Qu’est-ce qu’il y a dans un ordinateur ?

Système

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Depuis longtemps, l’homme rêve de pouvoir alléger son travail grâce aux machines. C’est au début des années 1940, quand fut construit l’ENIAC[1], le premier ordinateur totalement électronique, que tout s’est emballé. A l’époque, cet ordinateur, composé d’environ 18000 tubes à vide, pour un poids d’environ 30 tonnes, était capable de réaliser 100 000 additions par seconde. Depuis tout s’est miniaturisé et on parle de PC (Personal Computer). Par comparaison, le téléphone que tu as dans la poche compte plusieurs milliards de transistors et est capable de faite plusieurs millions d’opérations par secondes…

Les composants physiques de l’ordinateur : Le hardware

Un ordinateur est composé de multiples parties physiques. On parle de matériel, le hardware.

L’alimentation électrique

Pour commencer, un ordinateur fonctionne avec une source d’énergie. En effet, les différents composants ont besoin d’électricité. Comme il ne fonctionne pas directement avec le courant d’une prise électrique, un ordinateur comporte une alimentation qui convertit ce courant. C’est pourquoi, par exemple, ton ordinateur portable dispose d’un bloc d’alimentation.

Le support : La carte mère[2]

Un ordinateur étant composé de plusieurs partie, il faut un support. Dans un ordinateur, c’est la carte mère qui réalise, entre autres, cette tâche. Une carte mère comporte essentiellement des circuits imprimés et des connecteurs. Il y a des connecteurs internes, comme ceux pour brancher un disque dur, de la mémoire…ou des connecteurs externes, comme les ports USB. Le port USB[3], c’est la prise que tu utilises pour brancher ton smartphone ou ta clé USB sur le PC.

L’un de ses composants essentiels est le BIOS. BIOS signifie Basic Input Output System, ou Système Basique d’Entrée-Sortie. C’est lui qui permet à la carte de faire communiquer tout le monde, en s’aidant des chipsets[4].

Une carte mère

Le micro-processeur

Sur une carte mère, on trouve un support pour un micro-processeur (Souvent, on parlera de socket). Le micro-processeur, c’est un peu comme le cerveau d’un ordinateur. C’est lui qui va effectuer des opérations élémentaires, les instructions[5]. Dans son architecture[6] classique, un micro-processeur est composé de :

  • Une Unité Arithmétique et Logique (ALU en anglais). C’est elle qui effectue les opérations de base. Cette unité comporte des cases mémoires pour effectuer ses calculs : les registres.
  • Une Unité de Contrôle qui se charge de séquencer les opérations.
  • Un dispositif d’entrée-sortie, pour communiquer avec le monde extérieur.
Architecture simplifiée d’un micro-processeur

La mémoire vive

Afin de réaliser ses calculs, le processeur a besoin de mémoire vive. C’est un espace de stockage temporaire : tout disparaît lorsque l’on coupe l’alimentation de l’ordinateur. Souvent, on parle de mémoire RAM, pour « Random Access Memory ». C’est dans cette mémoire que le micro-processeur va stocker les données dont il a besoin pour effectuer un calcul. C’est également ici qu’il va trouver les instructions qu’il doit exécuter, comme nous le verrons plus loin. La mémoire se présente sous forme de barrette, enfichées sur la carte mère.

Barrette mémoire
Une barrette mémoire

Le disque dur

Le disque dur, c’est une autre forme de mémoire. A la différence de la mémoire vive, elle est persistante : Les données sont conservées, même lorsque l’alimentation de l’ordinateur est coupée. Il en existe de plusieurs types :

  • Les disques durs magnétiques. Ils sont composés de plateau magnétique sur lesquels une tête se déplaçant écrit et lit les données. Ils ont l’inconvénient d’être un peu lent mais ont l’avantage d’être bon marché.
  • Les disques SSD (Solid State Drive), où les données sont stockées sur des mémoires flash : des composants électroniques. Ils ont l’avantage d’être très rapide, mais ont l’inconvénient d’être plus onéreux.

On se sert du disque dur pour stocker des données à long terme comme des photos, des vidéos, des musiques mais aussi des programmes, comme nous le verrons plus loin.

Les cartes d’interface

Comme on l’a vu, une carte mère dispose de nombreux connecteurs. Parmi ceux-ci, il y a un bus qui permet d’ajouter des cartes permettant d’étendre les possibilités de l’ordinateur, le bus PCI (Peripheral Component Interconnect). On parle de carte d’interface ou de carte fille.

C’est sur ce bus que l’on peut par exemple connecter un carte graphique puissante, utile pour les jeux. On peut également trouver des cartes réseaux ou des cartes permettant de piloter divers appareils, très utilisé dans l’industrie par exemple.

Les périphériques d’entré et de sortie

Pour pouvoir dialoguer avec la machine, on utilise des périphériques d’entrée-sortie :

  • Un clavier, permettant d’entrer des informations comme des textes ou des nombres.
  • Un écran, permettant de visualiser les résultats des opérations demandées. On l’appelle souvent un moniteur.

On trouve souvent également des périphériques multimédias tel que :

  • Un micro pour entrer des informations sonores.
  • Une webcam pour entrer des informations visuelles.
  • Des haut-parleur pour restituer des sons.
  • Une souris…
Les composants d’un ordinateur

Le software

Pour pouvoir fonctionner, l’ordinateur nécessite qu’on lui donne un ensemble d’instructions à suivre. On parle alors de logiciel, le software.

En premier : le système d’exploitation

Pour que l’on puisse utiliser facilement un ordinateur, celui-ci dispose d’un ensemble de composant logiciel qui gère l’utilisation des ressources matériels. Ce logiciel s’appelle le système d’exploitation. On parle souvent d’OS, pour Operating System en anglais. Le système d’exploitation permet l’exécution de programmes (on parle d’application), comme nous le verrons plus bas.

Il existe de nombreux systèmes d’exploitation. Les plus connus sont Microsoft Windows®, MacOs® ou Linux sur PC. iOS® ou Android® sont aussi des systèmes d’exploitation, pour smartphone.

OS : Le chef d’orchestre des ressources matériel

Un OS offre une couche intermédiaire entre les programmes et le matériel. En effet, un OS est capable de faire fonctionner plusieurs programmes en même temps. On parle de multitâche. Aussi, afin d’éviter des potentiels conflits d’accès aux ressources matériels, un programme va obligatoirement passer par l’OS pour y accéder. Dans ce cas, l’OS est un peu le gendarme du matériel. Cela permet par exemple que 2 programmes utilisent la même zone de mémoire.

OS : Le chef d’orchestre des applications

Il est possible de faire fonctionner plusieurs programmes sur un système d’exploitation. Il y en a souvent plus d’une centaine en même temps. Le système d’exploitation est le chef d’orchestre de tous ces programmes. C’est lui qui gère entre autres :

  • Les priorités entre les programmes. En effet, certains programmes doivent être prioritaire pour que l’OS fonctionne correctement.
  • La communication entre les programmes. Il n’est pas rare qu’une application soit composée de plusieurs programmes. Pour qu’ils puissent tous se synchroniser, l’OS assure leurs communications.
  • La mémoire allouée à un programme. Un programme va utiliser de la mémoire pour fonctionner. Pour cela, il fait une demande à l’OS qui lui fournit alors la zone qu’il peut utiliser.
Architecture d’un système d’exploitation

OS : Un traducteur universel de périphérique

L’OS permet également de fournir une couche d’abstraction des périphériques. Imagine par exemple que tu veuilles écrire un programme qui utilise une webcam. Grâce à l’OS, tu vas écrire un programme qui utilise une webcam « générique ». Tu n’es pas obligé d’écrire un programme pour chaque webcam qui existe sur le marché ! C’est l’OS, par l’intermédiaire des pilotes[7] (drivers) que tu installes avec tes périphériques, qui va se charger de traduire tes demandes.

OS : Le gendarme des fichiers

Sur le disque dur de l’ordinateur, on peut lire et écrire des fichiers. Le système d’exploitation s’occupe de tout, en particulier du format dans lequel les données sont inscrites sur le disque dur. Il gère également les droits d’accès aux fichiers en fonction des utilisateurs.

OS : L’interface avec l’utilisateur

Enfin, pour pouvoir interagir avec les utilisateurs, un système d’exploitation propose une interface. Celle-ci est souvent graphique comme sur Windows® ou MacOs® ou encore Linux. Parfois l’interface n’est que textuel. C’est souvent le cas sur les systèmes d’exploitation des serveurs.

Interface utilisateur Ubuntu

Au-dessus : les applications

Une fois que l’on dispose d’un ordinateur avec un système d’exploitation, on peut alors y faire fonctionner des applications. Plusieurs solutions s’offrent à nous :

  • Soit on utilise un programme déjà réalisé. On en trouve beaucoup. Certains sont gratuits comme les freewares[8], les sharewares… D’autres sont payants.
  • Soit on décide de programmer son application. On parle alors de codage.

Faire ce que l’on veut : La programmation

Pour créer un programme, on utilise un langage de programmation. C’est un langage qui permet de donner des instructions à un ordinateur de façon plus naturelle. En effet, comme nous l’avons vu dans un autre article, le langage des ordinateurs, il ne serait pas simple de coder en binaire !

Logiciel de programmation “Scratch”

Il existe de nombreux langage de programmation. Certains sont graphiques comme Scratch®. Dans ce cas, tu peux écrire ton programme en déplacement des blocs. D’autres sont sous forme de fichier texte comme C, C++, Java, Python… On parle alors de code source.

Un code source doit respecter la syntaxe du langage que l’on utilise. C’ est un fichier texte contenant les instructions que l’on veut faire faire à un ordinateur.

A la fin, ce code source est :

  • Soit compilé. Il est alors transformé en un programme en langage machine. Ce programme créé pourra alors, à son tour, fonctionner sur l’OS.
  • Soit interprété. Il est alors exécuté au fil de l’eau par un interpréteur.

En résumé, comment démarre un ordinateur ?

Pour résumer, quand tu mets en marche un ordinateur, voici ce qui se passe :

  • Le BIOS de la carte mère va chercher sur le disque dur un système d’exploitation.
  • Le système d’exploitation se lance.
  • Une fois lancé, celui-ci lance des applications.
  • Tu peux alors ensuite te connecter avec tes identifiants.
  • A la fin, tu peux alors lancer toutes les applications que tu souhaites J

Et comme d’habitude, une petite vidéo pour résumer tout cela !

[1]https://lorexplor.istex.fr/Wicri/Informatique/fr/index.php/Electronic_Numerical_Integrator_Analyser_and_Computer
[2] https://fr.wikipedia.org/wiki/Carte_m%C3%A8re
[3] http://www.latelierducable.com/cable/cable-usb/reconnaitre-un-connecteur-usb-en-10-secondes/
[4] https://www.malekal.com/chipset-role-definition/
[5] https://fr.wikipedia.org/wiki/Instruction-machine
[6] https://interstices.info/le-modele-darchitecture-de-von-neumann/
[7] https://fr.wikipedia.org/wiki/Pilote_informatique
[8] https://fr.wikipedia.org/wiki/Freeware



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  • Jérémy dit :

    Cet article est passionnant ! 👍

    Reply

    • Thierry DAUGER dit :

      Merci Jérémy 🙂
      Bienvenue sur l’informatique sans complexe

      Reply

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