Notions sur le fonctionnement d`un ordinateur

Fiche ressource
Notions sur le fonctionnement d'un
ordinateur
Compétences B2i:
travail individuel, durée une heure
objectif: connaître les notions sur le fonctionnement d'un ordinateur.
Les systèmes informatiques comportent deux composants : le matériel et le
logiciel. Le logiciel est l'ensemble des programmes rendant utilisable le matériel.
1. Le Matériel
Le matériel informatique sur lequel vous travaillerez est un micro ordinateur ou
ordinateur personnel de (type compatible PC ou Mac)
1.1. Éléments matériels de base d'un ordinateur
Les données, introduites par un organe d'entrée (clavier, disques, souris,
commandes vocales, manettes etc.) sont traitées dans l'unité centrale par un
programme qui fournit des résultats à un organe de sortie (écran, imprimante,
disques, synthétiseur de voix, commandes d'un robot etc.).
L'unité centrale est composée de :
la mémoire centrale où sont mémorisés temporairement le programme et les
données lors de l'exécution de ce programme,
l'unité de commande qui dirige les organes de l'ordinateur en fonction des
instructions du programme,
l'unité arithmétique et logique (UAL) où sont effectuées les opérations du
programme en cours d'exécution (comparaisons, tests, additions etc.).
Elle est assistée de différentes cartes spécialisées dans des traitements particuliers : par
exemple les cartes graphiques.
1.2. Les mémoires
C'est l'ensemble des organes de l'ordinateur permettant de stocker des
informations (données ou instructions de programmes).
Les informations sont codées en mémoire sous des formes dérivées du système
binaire (système de codage utilisant deux symboles 0 et 1). Une valeur binaire est
appelée un bit. Les cases mémoire repérées par une adresse, sont généralement
composées d'une suite de huit bits appelée un octet.
Par exemple : Sur le schéma de mémoire ci-dessous, la case mémoire à l'adresse
numéro a1 contient un octet qui est le code du nombre 5 ; l'adresse numéro a2 contient
le code du caractère A.
a1
a2
a3
a4
a5
...
0000
0100
1010
1111
0000
0101
0001
0101
1000
0000
On distingue deux types de mémoires : la mémoire centrale et les mémoires
périphériques
a) la mémoire centrale
Elle contient deux types de mémoires :
les mémoires vives (ou mémoires RAM, Random Access Memory), ce sont des
mémoires volatiles (contenu effacé quand on coupe le courant) qui contiennent :
les données et programmes de l'utilisateur qui sont en train d'être exécutés ;
le système d'exploitation, ensemble de programmes qui assurent le bon
fonctionnement de l'ordinateur ;
les mémoires mortes (ou mémoires ROM, Read Only Memory) qui sont des
mémoires permanentes, dont on ne peut pas modifier le contenu, on peut
seulement le lire. Elles contiennent des programmes importants pour la marche de
l'ordinateur.
b) les mémoires périphériques
Si un utilisateur (vous par exemple) veut conserver un programme ou des
données, il les stocke dans des mémoires permanentes, les mémoires périphériques
(disques, disquettes, bandes, cassettes, zip, jazz etc.). Cela s'appelle sauvegarder (en
anglais to save) ou enregistrer. Quand on veut à nouveau traiter ces informations (les
modifier, les exécuter si se sont des programmes), elles sont recopiées en mémoire
centrale, puis à nouveau mémorisées sur les mémoires périphériques si l'ont veut encore
les conserver.
Afin de pouvoir retrouver les informations mémorisées sur les disques et
disquettes, ces informations sont rangées dans des fichiers (en anglais file) qui portent
un nom. Du point de vue de l'utilisateur, le fichier est l'unité de base pour travailler sur
ordinateur.
Les fichiers (ou documents informatiques) sont regroupés en répertoires (en
anglais directory, sur Mac on dit des dossiers) qui portent également un nom et
peuvent être considérés comme des dossiers qui peuvent eux-mêmes être regroupés
dans d'autres dossiers (Cf. TP et paragraphe suivant).
Pour utiliser un fichier, l'utilisateur doit connaître son nom, son emplacement sur le
disque et souvent son format. Pour travailler sur un fichier l'ordinateur place une copie
de ce fichier en mémoire vive et lorsque vous travaillez sur un fichier c'est sur cette
copie que vous travaillez. Sauvegarder, c'est enregistrer sur une mémoire permanente
(Disque dur ou disquette) le contenu de la mémoire centrale (ou mémoire de travail).
2. Le Logiciel
Ce nom désigne l'ensemble des programmes qui permettent aux utilisateurs de
travailler avec un ordinateur.
2.1. Différents types de logiciel
On distingue au moins deux grands types de logiciel
Les systèmes d'exploitation (Operating system, OS)
Ce sont les programmes qui gèrent le bon déroulement d'une session sur
l'ordinateur, l'interaction entre l'utilisateur et la machine et vous accueille quand vous
accédez à une machine.
Exemples : Windows 95/98/NT, Dos, Linux (sur PC), Mac OS (pour les Mac), Unix
(pour les stations de travail) etc.
Les applications (logiciels, progiciels)
Ce sont des programmes vendus "clé en mains" pour réaliser une application
particulière. Ces programmes sont écrits dans des langages de programmation : C, C++,
Java, Pascal, Basic, Fortran, Cobol par exemple.
Exemples d'applications : logiciel de traitement de textes (Word, Lotus), logiciel
de gestion de base de données (Access, FileMakerPro), tableur (Excel, Tableur Lotus),
logiciel de présentation (PowerPoint, MO), logiciel de traitement d'images (Photoshop),
de vidéo (Premiere), logiciel de publication assistée par ordinateur (XPress), navigateur
(Netscape, Internet Explorer), logiciel de messagerie électronique (Outlook Express,
Eudora), des logiciels de calcul formel (Mathematica, Derive, Mapple) etc.
Les applications permettent souvent aux utilisateurs de produire des documents
(textes, images, son, vidéo etc.). Ces documents sont mémorisés dans un fichier qui
comporte un nom, et sont mémorisés à un endroit (l'adresse du fichier) et sous un
certain "format" qui correspond à une façon particulière de coder les données. Les
applications ne savent traiter que certains formats et pas d'autres.
Exemples : les textes sont au format (rtf, txt, doc), les images au format (bmp,
gif, jpg etc.).
2.2. L'unité centrale:
Il renferme la carte mère. C'est un circuit imprimé (voir photo ci-contre). Celle-ci, comme son nom
l'indique, constitue le cœur de l'ordinateur. Sur elle viennent se greffer les composants suivants :
•
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•
•
•
•
Horloge système : elle contrôle et synchronise le microprocesseur et les composants
associés. Sa vitesse, encore appelée fréquence, est exprimée en mégahertz (MHz). Plus cette
fréquence est élevée, plus le processeur sera efficace.
Le microprocesseur : c'est l'élément principal de l'ordinateur. Il traite et fait circuler les
données. Plus cette circulation d'information est rapide, plus l'ordinateur sera jugé
performant. L'évolution des technologies permet d'obtenir des vitesses en permanente
progression et des technologies spécifiques, comme le MMX permet d'accélérer encore les
fonctions multimédia (voir aussi pages suivantes).
La mémoire vive : on l'appelle aussi mémoire centrale ou RAM (Random Acces Memory).
C'est l'endroit où l'ordinateur stocke temporairement les données et programmes qu'il est en
train d'utiliser. Un temporaire qui dure tant que l'on ne coupe pas le courant. Les puces
mémoires (en fait DRAM, D pour dynamique) sont soudées sur la carte mère. La taille
mémoire peut s'augmenter par ajout de RAM sous forme de barrettes. Plus de mémoire
accélère l'ordinateur, car on évite des appels fréquents au disque dur.
La mémoire cache : la transmission d'informations entre processeur et mémoire vive est
souvent bien plus lente que le potentiel de vitesse du microprocesseur. Pour pallier à cela,
les processeurs intègrent une petite zone de mémoire ultra-rapide où sont conservées les
instructions et données qui reviennent le plus souvent. Mais cette mémoire interne est de
petite taille, quelques dizaines de Ko (voire plus).
Entrées/sorties : tous les ordinateurs comportent des ports série et parallèle pour la liaison
avec des périphériques de type imprimante, modem, .....
Mémoire vidéo : le mémoire, dite VRAM, où se stockent les images à afficher à l'écran. Il
en faut d'autant plus que ces images doivent s'afficher vite.
Les cartes vidéos : indépendantes, placées sur un connecteur d'extension, elles permettent de
décharger le microprocesseur des calculs de l'affichage. Elles contiennent la VRAM et donc
cette dernière ne se trouve plus directement sur la carte mère.