ce sont de grands ordinateurs dotés de capacités de stockage très importantes et d’une vitesse de calcul très élevée. Les ordinateurs centraux exécutent de nombreux programmes en même temps. Ils prennent en charge simultanément des centaines, voire des milliers d’utilisateurs. Leur architecture est très résistante. Ils sont donc très fiables et sécurisés. Ces machines sont hautement disponibles et restent en marche pendant des années sans interruption. Les réparations matérielles et les mises à jour ne requièrent pas d’interruption des activités habituelles. Ces ordinateurs peuvent continuer de fonctionner en cas de panne d’un composant.
Ils sont principalement utilisés par des gouvernements ou des organisations d’envergure pour, entre autres, traiter de grands volumes de données, exécuter des applications essentielles ou sécuriser un très grand nombre de transactions sensibles et de statistiques d’industries ou de consommateurs.
Les superordinateurs
Les superordinateurs sont les « Formules 1 » du monde informatique. Ils sont à l’avant-garde des performances informatiques actuelles, en particulier en matière de vitesse de calcul. Ils sont construits à partir d’un petit nombre de composants très puissants ou bien d’un grand ensemble d’unités moins puissantes. On les utilise pour des applications spécialisées qui nécessitent énormément de calculs mathématiques. On les trouve, entre autres, dans les instituts de recherche et dans les stations de prévision météorologique où la vitesse de calcul est essentielle.
Les ordinateurs embarqués
Les ordinateurs embarqués ne sont pas indépendants, mais plutôt intégrés à d’autres appareils. Ils sont conçus pour exécuter des tâches spécifiques. On les retrouve par exemple dans les appareils photo numériques, les baladeurs numériques et pratiquement tous les systèmes de contrôle industriels et domestiques. Par exemple, la plupart des téléphones mobiles modernes contiennent plusieurs ordinateurs distincts : en plus de la carte SIM, un téléphone peut être doté d’un autre microprocesseur chargé de gérer les radiocommunications et d’une deuxième puce électronique pour exécuter les applications les plus gourmandes pour le processeur, comme les jeux. Même les machines à laver sont désormais dotées d’un microprocesseur pour établir le cycle de lavage et gérer le moteur du tambour aussi efficacement que possible.
Comme vous avez pu le voir, les ordinateurs d’aujourd’hui sont très polyvalents. Leur potentiel d’amélioration semble indiquer que la révolution informatique est toujours en cours.
