Définition d'un ordinateur

Définition d'un ordinateur




Chapitre 1, généralités



Définition d'un ordinateur

Un ordinateur est une machine capable d'effectuer toute sorte d'opération et de traitement tel que des calculs, maniement de textes et d'images par exemple.



Fonctionnement interne d'un ordinateur

Nous ne détaillerons pas ici son fonctionnement électronique, mais il faut savoir que de par sa conception même (électrique), l'ordinateur fonctionne en mode binaire (numérotation à base 2). On convient que quand dans un fil le courant passe, il est représenté par un 1 et 0 quand il n'y a pas de courant (Voir le chapitre sur l'algèbre booléenne). Toute les données (textes, images, nombres, etc) devront donc être d'abord codées en binaire pour être traitées par l'ordinateur.

Concernant les données à traiter et les instructions à exécuter, d'une façon générale chaque ordinateur à sa façon de coder les informations. Ce qui explique les incompatibilités entre ordinateurs dès que l'on désire échanger des informations ou des logiciels. Comme pour deux personnes qui doivent parler la même langue pour communiquer.



Le code ASCII

Pour le codage des textes, les caractères doivent évidemment être codés sous une forme numérique qu'on appelle le code ASCII (American Standard Code for Information Interchange, code standard américain pour l'échange d'informations). Par exemple le A majuscule est codé 01000001 en binaire (65 en décimal). Il existe d'autres façon de coder les textes, mais le code ASCII est le plus répandu dans le monde.

La séquence binaire 01000001, qui représente un A sur la plupart des ordinateurs, sera interprété par une autre lettre sur un autre ordinateur. Ce qui explique qu'un texte codé en code ASCII donnerait un autre texte complètement incompréhensible si l'on en exportait les séquences binaires sur un autre ordinateur utilisant un codage autre que l'ASCII. Cet autre ordinateur interpréterait évidemment les séquences différemment.

L'exemple le plus flagrant en est pour les différents alphabets (latin, grec, russe et arabe par exemple). L'anglais ne connaissant pas les accents, en Espagne ils ont par exemple leur point d'interrogation à l'envers pour les questions ou l'accent tilde que nous ne connaissons pas en France.



Système numérique

Il existe trois façons d'exprimer les nombres en informatique :

décimal
base 10


binaire
base 2


hexadécimal
base 16

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15


0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111


0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F



Schéma général d'un ordinateur

Commençons d'abord par voir le schéma général d'un ordinateur, puis nous détaillerons ensuite chacun des éléments.

On distingue l'unité centrale (appelée aussi UC) des périphériques (ce qu'il y a autour de l'ordinateur). Les périphériques permettent de fournir à l'ordinateur les données à traiter et de les récupérer.



L'unité centrale



L'unité centrale (appelé aussi microprocesseur)

Nous distinguons trois parties principales :

o La mémoire qui permet de stocker momentanément les données à traiter, et dans cette mémoire nous devons distinguer deux formes de données :
la liste des données à traiter,
et bien sur le logiciel (appelé aussi programme) qui est la liste des instructions que devra exécuter l'ordinateur.
o L'unité de traitement chargée d'interpréter et d'exécuter le logiciel qui est en mémoire, et de commander les différents périphériques.
o L'unité arithmétique (ou unité de calcul) qui effectue tout les calculs.



Les périphériques

Il y a l'ordinateur en lui même qui effectue les traitements. Mais pour cela il faut évidement fournir à l'ordinateur les données à traiter et lui dire ce qu'il doit en faire. L'acquisition et la récupération des données se font par les périphériques.

Nous distinguons quatre sortes de périphériques :

o Les périphériques d'entrée qui permettent effectivement de fournir à l'ordinateur les données à traiter :
le clavier pour la saisie des textes,
le micro pour la saisie des sons,
le scanner pour la saisie des images, etc.
Pour ne citer que les trois les plus couramment employés.
o Les périphériques de sortie :
l'écran,
l'imprimante,
le haut-parleur, etc.
o Le stockage des données :
Bien sûr, une fois que le traitement est effectué, nous n'avons momentanément plus besoin des données, soit que nous désirons traiter d'autre données ou les archiver par exemple. Il faudra évidemment les stocker dans ce qu'on appelle les mémoires de masse tel que disque dur, disquette, streamer (bande magnétique de très grande capacité de stockage) et cassette.
o L'échange de données entre ordinateurs :

Nous pouvons aussi échanger des données entre ordinateurs. Ce qui ce fait principalement par le Modem (appareil spécialisé dans la transmission des données informatique) et le téléphone (service minitel pour ne citer que le plus connu).



Le stockage des données



Fonctionnement interne des disquettes et disque dur

Toutes les données inscrites sur ces disquettes et disques dur, sont enregistrées sous forme magnétique. Imaginez des milliers de petits aimants. En fonction de la polarité de ces aimants (pôle nord et sud), l'ordinateur sait qu'il s'agit de 0 ou de 1 (voir la numérotation binaire en algèbre booléenne). Bien sûr, sur ces disquettes et disques dur, il y a des repères permettant au lecteur de savoir ou commence chaque groupe de bits (0 ou 1) pour pouvoir correctement retrouver les données stockées sur ces mémoires de masse.

Il est évident que pour une bonne conservation de ces disquettes, nous devons les tenir éloignés de tout aimants, métaux ou toute autre perturbation électromagnétique (de type tube cathodique) qui risqueraient de détériorer la qualité des données inscrites dessus en les démagnétisant. Il en est de même pour tous les périphériques de type magnétique (comme les streamers et cassettes).



Les Compact Disk (ou CD ROM)

Se sont des mémoires de masse à lecture seule, les données y ont été inscrites une bonne fois pour toute. On ne peut plus effacer leur contenu.

Le système d'enregistrement des données de ces CD ROM est optique, à la différence des disquettes et disques durs qui sont magnétique. Imaginez des milliers de petits miroirs inscrits sur ces CD ROM. Un laser est envoyé dessus, si un miroir est présent la lumière en est renvoyée sur une cellule photoélectrique qui en provoque un passage de courant électrique. S'il n'y a pas de miroir à cet endroit, aucune lumière ne sera renvoyé, donc il n'y aura aucun courant électrique de créé sur la cellule photoélectrique. Le courant passe, la cellule est à l'état 1, il n'y a pas de courant et la cellule est l'état 0. Nous retrouvons le codage binaire compatible avec celui des ordinateurs.

Les CD ROM, ont une capacité de 650 méga octets, 1 à 10 giga octets pour les disques dur, 1,4 méga octets pour les disquettes (méga = 1 million, giga = 1 milliard).



Utilisation des mémoires de masses

Les cassettes deviennent maintenant inusitées du fait même de leur lenteur d'accès et des performances des disquettes et disques dur.

Sinon on travaille maintenant de plus en plus sur disque dur, les disquettes et streamer servent qu'au stockage des fichiers.



Les imprimantes



L'imprimante matricielle

Le principe est qu'une tête d'impression comporte des aiguilles et qu'un ruban encreur se situe entre la tête et le papier. Les aiguilles viennent frapper le ruban encreur pour déposer des points d'encre sur le papier. Le papier est entraîné par un rouleau.

Il y a eu un essai d'imprimante matricielle en couleur. Le ruban encreur dispose de plusieurs bandes (une par couleur primaire).

L'intérêt des imprimantes matricielles est que l'on peut imprimer simultanément un document en plusieurs exemplaires. Dans ce cas un papier carbone est placé entre les couches de papier. La force de frappe des aiguilles est assez grande pour imprimer les couches de feuilles.

Mais dans les deux cas (noir et blanc et couleur) la définition d'impression est trop basse pour être exploitable en PAO et dans tous les domaines où l'on a besoin d'une bonne qualité d'impression. On se sert encore de ce type d'imprimante dans les cas où la vitesse est plus importante que la qualité d'impression.



L'imprimante à jet d'encre

Il n'y a que la tête d'impression et le papier (et bien sûr le rouleau entraînant le papier). Dans la tête d'impression il y a des résistances chauffantes. Avec la chaleur l'encre se dilate et est projetée sur le papier.

Dans la tête d'impression il y a des buses. Les buses (une par ligne) sont comme les aiguilles des seringues, elles guident l'encre vers le papier.

L'avantage est que l'impression est plus silencieuse que le procédé matriciel.



L'imprimante laser

Ce mode d'impression est dérivé des photocopieuses.

Le principe est qu'un tambour soit sensible à la lumière (il est dit photosensible).

Étapes :

Un laser balaye le tambour (en rotation) pour polariser électriquement chaque point à imprimer.
Puis une couche de toner (encre) est déposée sur le tambour par les points électrisés.
Dans un troisième temps, une feuille de papier est passée sur le tambour pour récupérer les points d'encre.
En dernier lieu le papier passe par un four pour sécher l'encre (et l'imprégner sur le papier).

Ce qui implique évidemment, d'un point de vue électromagnétique, que le tambour et le toner soient de polarité différente pour que l'encre soit attirée par les différents points du tambour.

Sur ce principe, certaines machines font à la fois office de photocopieur, d'imprimante et de fax.

Il y a maintenant des imprimantes laser couleur.







Chapitre 2, les répertoires



Définition

Pour pouvoir stocker les données sur les mémoires de masse, on peut constituer des dossiers contenant la liste de tous les fichiers et leur contenus.

Imaginez une bibliothèque. Si l'on stocke en vrac tous les livres dans une seule pièce, on ne retrouverait que très difficilement un livre dès qu'il y en aurait des centaines voire des milliers. C'est pour cela que l'on constitue des rayons où l'on regroupe par thèmes ces livres. Il en est, normalement, de même en ce qui concerne l'archivage des fichiers sur les mémoires de masse.

Pour cela on créé des dossiers où l'on regroupe les logiciels et les données (constitués sous forme de fichiers) par thème. On créera par exemple un dossier concernant les traitements de textes, la PAO (Publication Assistée par Ordinateur), la comptabilité, les jeux, etc.



Organisation des dossiers

Ce qui peut donner une arborescence (groupement des dossiers) sous cette forme :

La racine est l'ensemble de la pièce. Dans la pièce il y a plusieurs armoires (équivalent aux dossiers). Chaque armoire peut comporter plusieurs rayons où il y a les livres (les fichiers). Mais chaque rayons peut aussi comporter plusieurs tiroirs équivalent à des sous répertoires.

Comme les poupées russes, dans chaque sous répertoires, il y a avoir autant de sous répertoires que l'on désire. On n'est limité que par la capacité de mémorisation du disque dur ou de la disquette.

Dans notre schéma, si l'on parle d'arborescence, c'est parce que l'organisation des dossiers fait penser à un arbre. La racine (de l'arbre) équivaut à l'entrée principale de la pièce, chaque branche peut se subdiviser en plusieurs autres.

Pour utiliser une autre métaphore, prenons un arbre généalogique avec l'aïeul et ses enfants, les petits enfants, les arrières (arrières, arrières...) petits enfants.



Chapitre 3, divers



Bug (ou bogue en français)

Un bug est une erreur de programmation.

Origine du mot :

En 1945, en cherchant une erreur dans un programme, un technicien en a trouvé la cause qui était tout simplement un papillon coincé dans un relais. En anglais le mot bug désigne un insecte.
Source : Les origines du mot bug, Savez vous que…, Bug 2000, le compte à rebours, Le bogue.



Bit

Unité élémentaire d'une donnée (0 ou 1). Quand le courant passe dans un fil, il est à l'état 1, et à l'état 0 que le courant ne passe pas. C'est ce qui permet de retrouver le mode binaire permettant de coder les informations.



Préfixe multiplicateur

On connaît tous les préfixes multiplicateur, kilo (1 000), méga (1 000 000), etc. À ce sujet on a l'habitude de penser au système décimal à base 10 (1 kilo égale 1 000 par exemple). Mais en informatique on utilise le système binaire (les puissances de 2). Un kilo n'est donc plus égale à 1 000 (10 exposant 3) mais à 1 024 (2 exposant 10, la puissance de 2 la plus proche de 1 000) ; Idem pour les autres préfixes dont quelques exemples sont donnés dans le tableau ci-dessous.

système


décimal


binaire

Giga


109 = 1 000 000 000


230 = 1 073 741 824

Méga


106 = 1 000 000


220 = 1 048 576

Kilo


103 = 1 000


210 = 1 024

Pour les autres préfixes, le principe est le même.