Un ordinateur est un appareil qui peut stocker et renvoyer les informations que nous traitons quand nous le souhaitons. Les ordinateurs d'aujourd'hui sont capables de suivre des ensembles généralisés de processus appelés programmes. Ces programmes permettent aux ordinateurs d'effectuer une grande variété de tâches. Un ordinateur complet contenant le matériel, le système d'exploitation (logiciel principal) et l'équipement périphérique requis et utilisé pour un fonctionnement «complet» peut être appelé système informatique. Ce terme peut également être utilisé pour un groupe d'ordinateurs connectés et travaillant ensemble, en particulier un réseau informatique ou un groupe d'ordinateurs. Le premier ordinateur électrique est l'ENIAC.
Les ordinateurs sont apparus sous de nombreuses formes différentes à travers l'histoire. Les premiers ordinateurs du milieu du XXe siècle avaient la taille d'une grande pièce et consommaient des centaines de fois plus d'énergie que les ordinateurs d'aujourd'hui. Au début du 20e siècle, les ordinateurs pouvaient tenir dans une montre-bracelet et fonctionner avec une petite batterie. La principale raison pour laquelle ils peuvent être fabriqués si petits est qu'en 21, les semi-conducteurs peuvent être utilisés pour fabriquer des circuits pouvant s'intégrer dans de très petits espaces. Les ordinateurs que nous utilisons aujourd'hui ont gagné en vitesse après le 1969, qui était le premier titre de processeur d'Intel. Notre société a reconnu l'ordinateur personnel et son équivalent portable, l'ordinateur portable, comme symboles de l'ère de l'information et l'a identifié avec le concept d'ordinateur. Ils sont largement utilisés aujourd'hui. Le principe de fonctionnement de base de l'ordinateur est le système de nombres binaires, c'est-à-dire des codes composés uniquement de 4004 et 0.
La possibilité d'enregistrer le logiciel souhaité et de l'exécuter à tout moment est la principale caractéristique qui rend les ordinateurs polyvalents et les distingue des calculatrices. La thèse de Church-Turing est une expression mathématique de cette polyvalence et souligne que n'importe quel ordinateur peut effectuer les tâches d'un autre. Quelle que soit leur complexité, des ordinateurs de poche aux supercalculateurs, ils peuvent tous effectuer les mêmes tâches sans mémoire et sans limite de temps.
Histoire de l'ordinateur
De nombreux appareils appelés «ordinateurs» dans le passé ne méritent pas cette définition selon les critères actuels. Ordinateur au démarrage sözcüC'était un nom donné aux objets qui facilitait le processus de calcul. Les exemples informatiques de cette première période incluent la perle numérique (abaque) et la machine d'Antikitera (150 avant JC - 100 avant JC). Des siècles plus tard, à la lumière des nouvelles découvertes scientifiques de la fin du Moyen Âge, le premier d'une série de dispositifs de calcul mécanique développés par des ingénieurs européens appartient à Wilhelm Schickard (1623).
Cependant, aucun de ces appareils ne correspond à la définition actuelle d'un ordinateur, car ils ne sont pas des logiciels (ou installables). Les cartes perforées produites par Joseph Marie Jacquard en 1801 pour automatiser le processus sur le métier à tisser sont considérées comme l'une des premières traces de logiciel (installation) dans le processus de développement des ordinateurs, quoique limitée. Grâce à ces cartes fournies par l'utilisateur, le métier à tisser pourrait adapter son fonctionnement au dessin décrit avec les trous de la carte.
En 1837, Charles Babbage a conceptualisé et conçu le premier ordinateur mécanique entièrement programmable, qu'il a appelé le moteur analytique (moteur analytique). Cependant, il n'a pas pu développer cette machine pour des raisons financières et l'impossibilité de terminer son travail dessus.
La première utilisation à grande échelle des cartes perforées était la calculatrice conçue par Herman Hollerith en 1890 pour être utilisée dans les transactions comptables. L'entreprise à laquelle Hollerith était affiliée à l'époque était IBM, qui deviendra un géant mondial de l'informatique dans les années suivantes. À la fin du 19e siècle, des applications (technologies) ont commencé à émerger qui contribueraient grandement au développement du matériel informatique et des théories dans les années à venir: cartes perforées, algèbre booléenne, tubes spatiaux et appareils de téléscripteur.
Dans la première moitié du 20e siècle, de nombreuses exigences scientifiques ont été satisfaites avec des ordinateurs analogiques de plus en plus complexes. Cependant, ils étaient encore loin du niveau d'infaillibilité des ordinateurs d'aujourd'hui.
Tout au long des années 1930 et 1940, les applications informatiques ont continué à s'améliorer et l'avènement de l'ordinateur électronique numérique n'a eu lieu qu'après l'invention des circuits électroniques (1937). Les travaux importants de cette période sont les suivants:
- Les «machines Z» de Konrad Zuse. Z3 (1941) est la première machine qui peut fonctionner sur la base de nombres binaires et fonctionner avec des nombres réels. En 1998, le Z3 s'est avéré compatible avec Turing et a ainsi gagné le titre de premier ordinateur.
- L'ordinateur Atanasoff-Berry (1941) était basé sur des tubes d'espacement et avait une base de nombres binaires ainsi qu'un matériel de mémoire à condensateur.
- L'ordinateur Colossus de fabrication anglaise (1944) a démontré que l'utilisation de milliers de tubes, malgré son firmware limité (installabilité), peut être suffisamment fiable. II. Il a été utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale pour analyser les communications secrètes des forces armées allemandes.
- Harvard Mark I (1944), un ordinateur avec une configurabilité limitée.
- Développé par l'armée américaine, ENIAC (1946) est basé sur une base de décimales et est le premier ordinateur électronique à usage général.
Identifiant les inconvénients d'ENIAC, ses développeurs ont travaillé sur une solution plus flexible et élégante et ont proposé ce que l'on appelle maintenant l'architecture logicielle cachée, ou plus communément appelée architecture von Neumann. Après avoir mentionné cette conception pour la première fois dans une publication de John von Neumann (1945), le premier des ordinateurs développés à partir de cette architecture a été achevé au Royaume-Uni (SSEM). L'ENIAC, qui a acquis la même architecture un an plus tard, a été baptisée EDVAC.
Avec presque tous les ordinateurs d'aujourd'hui s'adaptant à cette architecture, l'ordinateur sözcüIl est également utilisé comme définition du jour. Par conséquent, selon cette définition, bien que les appareils du passé ne soient pas comptés comme des ordinateurs, ils sont toujours appelés cela dans le contexte historique. Bien que la mise en œuvre informatique ait subi des changements fondamentaux depuis les années 1940, la plupart sont restés fidèles à l'architecture von Neumann.
Après que les ordinateurs à tube spatial soient restés utilisés tout au long des années 1950, les ordinateurs à transistors plus rapides et moins chers se sont généralisés dans les années 1960. En raison de ces facteurs, les ordinateurs sont passés à la production de masse à un niveau sans précédent. Dans les années 1970, la mise en œuvre de circuits intégrés et le développement de microprocesseurs tels que l'Intel 4004 ont de nouveau vu une augmentation considérable des performances et de la fiabilité, ainsi qu'une réduction des coûts. Dans les années 1980, les ordinateurs ont commencé à prendre leur place dans les équipements de contrôle de nombreux appareils mécaniques de la vie quotidienne tels que les machines à laver. Au cours de la même période, les ordinateurs personnels gagnaient en popularité. Enfin, avec le développement d'Internet dans les années 1990, les ordinateurs sont devenus des appareils courants tels que la télévision et le téléphone.
Selon l'architecture von Neumann, les ordinateurs sont constitués de quatre composants principaux: l'ordinateur a une logique arithmétique.
mémoire
La mémoire d'un ordinateur peut être considérée comme un ensemble de cellules contenant des nombres. Il peut être écrit dans chaque cellule et son contenu peut être lu. Chaque cellule a une adresse unique. Une commande consisterait, par exemple, à additionner le contenu de la cellule numéro 34 avec le numéro de cellule 5.689 et à le placer dans la cellule 78. Les nombres qu'ils contiennent peuvent être n'importe quoi, nombre, commande, adresse, lettre, etc. Seul le logiciel qui l'utilise détermine la nature de son contenu. La majorité des ordinateurs actuels utilisent des nombres binaires pour sauvegarder les données, et chaque cellule peut contenir 8 bits (soit un octet).
Ainsi, un octet peut représenter 255 nombres différents, mais ils ne peuvent être que de 0 à 255 ou de -128 à +127. Lorsque plusieurs octets disposés côte à côte sont utilisés (généralement 2, 4 ou 8), il est possible d'enregistrer des nombres beaucoup plus grands. La mémoire des ordinateurs modernes contient des milliards d'octets.
Les ordinateurs ont trois types de mémoire. Les registres du processeur sont extrêmement rapides mais ont une capacité très limitée. Ils sont utilisés pour satisfaire le besoin du processeur d'accéder à la mémoire principale beaucoup plus lente. La mémoire principale est divisée en mémoire à accès aléatoire (REB ou RAM, mémoire à accès aléatoire) et mémoire en lecture seule (SOB ou ROM, mémoire en lecture seule). Il peut être écrit dans la RAM à tout moment et son contenu n'est conservé que tant que l'alimentation est maintenue. Contient des informations qui ne peuvent être lues et préchargées que dans la ROM. Il préserve ce contenu quelle que soit la force. Par exemple, alors que toute donnée ou commande réside dans la RAM, elle se trouve dans la ROM du BIOS, qui régule le matériel informatique.
Un dernier sous-type de mémoire est la mémoire cache. Il est situé dans le processeur et est plus rapide que la mémoire principale, en plus d'avoir une plus grande capacité que les registres.
L'entrée / sortie est l'outil qu'un ordinateur utilise pour échanger des données du monde extérieur. Les unités d'entrée couramment utilisées comprennent le clavier et la souris, et pour la sortie, l'écran (ou la visionneuse, le moniteur), le haut-parleur et l'imprimante. Les disques fixes et optiques, quant à eux, assument les deux tâches.
Réseaux informatiques
Les ordinateurs sont utilisés depuis les années 1950 pour coordonner les informations dans le multimédia. Le système de l'armée américaine (SAGE) a été le premier exemple complet de tels systèmes et a été le pionnier de nombreux systèmes commerciaux spéciaux tels que ce système (Sabre). Dans les années 1970, des ingénieurs américains ont connecté des ordinateurs (ARPANET) dans le cadre d'un projet mené au sein de l'armée, et ont jeté les bases de ce que l'on appelle aujourd'hui un réseau informatique. Au fil du temps, ce réseau informatique ne s'est pas limité aux unités militaires et académiques, mais s'est élargi, et aujourd'hui des millions d'ordinateurs ont été créés de l'intérieur (Internet ou réseau général). Dans les années 1990, les réseaux informatiques se sont généralisés avec des protocoles appelés Global Network (World Wide Web, WWW) développés dans le centre de recherche suisse du CERN, des applications telles que l'e-mail et des solutions matérielles bon marché telles qu'Ethernet.
matériel
Le concept de matériel englobe tous les composants tactiles d'un ordinateur.
| Unités périphériques (entrée / sortie) | Mon | Souris, clavier, joystick, navigateur |
| sortie | Moniteur, imprimante, haut-parleur | |
| Les deux | Lecteur de disquette, disque dur, disque optique | |
| Unités de liaison | Courte portée | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Longue portée (réseaux informatiques) | Ethernet, ATM, FDDI |
Unités d'entrée / sortie
L'entrée / sortie permet la communication entre différentes unités fonctionnelles (sous-systèmes) du système de traitement de données ou d'envoyer des signaux d'information directement à ces interfaces.
Les entrées sont des signaux provenant de différentes unités. Les sorties sont les signaux envoyés à ces unités. Les périphériques d'E / S sont utilisés par un utilisateur (ou d'autres systèmes) pour se connecter à l'ordinateur. Par exemple, le clavier et la souris sont des périphériques d'entrée d'ordinateur. L'écran, le haut-parleur et l'imprimante sont les périphériques de sortie de l'ordinateur. Différents appareils utilisent des signaux d'entrée et de sortie pour se connecter à l'ordinateur. Le modem et les cartes de connexion peuvent être des exemples.
Le clavier et la souris prennent les mouvements physiques des utilisateurs comme entrées et amènent ces mouvements physiques à un niveau que les ordinateurs peuvent comprendre. Les unités de sortie (telles que l'imprimante, le haut-parleur, l'écran) prennent les signaux de sortie produits par l'ordinateur comme signal d'entrée et convertissent ces signaux en sorties que les utilisateurs peuvent voir et lire.
Dans l'architecture informatique, l'unité centrale (CPU) et la mémoire principale forment le cœur de l'ordinateur. Parce que la mémoire peut lire directement les données dans l'unité centrale de traitement et écrire les données directement dans l'unité centrale avec ses propres instructions. À titre d'exemple, un lecteur de disquette prend en compte les signaux d'E / S. La fourniture de méthodes d'E / S par l'unité centrale permet de compléter les pilotes de périphériques dans la programmation informatique de bas niveau.
Les systèmes d'exploitation de haut niveau et la programmation de haut niveau permettent de fonctionner en distinguant les concepts d'E / S idéaux et les éléments de base. Par exemple, le langage de programmation C contient des fonctions pour organiser les E / S du logiciel. Ces fonctions permettent de lire les données à partir des fichiers et les données écrites dans ces fichiers.
logiciel
Le concept de logiciel décrit tous les composants non matériels de l'ordinateur: les logiciels, les protocoles et les données sont tous des logiciels.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Distributions Linux | |
| Microsoft Windows | Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows CE, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360, QDOS, DRDOS, PC-DOS, MS-DOS, FreeDOS | |
| Mac OS | Mac OS X | |
| Systèmes d'exploitation embarqués et temps réel | Systèmes d'exploitation embarqués | |
| bibliothèques | Multimédia | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Bibliothèque de logiciels | Bibliothèque C | |
| Les données | Règle de communication | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Formats de document | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| interface utilisateur | Interface utilisateur graphique (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Interface utilisateur textuelle | Ligne de commande, Shell | |
| Diğer | ||
| application | bureau | Traitement de texte, Publication assistée par ordinateur, Logiciel de présentation, Système de gestion de base de données, Tableur, Logiciel de comptabilité |
| Accès informatique | Scanner, client de messagerie, serveur Web mondial, logiciel de messagerie instantanée | |
| conception | Conception assistée par ordinateur, production assistée par ordinateur | |
| Graphique | Éditeur graphique cellulaire, Éditeur graphique directionnel, Modeleur 3D, Éditeur d'animation, Infographie 3D, Montage vidéo, Traitement d'image | |
| Son numérique | Éditeur de son numérique, lecteur audio | |
| Génie logiciel | Compilateur, traducteur, interprète, débogueur, éditeur de texte, environnement de développement intégré, revue des performances, contrôle des changements, gestion de la configuration logicielle | |
| Jeux | Stratégie, Aventure, Puzzle, Simulation, Jeux de rôle, Fiction interactive | |
| Ek | Artificial +, Logiciel antivirus, Gestionnaire de documents |
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