Chapitre  1  :  l’ordinateur    

Définition  :    Un  ordinateur  est  une  machine  électronique  qui   fonctionne  par   la   lecture   séquentielle  d'un   ensemble   d'instructions,   organisées   en   programmes,   qui   lui   font   exécuter   des  opérations  logiques  et  arithmétiques  sur  des  chiffres  binaires.  Dès  sa  mise  sous  tension,  un  ordinateur  exécute,   l'une  après   l'autre,  des   instructions  qui   lui   font   lire,  manipuler,  puis  réécrire  un  ensemble  de  données.  Des  tests  et  des  sauts  conditionnels  permettent  de  changer  d'instruction  suivante,  et  donc  d'agir  différemment  en  fonction  des  données  ou  des  nécessités  du  moment.    

Composants  de  base  d’un  ordinateur    

     L’écran:  c’est  un  périphérique  de  sortie,  pour  afficher  les  informations.      Le  clavier:  c’est  un  périphérique  d’entrée,  pour  taper  du  texte.    La  souris:  c’est  un  périphérique  d’entrée,  c’est  un  support  de  pointage,  pour  déplacer  le  curseur  sur  l’écran.    L’unité  centrale:  est  le  composant  principal  de  l’ordinateur.    L’imprimante:  c’est  un  périphérique  de  sortie,  pour  imprimer  des  textes  et  des  images  sur  des  papiers.        Un  supports  de  stockage:  il  permet  de  stocker  les  informations.        Exemple:  

•  Disquette                                                                        • CD                                                                  • Disque  dur  

   

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Les  composants  internes    

Unité  Central  Il  s’agit  d’un  coffret  compartimenté  qui  accueille  tous  les  composants  de  l’ordinateur.  C’est  là  que  s’opèrent  la  mémorisation  et  le  traitement  des  informations.    

     

     

       

   

Carte  Mère  La  carte  mère  est  le  circuit  imprimé  principal  qui  se  trouve  au  centre  de  votre  ordinateur.  Sur  cette  carte  tous  les  composants  de  votre  PC  sont  connectés.  La  carte  mère  contient  les  connexions  pour  le  processeur,  la  mémoire,  les  cartes  d’extension  et  les  périphériques  de  stockage.        

                                   

 Les  ports  

   Sont  appelés  ports  tous  les  dispositifs  permettant  de  brancher  quelque  chose  sur  l’ordinateur.    

Processeur  

 C’est  le  cerveau  de  votre  ordinateur.  C’est  lui  qui  effectue  tous  les  calculs,  les  analyses,  les  traitements  de  l’information.      

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 La  mémoire  vive  

C’est  une  unite  de  stockage  temporaire  d’informations.  Le  processeur  l’utilise  pour  stocker  des  informations  utiles  au  bon  fonctionnement  de  l’ordinateur  mais  pas  nécessaires  à  sauvegarder.                

                                                                                                                                     

Le  Disque  dur  C’est  une  unite  de  stockage  d’information  durable.  Sont  stockes  dessus  :  -­‐  votre  système  d’exploitation  (Windows,  OSX,  Linux,  ...)  -­‐  tous  les  logiciels  installés  -­‐  les  documents  que  vous  allez  créer.        

   

Fonctionnement  :  Parmi   toutes   les   machines   inventées   par   l'Homme,   l'ordinateur   est   celle   qui   se  rapproche   le   plus   du   concept   anthropologique   suivant   :   Organe   d'entrée,   organe   de  traitement  de  l'information  et  organe  de  sortie.  Chez  l'humain,  les  organes  d'entrée  sont  les  cinq  sens,  l'organe  de  traitement  est  le  cerveau  dont  les  logiciels  sont  l'apprentissage  avec   des  mises   à   jour   constantes   en   cours   de   vie,   puis   les   organes   de   sortie   sont   les  muscles.  Pour  les  ordinateurs  modernes,  les  organes  d'entrée  sont  le  clavier  et  la  souris  et   les   organes   de   sortie,   l'écran,   l'imprimante,   le   graveur   de   DVD,   etc.   Les   techniques  utilisées  pour  fabriquer  ces  machines  ont  énormément  changé  depuis   les  années  1940  et   sont  devenues  une   technologie   (c’est-­‐à-­‐dire  un  ensemble   industriel  organisé  autour  de  techniques)  à  part  entière  depuis  les  années  1970.    L’architecture  de  Von  Neumann  décomposait  l’ordinateur  en  quatre  parties  distinctes  :    L’unité  arithmétique  et  logique  (UAL)  ou  unité  de  traitement  :  son  rôle  est  d’effectuer  les  opérations  de  base,  un  peu  comme  le  ferait  une  calculatrice  ;    

L’unité  de  contrôle  C’est  l’équivalent  des  doigts  qui  actionneraient  la  calculatrice  ;    La   mémoire   qui   contient   à   la   fois   les   données   et   le   programme   qui   dira   à   l’unité   de  contrôle  quels  calculs   faire  sur  ces  données.  La  mémoire  se  divise  entre  mémoire  vive  (programmes   et   données   en   cours   de   fonctionnement)   et   mémoire   permanente  (programmes  et  données  de  base  de  la  machine)  ;    Les   entrées-­‐sorties:   dispositifs   qui   permettent   de   communiquer   avec   le   monde  extérieur.    

UAL  et  UC  L’unité   arithmétique   et   logique   ou   UAL   est   l’élément   qui   réalise   les   opérations  élémentaires  (additions,  soustractions),   les  opérateurs   logiques  (ET,  OU,  NI,  etc.)  et   les  opérations  de  comparaison  (par  exemple  la  comparaison  d’égalité  entre  deux  zones  de  mémoire).  C’est  l’UAL  qui  effectue  les  calculs  de  l’ordinateur.  L’unité  de  contrôle  prend  ses  instructions  dans  la  mémoire.  Celles-­‐ci  lui  indiquent  ce  qu’elle  doit  ordonner  à  l’UAL  et,  comment  elle  devra  éventuellement  agir  selon  les  résultats  que  celle-­‐ci   lui   fournira.  Une  fois  l’opération  terminée,  l’unité  de  contrôle  passe  soit  à  l’instruction  suivante,  soit  à  une  autre  instruction  à  laquelle  le  programme  lui  ordonne  de  se  brancher.    L'unité   de   contrôle   facilite   la   communication   entre   l'unité   arithmétique   et   logique,   la  mémoire  ainsi  que  les  périphériques.  Elle  gère  la  plupart  des  exécutions  des  instructions  dans  l'ordinateur.    

Mémoire  Au   sein   du   système,   la   mémoire   peut   être   décrite   comme   une   suite   de   cellules  numérotées   contenant   chacune   une   petite   quantité   d’informations.   Cette   information  peut   servir   à   indiquer   à   l’ordinateur   ce   qu’il   doit   faire   (instructions)   ou   contenir   des  données   à   traiter.   Dans   la   plupart   des   architectures,   c'est   la   même   mémoire   qui   est  utilisée  pour  les  deux  fonctions.  Dans  les  calculateurs  massivement  parallèles,  on  admet  même   que   des   instructions   de   programmes   soient   substituées   à   d’autres   en   cours  d’opération   lorsque   cela   se   traduit   par   une   plus   grande   efficacité.   Cette   pratique   était  jadis   courante,   mais   les   impératifs   de   lisibilité   du   génie   logiciel   l'ont   fait   régresser,  hormis   dans   ce   cas   particulier,   depuis   plusieurs   décennies.   Cette   mémoire   peut   être  réécrite  autant  de  fois  que  nécessaire.  La  taille  de  chacun  des  blocs  de  mémoire  ainsi  que  la   technologie   utilisée   ont   varié   selon   les   coûts   et   les   besoins   :   8   bits   pour   les  télécommunications,   12   bits   pour   l’instrumentation   (DEC)   et   60   bits   pour   de   gros  calculateurs  scientifiques  (Control  Data).  Un  consensus  a  fini  par  être  trouvé  autour  de  l’octet  comme  unité  adressable  et  d’instructions  sur  format  de  4  ou  8  octets.    Dans   tous   les   cas   de   figure,   l'octet   reste   adressable,   ce   qui   simplifie   l'écriture   des  programmes.  Les  techniques  utilisées  pour  la  réalisation  des  mémoires  ont  compris  des  relais   électromécaniques,  des   tubes  au  mercure  au   sein  desquels   étaient   générées  des  ondes  acoustiques,  des  transistors   individuels,  des  tores  de  ferrite  et  enfin  des  circuits  intégrés  incluant  des  millions  de  transistors.    

   

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Entrées-­‐Sorties  Les   dispositifs   d’entrée/sortie   permettent   à   l’ordinateur   de   communiquer   avec  l’extérieur.   Ces   dispositifs   sont   très   importants,   du   clavier   à   l’écran.   La   carte   réseau  permet  par  exemple  de  relier  les  ordinateurs  en  réseau  informatique,  dont  le  plus  grand  est   Internet.   Le   point   commun   entre   tous   les   périphériques   d’entrée   est   qu’ils  convertissent  l’information  qu’ils  récupèrent  de  l’extérieur  en  données  compréhensibles  par  l’ordinateur.  À  l’inverse,   les  périphériques  de  sortie  décodent   l’information  fournie  par  l’ordinateur  afin  de  la  rendre  compréhensible  par  l’utilisateur.    

Bus  Ces  différentes  parties  sont  reliées  par  trois  bus,  le  bus  d'adresse,  le  bus  de  données  et  le  bus  de   commande.  Un  bus   est   un   groupement  d'un   certain  nombre  de   fils   électriques  réalisant   une   liaison   pour   transporter   des   informations   binaires   codées   sur   plusieurs  bits.   Le   bus   d'adresse   transporte   les   adresses   générées   par   l'UCT   (Unité   Centrale   de  Traitement)   pour   sélectionner   une   case   mémoire   ou   un   registre   interne   de   l'un   des  blocs.  Le  nombre  de  bits  véhiculés  par  ce  bus  dépend  de  la  quantité  de  mémoire  qui  doit  être  adressée.  Le  bus  de  données  transporte  les  données  échangées  entre  les  différents  éléments   du   système.   Le   bus   de   contrôle   transporte   les   différents   signaux   de  synchronisation   nécessaires   au   fonctionnement   du   système   :   signal   de   lecture   (RD),  signal  d'écriture  (WR),  signal  de  sélection  (CS  :  Chip  Select).    

Logiciels  Les   logiciels   informatiques   sont   de   longues   listes   d’instructions   exécutables   par   un  ordinateur.   De   nombreux   programmes   contiennent   des   millions   d’instructions,  effectuées  pour  certaines  de  manière  répétitive.  De  nos   jours,  un  ordinateur  personnel  exécute   plusieurs   milliards   d’instructions   par   seconde.   Depuis   le   milieu   des   années  1960,  des  ordinateurs  exécutent  plusieurs  programmes  simultanément.  Cette  possibilité  est   appelée   multitâche.   C’est   le   cas   de   tous   les   ordinateurs   aujourd’hui   .En   réalité,  chaque   cœur   de   processeur   n’exécute   qu’un   programme   à   la   fois,   passant   d’un  programme   à   l’autre   chaque   fois   que   nécessaire.   Si   la   rapidité   du   processeur   est  suffisamment   grande   par   rapport   au   nombre   de   tâches   à   exécuter,   l’utilisateur   aura  l’impression   d’une   exécution   simultanée   des   programmes.   Les   priorités   associées   aux  différents  programmes  sont,  en  général,  gérées  par  le  système  d'exploitation.    Le  système  d’exploitation  est  le  programme  central  qui  contient  les  programmes  de  base  nécessaires   au   bon   fonctionnement   des   applications   de   l’ordinateur.   Le   système  d’exploitation   alloue   les   ressources   physiques   de   l’ordinateur   (temps   processeur,  mémoire)  aux  différents  programmes  en  cours  d’exécution.  Il  fournit  aussi  des  outils  aux  logiciels   (comme   les   pilotes)   afin   de   leur   faciliter   l’utilisation   des   différents  périphériques  sans  avoir  à  en  connaître  les  détails  physiques.