Un ordinateur est une machine électronique capable de recevoir, mémoriser, traiter et transmettre des informations. Il exécute des programmes constitués d'instructions qui déterminent les opérations à effectuer.

Les informations manipulées par un ordinateur sont représentées sous forme de données numériques. Un texte, une image, un son ou une vidéo est ainsi transformé en données que les circuits électroniques peuvent stocker, déplacer et traiter.

Matériel et logiciels

Un ordinateur associe deux éléments complémentaires : le matériel (hardware) et les logiciels (software).

Le matériel regroupe les éléments physiques de la machine : composants électroniques, mémoire, stockage et périphériques. Les logiciels regroupent les programmes et les données qui permettent d'utiliser ce matériel pour réaliser des tâches.

Le traitement de l'information

Le fonctionnement d'un ordinateur repose sur un cycle de traitement de l'information. Les données et les instructions sont stockées en mémoire, le processeur exécute les instructions et les résultats sont enregistrés, transmis à d'autres composants ou envoyés vers des périphériques.

Ces opérations s'effectuent à très grande vitesse. Le processeur traite continuellement des instructions tandis que les différents composants échangent des données par l'intermédiaire des circuits de communication de la machine.

Le système d'exploitation

Le système d'exploitation est le logiciel principal qui organise l'utilisation de l'ordinateur. Il gère les ressources matérielles, la mémoire, les fichiers, les périphériques et les communications entre les programmes et les composants.

Il fournit également les fonctions utilisées par les applications pour accéder au matériel. Une application peut ainsi utiliser un fichier, afficher une image, produire un son ou communiquer sur un réseau en passant par les services du système d'exploitation.

Les différents ordinateurs

Les ordinateurs existent sous des formes adaptées à des usages très différents. Un ordinateur de bureau privilégie généralement les performances et l'évolutivité. Un ordinateur portable rassemble ses composants dans un appareil transportable fonctionnant sur batterie.

Les serveurs fournissent des services ou des ressources à d'autres machines connectées à un réseau. Les supercalculateurs sont conçus pour réaliser des calculs scientifiques à très grande échelle. Les ordinateurs embarqués sont intégrés dans des véhicules, des machines industrielles, des robots ou des appareils électroniques.

L'informatique

L'informatique est la science du traitement automatique de l'information par des machines. Elle comprend notamment la programmation, les logiciels, les systèmes d'exploitation, les réseaux, les bases de données, la cybersécurité, l'intelligence artificielle et le traitement des données numériques.

Un ordinateur constitue ainsi un ensemble organisé de composants matériels et de logiciels qui coopèrent pour stocker, traiter et échanger des informations.

Les premiers ordinateurs sont apparus bien avant les machines modernes que nous connaissons aujourd'hui. Leur histoire s'étend sur plusieurs siècles et montre comment les progrès des mathématiques, de la mécanique, de l'électricité, de l'électronique puis de l'informatique ont progressivement permis de construire des machines capables de calculer, de mémoriser des informations et finalement d'exécuter des programmes.

Les premiers instruments de calcul

Pendant des milliers d'années, les calculs étaient effectués à la main ou à l'aide d'instruments simples. Le boulier, utilisé depuis l'Antiquité dans différentes régions du monde, permettait déjà d'effectuer rapidement des opérations en déplaçant des boules sur des tiges.

Au XVII^e siècle, les mathématiques et l'astronomie se développèrent rapidement et les calculs devinrent de plus en plus nombreux. Plusieurs inventeurs cherchèrent alors à mécaniser les opérations afin de réduire les erreurs et de gagner du temps.

En 1642, le mathématicien français Blaise Pascal construisit la Pascaline, une machine mécanique capable d'effectuer des additions et des soustractions grâce à un système de roues dentées. Quelques années plus tard, Gottfried Wilhelm Leibniz perfectionna ce principe avec une machine capable d'effectuer également des multiplications et des divisions.

Ces machines ne sont pas encore des ordinateurs au sens moderne du terme. Elles exécutent uniquement les opérations pour lesquelles elles ont été conçues et ne peuvent pas suivre librement une suite d'instructions. Elles constituent néanmoins une étape importante vers l'automatisation du calcul.

Les cartes perforées

Au XIX^e siècle, un autre principe important apparut : utiliser des cartes perforées pour enregistrer des informations ou des instructions sous une forme que la machine pouvait lire automatiquement.

En 1801, le Français Joseph-Marie Jacquard utilisa des cartes perforées pour commander automatiquement les motifs produits par un métier à tisser. Les trous présents dans les cartes déterminaient les opérations réalisées par la machine.

Ce principe allait devenir particulièrement important pour les machines à calculer et les premiers ordinateurs, car un programme pouvait ainsi être préparé à l'avance puis fourni à la machine sous une forme qu'elle pouvait interpréter.

La machine analytique de Babbage

Au XIX^e siècle, le mathématicien anglais Charles Babbage imagina une machine beaucoup plus ambitieuse : la machine analytique.

Contrairement aux simples machines à calculer, elle devait pouvoir réaliser différentes opérations en suivant des instructions. Son architecture comportait déjà plusieurs éléments qui rappellent fortement ceux d'un ordinateur moderne : une partie chargée des calculs, une mémoire pour conserver les nombres, un système permettant de donner des instructions et un dispositif de sortie des résultats.

La machine devait utiliser des cartes perforées pour fournir les instructions et les données. Babbage avait donc imaginé, avec près d'un siècle d'avance, une machine programmable capable d'effectuer différentes tâches.

La machine analytique ne fut jamais entièrement construite à l'époque, notamment en raison de sa complexité et des difficultés techniques liées à la fabrication de ses milliers de pièces mécaniques.

La mathématicienne Ada Lovelace étudia cette machine et comprit qu'elle pourrait faire bien davantage que de simples calculs numériques. Elle rédigea notamment une méthode permettant de calculer les nombres de Bernoulli avec la machine analytique. Elle est ainsi souvent considérée comme la première programmeuse de l'histoire.

Les machines électromécaniques

Au début du XX^e siècle, l'électricité commença progressivement à remplacer une grande partie des mécanismes purement mécaniques. Des relais électromécaniques, constitués notamment d'électroaimants et de contacts électriques, permettaient de commander automatiquement des circuits.

Ces machines étaient beaucoup plus rapides que les mécanismes entièrement mécaniques et pouvaient réaliser des calculs ou manipuler des informations selon des instructions. Elles restaient cependant volumineuses et relativement lentes, car les pièces mécaniques des relais devaient physiquement se déplacer.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, plusieurs machines spécialisées furent développées pour effectuer rapidement des calculs scientifiques, militaires ou cryptographiques. Parmi elles, le Colossus fut utilisé au Royaume-Uni pour aider à analyser les communications chiffrées allemandes.

Aux États-Unis, le Harvard Mark I, achevé en 1944, était une vaste machine électromécanique capable d'exécuter automatiquement une longue série d'opérations mathématiques.

Les premiers ordinateurs électroniques

Une nouvelle étape décisive fut franchie lorsque les éléments mécaniques furent remplacés par des composants électroniques. Les premiers grands ordinateurs électroniques utilisaient des lampes à vide pour réaliser les opérations logiques et les calculs.

L'ENIAC, mis en service en 1946 aux États-Unis, est l'un des premiers grands ordinateurs électroniques généralistes. Il occupait une immense salle, pesait plusieurs dizaines de tonnes et contenait environ 18 000 lampes à vide.

Ces machines étaient extrêmement encombrantes, consommaient énormément d'électricité et produisaient beaucoup de chaleur. Les lampes pouvaient également tomber en panne et devaient être remplacées. Malgré ces défauts, l'électronique permettait d'effectuer les calculs beaucoup plus rapidement que les machines mécaniques et électromécaniques.

Le transistor

En 1947, une invention allait transformer durablement l'électronique : le transistor.

Le transistor peut notamment fonctionner comme un interrupteur électronique commandé. Il permet donc de représenter et de manipuler des informations sous forme de signaux électriques et de réaliser les opérations logiques nécessaires au fonctionnement d'un ordinateur.

Contrairement à une lampe à vide, un transistor est minuscule, consomme beaucoup moins d'énergie, chauffe moins et est beaucoup plus fiable. Son utilisation permit donc de construire des ordinateurs plus petits, plus rapides et plus fiables.

Les circuits intégrés

Les ingénieurs cherchèrent ensuite à réunir plusieurs composants électroniques sur un même morceau de matériau semi-conducteur. C'est ainsi qu'apparurent les circuits intégrés.

Au lieu de fabriquer et de relier séparément chaque transistor, il devint possible de placer de nombreux transistors et autres composants sur une même puce électronique.

Le nombre de composants pouvant être intégrés sur une puce augmenta rapidement. Les circuits intégrés devinrent ainsi de plus en plus complexes et permirent de réduire considérablement la taille des ordinateurs tout en augmentant leurs performances.

Le microprocesseur

Une étape majeure fut franchie au début des années 1970 avec l'apparition du microprocesseur. Pour la première fois, l'ensemble des fonctions principales d'un processeur pouvait être regroupé sur une seule puce.

Le processeur, autrefois constitué de nombreux composants électroniques séparés, pouvait désormais tenir dans un composant extrêmement petit. Cette invention rendit possible la fabrication d'ordinateurs beaucoup plus compacts et moins coûteux.

Le microprocesseur ne contient toutefois pas à lui seul tout un ordinateur. Un ordinateur a également besoin de mémoire, de stockage, d'une carte mère, de périphériques et d'autres composants permettant au processeur de communiquer avec le reste de la machine.

Les ordinateurs personnels

Dans les années 1970 et surtout au cours des années 1980, les ordinateurs personnels commencèrent à se répandre. Des machines comme l'Apple II, le Commodore 64 et l'IBM PC permirent à des particuliers, des écoles et des entreprises de disposer de leur propre ordinateur.

Les ordinateurs n'étaient plus réservés aux laboratoires, aux grandes entreprises ou aux organismes militaires. Ils commencèrent à être utilisés pour écrire des documents, effectuer des calculs, programmer, jouer, gérer des données et réaliser de nombreuses autres tâches.

Les systèmes d'exploitation et les interfaces graphiques rendirent également leur utilisation plus accessible. La souris, les fenêtres, les icônes et les menus permettaient de commander l'ordinateur sans devoir entrer chaque instruction sous forme de commandes textuelles.

Le développement d'Internet

À partir des années 1990, le développement d'Internet transforma profondément l'utilisation des ordinateurs. Les machines pouvaient désormais communiquer entre elles à grande échelle et échanger des informations avec des ordinateurs situés partout dans le monde.

Le Web permit ensuite d'accéder facilement à des pages contenant du texte, des images, des sons et des vidéos. Le courrier électronique, les moteurs de recherche, les services en ligne et les réseaux sociaux développèrent encore davantage les usages de l'ordinateur.

La miniaturisation

Pendant que les ordinateurs devenaient plus puissants, leurs composants devenaient également de plus en plus petits. Le nombre de transistors pouvant être placé sur une même puce augmenta considérablement au fil des décennies.

Cette miniaturisation permit de réduire la taille des ordinateurs tout en augmentant leurs performances. Les processeurs modernes peuvent contenir plusieurs milliards de transistors sur quelques centimètres carrés.

Les mémoires et les dispositifs de stockage ont eux aussi énormément progressé. Un ordinateur moderne peut conserver des quantités de données qui auraient nécessité autrefois des milliers de supports physiques.

Les ordinateurs aujourd'hui

Aujourd'hui, l'ordinateur ne désigne plus seulement une machine posée sur un bureau. Les mêmes principes de base se retrouvent dans les ordinateurs portables, les smartphones, les tablettes, les serveurs, les consoles de jeux, les systèmes embarqués, les voitures, les robots, les satellites et de nombreux appareils électroniques.

Les ordinateurs modernes peuvent traiter des milliards d'opérations par seconde, stocker d'immenses quantités de données et communiquer instantanément avec d'autres machines. Les processeurs possèdent plusieurs cœurs, les cartes graphiques peuvent effectuer des calculs massivement parallèles et les réseaux permettent d'échanger des informations à très grande vitesse.

L'évolution ne concerne pas seulement la puissance de calcul. Les ordinateurs sont également devenus plus économes en énergie, plus compacts et capables de réaliser des tâches de plus en plus spécialisées. Ils peuvent par exemple contrôler un moteur, analyser des images, traiter du son, simuler des phénomènes physiques ou piloter des machines complexes.

Des machines à calculer aux ordinateurs modernes

L'histoire des ordinateurs est donc une succession d'étapes au cours desquelles une partie du travail humain a progressivement été automatisée. Les premières machines facilitaient les calculs, les machines programmables ont ensuite permis d'automatiser des suites d'opérations, puis l'électronique a rendu ces opérations extrêmement rapides.

La mécanique a laissé place aux relais, les relais aux lampes à vide, les lampes aux transistors, puis les transistors aux circuits intégrés contenant des milliards de composants. Cette évolution a permis de passer de machines occupant des salles entières à des appareils suffisamment petits pour tenir dans une poche.