Chapitre 1 MATERIELS ET LOGICIELS DE BASE

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Chapitre 1 MATERIELS ET LOGICIELS DE BASE
1.1. L’INFORMATION
1.1.1 Définition
Depuis toujours, l’homme a collecté et traité des faits qu’il enregistre et interprète en vue de
prendre des décisions. Mais d’abord limité par ses propres moyens dans des domaines où le
nombre des opérations répétitives ne dépassait pas les capacités humaines, il a part la suite
essayé de rechercher des moyens techniques pour effectuer des traitements systématiques
surtout à base de calculs.
De ce qui précède, il peut être retenu la définition suivante : « L’information est tout ce qui
peut s’écrire sur un support pour être communiqué entre hommes, entre machines ou entre
hommes et machines, pour enregistrer un fait en vue de prendre une décision ou mener un
action. »
1.1.2 Traitement de l’information
Au sens informatique, traiter l’information consiste en ce qu’une information, quelle qu’elle
soit, peut-être :
- Ajouter à une autre
- Soustraite à une autre
- Divisée par une autre
- Comparée à une autre
- Conservée
- Imprimée (restituée)
1.2- L’INFORMATIQUE
Le mot Informatique (de l’anglais Electronical data processing) est né du rapprochement des
termes « traitement automatique de l’information » qui s’est effectué comme suit. La première
apparition du terme Informatique » remonte à 1962, mais ce ne fut qu’en 1966 que l’académie
française l’a adopté sous la définition :
« L’informatique est la science du traitement rationnel, notamment par des machines,
automatique de l’information considérée comme support des communications dans les
domaines techniques, économiques et sociaux. »
L’informatique a donc comme caractéristique essentielle, une grande capacité de traitement et
de stockage de l’information. Pour son universalité, elle recouvre tous les domaines de
l’activité humaine, notamment la gestion, la médecine, l’astronomie, la production
industrielle, les arts, le génie civil, etc.
1.3-REPRESENTATION DE L’INFORMATION
1.3.1 Le codage de l’Information
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1.3.1.1 Le code
Un code est un ensemble de règles qui définissent l’utilisation de symbole pour la
représentation d’une information. Ces symboles sont de trois ordres :
- Les symboles conventionnels faits de lettres et de chiffres (Exemple : Numéro
d’immatriculation d’une voiture)
- Les symboles graphiques (exemple : les panneaux de signalisation rouitère)
- Les symboles phonique ou sons organisés (exemple : le langage, les notes de musique, les
sirènes).
-
1.3.1.2 La codification
C’est l’opération qui consiste à élaborer, créer et appliquer un code. Il existe deux formes de
codification :
- La codification fonctionnelle : traduction d’une information littérale dans un code fait de
symboles, à partir de règles établies.
- La codification technologique : traduction de l’information littérale codifiée en langage de
machine en vue d’un traitement automatique.
La codification a pour objet, de confidencialiser, normaliser, condenser et contrôler
l’information.
Notion de codification technologique
Des informations transmises en langage humain par l’ordinateur sont transcrites de la machine
en langage binaire. Dans son fonctionnement, la machine est caractérisée par deux
possibilités :
- Soit le courant passe (Etat 1)
- Soit le courant ne passe pas (Etat 2)
Le langage de la machine ne correspond qu’à ces deux états.
1.3.2 Système binaire
Dans ce système, le langage est composé de 0 et 1. Chaque caractère doit être traduit en une
suite de chiffres binaires (0 et 1) appelés bits (Binary Digits).
Cette représentation doit être organisée et reposée sur des règles de traduction : c’est le
système binaire.
1.3.2.1 Principe
Le système binaire ou système de numération à base 2 se compose de deux chiffres 0 et 1. En
ajoutant une unité à un nombre non nul, on obtient le nombre immédiatement supérieur.
Deux unités d’un nombre donné, donnent une unité d’ordre supérieur.
0 + 0 = 0 10 + 1 = (11)
2
0 + 1 = 1 11 + 1 = (100)
2
1 + 1 = (10)
2
Toute unité d’un ordre quelconque est donc une puissance de 2

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3
1  2
0
10  2
1
100  2
2
1000  2
3
Tout nombre binaire peut s’écrire comme une somme de puissance de 2
Exemple :
1100 = 1 x 2
3
+ 1 x 2
2
+ 0 x 2
1
+ 0 x 2
0
= 1 x 1000 + 1 x 100 + 0 x 10 + 0 x 1
1.3.2.2 Procédure de conversion
Le nombre décimal est divisé par la base considérée (ici la base 2) puis les quotients
successifs divisés par cette nouvelle base (ici 2) jusqu’à obtenir le premier quotient nul. On
arrête alors les divisions successives. La représentation du nombre dans la nouvelle base est
donnée par les restes des divisions successives avec pour premier chiffre, le dernier reste
obtenu suivi du reste de l’avant dernière division et ainsi de suite jusqu’au reste de la première
division.
Exemple avec 91
1.3.3 Ordre de grandeur
1.3.3.1 Symboles
Le symbole de l’octet est la lettre « o » minuscule.
1.3.3.2 Multiples
Traditionnellement, lorsqu'ils sont appliqués aux octets, les préfixes « kilo », « méga »,
« giga », etc., ne représentent pas un multiple de
10
3
= 1000 , mais un multiple de 2
10
= 1 024 .
Cependant cette tradition viole les normes en vigueur pour les autres unités, y compris le bit,
et n'est même pas appliquée uniformément aux octets, notamment dans la mesure de la
capacité des disques durs. Une nouvelle norme a donc été créée pour noter les multiples de
210 = 1 024 : les «kibi », « mébi », «gibi », etc.
1.3.3.2.1 Multiples normalisés
La normalisation des préfixes binaires de 1998 par la Commission Electrotechnique
Internationale spécifie les préfixes suivants pour représenter les puissances de 2 :
− kibi pour « kilo binaire » ;
− mébi pour « méga binaire » ;
− gibi pour « giga binaire » ;
− tébi pour « téra binaire » ;
et ainsi de suite.
Concernant les multiples de l'octet, cela donne :
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1 kibioctet (Kio) = 210 octets
= 1 024 octets
1 mébioctet (Mio)
= 220 octets
= 1 024 Kio
= 1 048 576 octets
1 gibioctet (Gio) = 230 octets
= 1 024 Mio
= 1 073 741 824 octets
1 tébioctet (Tio) = 240 octets
= 1 024 Gio
= 1 099 511 627 776 octets
1 pébioctet (Pio) = 250 octets
= 1 024 Tio = 1 125 899 906 842 624 octets
1 exbioctet (Eio) = 260 octets
= 1 024 Pio = 1 152 921 504 606 846 976 octets
1 zébioctet (Zio) = 270 octets
= 1 024 Eio = 1 180 591 620 717 411 303 424 octets
1 yobioctet (Yio) = 280 octets
= 1 024 Zio = 1 208 925 819 614 629 174 706 176 octets
Les préfixes kilo, méga, giga, téra, etc., correspondent aux mêmes multiplicateurs que dans
tous les autres domaines : des puissances de 10. Appliqué à l'informatique, cela donne :
1 kilooctet (ko) = 103 octets = 1 000 octets
1 mégaoctet (Mo)
= 106 octets = 1 000 ko = 1 000 000 octets
1 gigaoctet (Go) = 109 octets = 1 000 Mo
= 1 000 000 000 octets
1 téraoctet (To) = 1012 octets
= 1 000 Go
= 1 000 000 000 000 octets
1 pétaoctet (Po) = 1015 octets
= 1 000 To = 1 000 000 000 000 000 octets
1.3.3.2.2 Multiples traditionnels
De manière erronée selon le SI, avant la normalisation de 1998, et encore de nos jours dans
l'usage courant, on utilise les unités dérivées que sont le kilo-octet, le méga-octet, le giga-
octet, etc. pour représenter les valeurs suivantes en puissance de 2 :
1 kilo-octet (ko) = 210 octets
= 1 024 o = 1 024 octets, soit 2 à la puissance 10
1 méga-octet (Mo)
= 220 octets
= 1 024 Ko
= 1 048 576 octets
1 giga-octet (Go) = 230 octets
= 1 024 Mo
= 1 073 741 824 octets
1 téra-octet (To) = 240 octets
= 1 024 Go
= 1 099 511 627 776 octets
1 péta-octet (Po) = 250 octets
= 1 024 To = 1 125 899 906 842 624 octets
1 exa-octet (Eo) = 260 octets
= 1 024 Po = 1 152 921 504 606 846 976 octets
1 zetta-octet (Zo) = 270 octets
= 1 024 Eo = 1 180 591 620 717 411 303 424 octets
1 yotta-octet (Yo) = 280 octets
= 1 024 Zo = 1 208 925 819 614 629 174 706 176 octets

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1.4 L’ORDINATEUR ET SES COMPOSANTS
Le terme anglais « Computer » signifiait au départ « Calculateur ». Le terme français
« Ordinateur » parait mieux adapté aujourd’hui. Il s’éloigne de la connotation numérique.
L’ordinateur se définit maintenant comme un ensemble de composants électroniques
modulaires à programme enregistré, constitué par des ressources matérielles (hardware) et des
ressources logicielles (software) permettant de traiter l’information.
1.4.1. Les différents types d’ordinateur
On peut classer les ordinateurs suivant plusieurs critères mais les principaux sont :
- Le domaine d’application
- La taille de l’ordinateur
- L’architecture utilisée
1.4.1.1 Les types d’ordinateur selon le domaine d’application
On distingue les ordinateurs suivants :
- Les ordinateurs de taille moyenne du type IBM AS/400-series, RS/6000
- Les ordinateurs personnels
- Les serveurs
- Les systèmes embarqués
1.4.1.2 Les types d’ordinateur selon la taille
On enregistre les ordinateurs suivants :
- Ordinateur de poche : Assistant personnel ou PDA
- Ordinateur portable : Ultraportable, Tablette PC, Ordinateur portable ou Laptop
- Ordinateur de bureau : Mini PC, ordinateur de bureau ou Destop, station de travail
- Ordinateur intermédiaire : mini-ordinateur
- Ordinateur géant : Mainframe, Superordinateur
1.4.1.3 Les types d’ordinateur selon l’architecture interne
On distingue dans cette catégorie :
- Amiga
- Atari ST
- Compatible PC
- Macintosh
- Stations SPARC
1.4.2. Les composants de l’ordinateur
En première approche, un ordinateur est constitué :
- d’un processeur
- d’une mémoire centrale
- des périphériques
Tous ces constituants sont reliés entre eux par l’intermédiaire de bus, qui constituent les
artères centrales et leur permet de s’échanger des données.
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1.4.2.1 Processeur ou Unité Centrale de Traitement (CPU : Central Processing Unit)
Aussi connu sous le nom de Micro-Processeur (pour les ordinateurs
personnels) car de plus en plus petit, il est le véritable cerveau de
l'ordinateur car c'est à lui que revient la tâche d'effectuer tous les calculs
nécessaires à l'exécution des programmes et instructions.
Les principaux éléments d’un microprocesseur sont :
− une horloge qui rythme le processeur. A chaque TOP d’horloge, le processeur effectue une
instruction. Ainsi plus l’horloge possède une fréquence élevée, plus le processeur effectue
d’instructions par seconde (MIPS : Millions d’Instruction Par Seconde). Par exemple un
ordinateur ayant une fréquence de 100 mégahertz (MHz) effectue 100 000 000 d’instructions
par seconde;
− une unité de gestion des bus qui gère les flux d’informations entrant et sortant;
− une unité d’instruction qui lit les données, les décode puis les envoie à l’unité d’exécution;
− une unité d’exécution accomplit les tâches données par l’unité d’instruction.
On distingue actuellement deux grandes familles de processeurs pour ordinateurs :
- les processeurs mobiles : Intel ( Core 2 Duo pour mobile, Core Duo, Pentium M,
Celeron M), AMD (Turion X2, Turion Sempron mobiles)
- les processeurs pour ordinateurs fixes : Intel (Core 2 Duo, Core Duo, Pentium D et
Pentium 4) et AMD (Athlons X2, Athlon 64, Sempron et Athlon FX)

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1.4.2.2 Mémoire vive
La mémoire vive, généralement appelée RAM (Random Access Memory, traduisez mémoire à
accès aléatoire) ce qui signifie que l’on peut accéder instantanément à n’importe quelle partie
de la mémoire, permet de stocker des informations pendant tout le temps de fonctionnement
de l’ordinateur. Par contre, la mémoire vive est volatile, c'est-à-dire qu'elle permet
uniquement de stocker des données tant qu'elle est alimentée électriquement. Ainsi, à chaque
fois que l'ordinateur est éteint, toutes les données présentes en mémoire sont
irrémédiablement effacées.
Il existe de deux types de mémoires vives :
- Les DRAM ou RAM dynamique se présentant
toutes sous la forme de barrettes de mémoire
enfichables sur la carte mère
- Les SRAM ou RAM statique utilisées pour les mémoires cache du processeur.
Quelle quantité de mémoire RAM utiliser ?
− 256 Mo, 512 Mo : Les applications risquent d'être lentes.
− 1 Go (soit 1024 Mo) : Suffisant pour la bureautique, l’écoute de la musique ou la
navigation sur l’Internet.
− 2 Go (soit 2048 Mo) : Idéal pour une utilisation un peu plus intensive (vidéo, jeux,
photo...), et notamment lancement de plusieurs applications gourmandes en mémoire.
− 4 Go (soit 2048 Mo) : Configuration professionnelle (vidéo, retouche d'image, ...) ou
de joueurs.
− 6 Go et plus : les utilisateurs professionnels.
1.4.2.3 Mémoire cache
C’est une mémoire volatile (RAM statique) rapide servant de réservoir d'instructions ou de
données pour le processeur. On distingue 3 types de caches: L1, L2 et L3. Ces mémoires
tampons sauvegardent les instructions et les données les plus souvent utilisées et réduisent les
accès aux mémoires RAM.
1.4.2.4 Mémoire ROM
C’est une mémoire conçue pour conserver les données en permanence (le BIOS, le chargeur
d'amorce, le Power-On Self Test, le Setup CMOS). Les divers paramètres qui sont présent
dans le BIOS peuvent être modifiés, mais le programme interne ne peut pas être modifié.
Il existe plusieurs types de mémoire ROM :
− Les ROM (Read Only Memory) dont le contenu est défini lors de la fabrication.
− Les PROM (Programmable Read Only Memory) sont programmables par l’utilisateur,
mais une seule fois en raison du moyen de stockage.
− Les EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) sont effaçables et
programmables par l’utilisateur. Comme l’effaçage se fait en plaçant la mémoire dans
une machine spéciale, la mémoire doit être facilement otable de son support.
− Les EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sont
effaçables et programmables par l’utilisateur. Elles sont plus faciles à effacer que les
EPROM car elles sont effaçables électriquement donc sans manipulations physiques.
− Les UVPROM (Ultra Violet Programmable Read Only Memory) sont des mémoires
programmables par l'utilisateur. Elles sont effaçables en les mettant dans une chambre
à ultraviolet. Les UVPROM n'ont plus de raison d'être aujourd'hui car de nouvelles
mémoires (par exemple, mémoire Flash) bien plus pratiques les remplacent.
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Les données du BIOS, modifiées ou non, sont toujours écrites dans une "RAM CMOS"
associée à une pile au lithium (10 ans de vie).
1.4.2.5 Mémoire flash
La mémoire flash est un compromis entre les mémoires de type RAM et les mémoires
mortes. En effet, la mémoire Flash possède la non-volatilité des mémoires mortes tout en
pouvant facilement être accessible en lecture ou en écriture. En contrepartie les temps d'accès
des mémoires flash sont plus importants que ceux de la mémoire vive.
Il existe un grand nombre de formats de cartes mémoires non compatibles entre eux Parmi ces
formats de cartes mémoire les plus courants sont :
− Les cartes Compact Flash
− Les cartes Secure Digital (appelées SD Card)
− Les cartes Memory Stick
− Les cartes SmartMedia
− Les cartes MMC (MultimediaCard)
− Les cartes xD picture card
1.4.2.6 Disque dur
Le disque dur est l’organe de l’ordinateur servant à conserver les données de manière
permanente, contrairement à la RAM, qui
s'efface à chaque redémarrage de l'ordinateur.
Il a été inventé au début des années 50 par
IBM.
Le disque dur est relié à la carte-mère par
l'intermédiaire d'un contrôleur de disque dur
faisant l'interface entre le processeur et le
disque dur. Ce contrôleur gère les disques qui
lui sont reliés, interprète les commandes
envoyées par le processeur et les achemine au
disque concerné. On distingue généralement
les interfaces suivantes IDE, SCSI, Serial
ATA.
1.4.2.7 Carte mère
Les composants matériels de l'ordinateur sont architecturés autour d'une carte principale
appelée carte mère, comportant
quelques circuits intégrés et beaucoup
de composants électroniques tels que
condensateurs, résistances, etc. Tous
ces composants sont soudés sur la carte
et sont reliés par les connexions du
circuit imprimé et par un grand nombre
de connecteurs (slots).

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1.4.2.8 Boîtier
La carte mère est logée dans un boîtier (ou châssis), comportant des emplacements pour les
périphériques de stockage sur la face avant, ainsi que des boutons permettant de contrôler la
mise sous tension de l'ordinateur et un certain nombre de voyants permettant de vérifier l'état
de marche de l'appareil et l'activité des disques durs. Sur la face arrière, le boîtier présente des
ouvertures en vis-à-vis des cartes d'extension et des interfaces d'entrée-sortie connectées sur la
carte mère.
On appelle Unité Centrale ou UC, l'ensemble composé du boîtier et des éléments qu'il
contient. Les éléments externes à l'unité centrale sont appelés périphériques.
1.4.2.9 Bloc d'alimentation électrique
Appelé communément alimentation, il chargé de fournir un courant électrique stable et
continu à l'ensemble des éléments constitutifs de l'ordinateur. Il convertit le courant alternatif
du secteur (220 ou 110 V) en une tension continue de 5 V pour les composants de l'ordinateur
et de 12 volts pour certains périphériques internes (disques, lecteurs de CD-ROM, ...). Le bloc
d'alimentation est caractérisé par sa puissance, qui conditionne le nombre de périphériques
que l'ordinateur est capable d'alimenter. La puissance du bloc d'alimentation est généralement
comprise entre 200 et 450 Watts.
1.4.2.10 Les périphériques
L'unité centrale doit être connectée à un ensemble de périphériques externes. Un ordinateur
est généralement équipé au minimum des périphériques suivants : un écran (moniteur), un
clavier et d'une souris. Il est possible de connecter une grande diversité de périphériques sur
les interfaces d'entrée-sortie ( ports séries, port parallèle, port USB, port firewire, etc.) :
- Imprimante
- Scanner
- Carte son externe
- Disque dur externe
- Appareil photo ou caméra numérique
- Modems
- Assistant personnel
D’autres périphériques d’entrée/sortie permettent de stocker des données. On distingue :
- les CD-ROM : Le CD (Compact Disc) est un disque optique permettant de stocker
des informations numériques, correspondant à 650 Mo de données informatiques ou
bien jusqu'à 74 minutes de données audio. Un trou circulaire de 15 mm de diamètre en
son milieu permet de le centrer sur la platine de lecture.
- les DVD-ROM : Le DVD (Digital Versatile Disc, plus rarement Digital Video Disc)
est une «alternative» au disque compact (CD) dont la capacité est six fois plus
importante.
Ces périphériques nécessitent un lecteur pouvant être rattaché à la carte mère par une nappe.
La tête de lecture est composée d'un laser (Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation) infrarouge émettant un faisceau lumineux et d'une cellule photoélectrique chargée
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de capter le rayon réfléchi. Une lentille située à proximité du CD focalise le faisceau laser sur
les alvéoles.
1.5 LES SYSTEMES D’EXPLOITATION
1.5.1 Définition
Un système d'exploitation ou SE (OS : Operating System), est chargé d'assurer la liaison entre
les ressources matérielles, l'utilisateur et les applications (traitement de texte, jeu vidéo, ...).
Ainsi lorsqu'un programme désire accéder à une ressource matérielle, il ne lui est pas
nécessaire d'envoyer des informations spécifiques au périphérique, il lui suffit d'envoyer les
informations au système d'exploitation, qui se charge de les transmettre au périphérique
concerné via son pilote. En l'absence de pilotes il faudrait que chaque programme reconnaisse
et prenne en compte la communication avec chaque type de périphérique.
1.5.2 Rôles d’un système d’exploitation
Les rôles du système d'exploitation sont divers :
• Gestion du processeur : le système d'exploitation est chargé de gérer l'allocation du
processeur entre les différents programmes grâce à un algorithme d'ordonnancement.
Le type d'ordonnanceur est totalement dépendant du système d'exploitation, en
fonction de l'objectif visé.
• Gestion de la mémoire vive : le système d'exploitation est chargé de gérer l'espace
mémoire alloué à chaque application et, le cas échéant, à chaque usager. En cas
d'insuffisance de mémoire physique, le système d'exploitation peut créer une zone
mémoire sur le disque dur, appelée «mémoire virtuelle». La mémoire virtuelle permet
de faire fonctionner des applications nécessitant plus de mémoire qu'il n'y a de
mémoire vive disponible sur le système. En contrepartie cette mémoire est beaucoup
plus lente.
• Gestion des entrées/sorties : le système d'exploitation permet d'unifier et de contrôler
l'accès des programmes aux ressources matérielles par l'intermédiaire des pilotes
(appelés également gestionnaires de périphériques ou gestionnaires d'entrée/sortie).
• Gestion de l'exécution des applications : le système d'exploitation est chargé de la
bonne exécution des applications en leur affectant les ressources nécessaires à leur bon
fonctionnement. Il permet à ce titre de «tuer» une application ne répondant plus
correctement.
• Gestion des droits : le système d'exploitation est chargé de la sécurité liée à
l'exécution des programmes en garantissant que les ressources ne sont utilisées que par
les programmes et utilisateurs possédant les droits adéquats.
• Gestion des fichiers : le système d'exploitation gère la lecture et l'écriture et les droits
d'accès aux fichiers par les utilisateurs et les applications.
• Gestion des informations : le système d'exploitation fournit un certain nombre
d'indicateurs permettant de diagnostiquer le bon fonctionnement de la machine.
1.5.3 Exemples de systèmes d’exploitation
Les plus connus sont :