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Comment fonctionne un ordinateur ? : abréviation des mots “ordinateur personnel”

C’était sans doute la pire prédiction de l’histoire. Thomas Watson, dans les années 1940 alors le patron du géant IBM Corporation, avait prédit que le monde n’aurait besoin que d’environ cinq ordinateurs. Un peu plus de huit décennies plus tard, la planète accueille quelques milliards de machines !

A la décharge de Watson, les ordinateurs ont tellement évolué durant cette période. Dans les années 1940, il s’agissait de mastodontes scientifiques et militaires commandés par le gouvernement et coûtant des millions de dollars chacun ; aujourd’hui, la plupart des ordinateurs ne sont même pas reconnaissables en tant que tels : ils sont intégrés dans tout, des fours à micro-ondes aux téléphones portables et aux radios numériques.

Qu’est-ce qui rend les ordinateurs suffisamment flexibles pour fonctionner dans tous ces appareils différents ? Comment se fait-il qu’ils soient d’une utilité aussi phénoménale ?

Alors, comment fonctionne un PC ordinateur ?

Qu’est qu’un ordinateur personnel ?

L’ordinateur est un ensemble électronique qui gère des informations. C’est un processeur d’informations : il reçoit des informations brutes (ou données) à une extrémité, les stocke, “les mâche et les broie” si l’on peut ainsi, puis ressort les résultats à l’autre extrémité. Tous ces processus ont un nom. La prise d’informations est appelée entrée, le stockage d’informations est mieux connu sous le nom de mémoire ou encore stockage, la “mastication” d’informations c’est le traitement, et il fini par donner ses résultats, que l’on appelle sortie.

Si un ordinateur était une personne et qu’elle soit très douée en mathématiques. Elle est si douée que tout le monde qu’elle connaît lui donnent leurs problèmes de mathématiques. Chaque matin, elle retrouve une pile de nouveaux problèmes de mathématiques dans sa boite aux lettres. Elle les stocke sur son bureau jusqu’à ce qu’elle ait le temps de les étudier.
Chaque après-midi, elle prend une lettre sur le dessus de la pile, étudie le problème, trouve la solution et griffonne la réponse au dos. Elle met cette lettre dans une enveloppe adressée à la personne qui lui a envoyé le problème original et la place dans son bac de sortie, prête à être postée. Et elle enchaine avec la lettre suivante dans la pile.
Tu peux voir que ton amie travaille comme un ordinateur. Sa boîte aux lettres est son entrée ; la pile sur son bureau est sa mémoire ; son cerveau est le processeur qui élabore les solutions aux problèmes ; et le bac de sortie sur son bureau est sa sortie.

Une fois que vous avez compris que les ordinateurs sont constitués d’entrées, de mémoires, de traitements et de sorties, tout le bazar sur votre bureau a beaucoup plus de sens.

Entrée :

Votre clavier et votre souris, par exemple, ne sont que des unités d’entrée – des moyens de transmettre des informations à votre ordinateur pour qu’il les traite. Si vous utilisez un microphone et un logiciel de reconnaissance vocale, il s’agit d’une autre forme de saisie.

Mémoire/stockage :

En général, l’ordinateur stocke les fichiers sur un disque dur. Mais les appareils informatiques plus petits, comme les appareils photo numériques et les téléphones portables, utilisent d’autres types de stockage, comme les cartes mémoire flash.

Le traitement :

Le processeur de votre ordinateur est une micro-puce à l’intérieur. Elle travaille dur et devient très chaude au cours de ce processus. C’est pourquoi votre ordinateur est équipé d’un petit ventilateur qui souffle pour l’empêcher de surchauffer !

Sortie :

Votre ordinateur est probablement doté d’un écran LCD capable d’afficher des graphiques haute résolution, et sans doute aussi de haut-parleurs stéréo. Vous avez peut-être aussi une imprimante à jet d’encre sur votre bureau.

Qu’est-ce qu’un programme informatique ?

Comme vous le savez déjà, les premiers ordinateurs étaient de gigantesques machines à calculer et tout ce qu’ils faisaient vraiment, c’était de “craquer des chiffres”, c’est-à-dire de résoudre des problèmes mathématiques longs, difficiles ou fastidieux. Aujourd’hui, les ordinateurs travaillent sur une variété beaucoup plus grande de problèmes, mais il s’agit toujours, essentiellement de calculs. Tout ce que fait un ordinateur, qu’il s’agisse de vous aider à retoucher une photo prise avec un appareil numérique ou d’afficher une page Web, implique la manipulation de chiffres d’une manière ou d’une autre.

Supposons que vous regardiez une photo numérique que vous venez de prendre dans un programme de peinture ou de retouche photo et que vous décidiez d’en faire une image miroir (en d’autres termes, de la retourner de gauche à droite). Vous savez probablement que la photo est composée de millions de pixels individuels (carrés de couleur) disposés en grille. L’ordinateur stocke chaque pixel sous la forme d’un numéro, de sorte que la prise d’une photo numérique s’apparente à un exercice instantané et ordonné de peinture par numéros ! Pour inverser une photo numérique, l’ordinateur renverse simplement la séquence de chiffres de manière à ce qu’ils aillent de droite à gauche et non de gauche à droite. Ou encore, supposez que vous vouliez rendre la photo plus lumineuse. Il vous suffit de faire glisser la petite icône “luminosité”. L’ordinateur passe alors en revue tous les pixels, augmentant la valeur de luminosité de chacun d’entre eux de 10 %, par exemple, pour rendre l’image entière plus lumineuse. Donc, une fois de plus, le problème se résume à des chiffres et à des calculs.

Ce qui différencie un ordinateur d’une calculatrice, c’est qu’il peut travailler tout seul. Vous lui donnez vos instructions (appelées programme) et il se met en route, effectuant seul une série d’opérations longues et complexes. Dans les années 1970 et 1980, si vous vouliez qu’un ordinateur domestique fasse presque n’importe quoi, vous deviez écrire votre propre petit programme pour le faire. Par exemple, avant de pouvoir écrire une lettre sur un ordinateur, vous deviez écrire un programme qui lirait les lettres que vous tapiez sur le clavier, les stockerait dans la mémoire et les afficherait à l’écran.
L’écriture du programme prenait généralement plus de temps que la réalisation de ce que vous vouliez faire à l’origine (écrire la lettre). Très vite, les gens ont commencé à vendre des programmes comme les traitements de texte pour vous éviter d’avoir à écrire vous-même des programmes.

Aujourd’hui, la plupart des utilisateurs d’ordinateurs s’appuient sur des programmes pré-écrits comme Microsoft Word et Excel ou téléchargent des applications pour leurs tablettes et smartphones sans trop se soucier de la façon dont ils sont arrivés là. (Les apps, si vous vous êtes déjà posé la question, ne sont que des programmes informatiques très proprement emballés). Presque plus personne n’écrit de programmes, ce qui est dommage, car c’est très amusant et une compétence vraiment utile.
La plupart des gens considèrent leurs ordinateurs comme des outils qui les aident à faire leur travail, plutôt que comme des machines électroniques et high tech complexes qu’ils doivent préprogrammer. Certains diront que c’est aussi bien ainsi, car la plupart d’entre nous ont mieux à faire que de programmer des ordinateurs.

Heureusement, il y a eu un récent regain d’intérêt pour la programmation informatique. Le “codage” (un nom informel pour la programmation, puisque les programmes sont parfois appelés “code”) est à nouveau enseigné dans les écoles grâce à des langages de programmation faciles à utiliser comme Scratch. Il existe un mouvement amateur croissant, lié à au succès des cartes comme la Raspberry Pi et l’Arduino. Et des clubs de code, où des bénévoles enseignent la programmation aux enfants, voient le jour dans le monde entier.

Quelle est la différence entre le matériel et le logiciel ?

La beauté d’un ordinateur est qu’il peut exécuter un programme de traitement de texte une minute, puis un programme de retouche photo cinq secondes plus tard. En d’autres termes, bien que nous n’y pensions pas vraiment, l’ordinateur peut être reprogrammé autant de fois que vous le souhaitez.
C’est pourquoi les programmes sont également appelés logiciels. Ils sont “souples” dans le sens où ils ne sont pas fixes : ils peuvent être modifiés facilement.

En revanche, le matériel d’un ordinateur, c’est-à-dire les pièces qui le composent (et les périphériques, comme la souris et l’imprimante, que vous y branchez), est pratiquement fixe lorsque vous l’achetez en magasin. Le matériel est ce qui rend votre ordinateur puissant ; la possibilité d’exécuter différents logiciels est ce qui le rend flexible.
Le fait que les ordinateurs puissent effectuer tant de tâches différentes les rend si utiles – et c’est pourquoi des millions d’entre nous ne peuvent plus s’en passer !

Qu’est-ce qu’un système d’exploitation ?

Flasback dans les années 70, avant que les programmes informatiques prêts à l’emploi n’aient vraiment été inventés. Vous voulez programmer votre ordinateur pour qu’il fonctionne comme un traitement de texte afin de pouvoir rédiger votre premier roman – ce qui est relativement facile mais vous demandera quelques jours de travail. Quelques semaines plus tard, vous vous lassez d’écrire et décidez de reprogrammer votre machine pour qu’elle puisse jouer aux échecs. Plus tard encore, vous décidez de la programmer pour qu’elle stocke votre collection de photos.

Chacun de ces programmes fait des choses différentes, mais ils font aussi beaucoup de choses similaires. Par exemple, ils doivent tous être capables de lire les touches enfoncées sur le clavier, de stocker des données en mémoire et de les récupérer, et d’afficher des caractères (ou des images) à l’écran. Si vous écriviez de nombreux programmes différents, vous vous retrouveriez à écrire les mêmes éléments de programmation pour effectuer ces mêmes opérations de base à chaque fois. C’est un peu une corvée de programmation, alors pourquoi ne pas simplement rassembler tous les morceaux de programme qui font ces fonctions de base et les réutiliser à chaque fois ?

C’est l’idée de base d’un système d’exploitation : il s’agit du logiciel central d’un ordinateur qui contrôle (essentiellement) les tâches de base d’entrée, de sortie, de stockage et de traitement. Vous pouvez considérer le système d’exploitation comme la “base” du logiciel d’un ordinateur sur laquelle d’autres programmes (appelés applications ou logiciels) sont construits. Ainsi, un traitement de texte et un jeu d’échecs sont deux applications différentes qui s’appuient toutes deux sur le système d’exploitation pour effectuer leurs entrées, sorties et autres opérations de base.
Le système d’exploitation s’appuie sur un élément de programmation encore plus fondamental appelé BIOS (Basic Input Output System), qui constitue le lien entre le logiciel du système d’exploitation et le matériel. Contrairement au système d’exploitation, qui est le même d’un ordinateur à l’autre, le BIOS varie d’une machine à l’autre en fonction de la configuration précise du matériel et est généralement écrit par le fabricant du matériel.

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