L'ordinateur est une machine électronique capable de recevoir, mémoriser, traiter et transmettre des informations. Il exécute automatiquement des programmes qui lui indiquent les opérations à effectuer. Aujourd'hui, les ordinateurs sont présents partout : à la maison, dans les écoles, les entreprises, les hôpitaux, les laboratoires, les satellites, les voitures ou encore les usines. Ils sont devenus des outils indispensables de la vie moderne.

L'informatique repose sur un principe simple : toutes les informations sont représentées sous la forme de données numériques. Les textes, les images, les sons ou les vidéos sont transformés en suites de nombres que l'ordinateur peut comprendre et manipuler. Grâce à son électronique, il effectue des millions, voire des milliards de calculs chaque seconde afin de traiter ces données.

Un ordinateur est constitué de deux grandes parties complémentaires. La première est le matériel (hardware) : ce sont tous les composants physiques comme le processeur, la mémoire, le disque de stockage, l'écran, le clavier ou la souris. La seconde est le logiciel (software) : il s'agit des programmes qui permettent à l'ordinateur de fonctionner et d'effectuer les tâches demandées par l'utilisateur.

Lorsque l'on allume un ordinateur, un petit programme présent dans sa mémoire initialise les composants puis lance le système d'exploitation. Celui-ci devient l'intermédiaire entre le matériel et les logiciels. Il gère les mémoires, les fichiers, les périphériques, les connexions réseau et le partage des ressources afin que plusieurs programmes puissent fonctionner simultanément.

Toutes les informations circulent entre les différents composants sous forme de données numériques. Le processeur lit les instructions des programmes, effectue les calculs nécessaires puis envoie les résultats vers la mémoire, l'écran, les haut-parleurs, l'imprimante ou tout autre périphérique. Ce cycle se répète en permanence à très grande vitesse.

Il existe aujourd'hui de nombreux types d'ordinateurs adaptés à des usages différents.

• Les ordinateurs de bureau offrent généralement de bonnes performances et sont facilement évolutifs.
• Les ordinateurs portables regroupent tous leurs composants dans un appareil transportable alimenté par une batterie.
• Les serveurs fournissent des services et des données à d'autres ordinateurs connectés sur un réseau.
• Les supercalculateurs réalisent des calculs scientifiques extrêmement complexes.
• Les ordinateurs embarqués équipent les voitures, les avions, les appareils électroménagers ou les robots.

L'informatique ne consiste pas seulement à utiliser un ordinateur. Elle englobe également la conception des logiciels, la programmation, les réseaux, les bases de données, la cybersécurité, l'intelligence artificielle ou encore le traitement des images et des sons. Tous ces domaines reposent sur les mêmes principes fondamentaux du traitement automatique de l'information.

Comprendre le fonctionnement général d'un ordinateur est la première étape pour découvrir le vaste monde de l'informatique. Derrière chaque clic, chaque application ou chaque page Internet se cachent des milliards d'opérations électroniques réalisées en une fraction de seconde afin de rendre les technologies numériques simples à utiliser.

La carte graphique

La carte graphique, souvent appelée GPU (de l'anglais Graphics Processing Unit), est le composant spécialisé dans le traitement des images. Son rôle est de calculer tout ce qui doit être affiché sur l'écran : les fenêtres du système d'exploitation, les vidéos, les photographies, les animations, les jeux vidéo et les images en trois dimensions.

Lorsque le processeur exécute un programme, il envoie au GPU les informations nécessaires pour créer l'image. La carte graphique effectue alors tous les calculs géométriques, les effets de lumière, les textures, les couleurs et les ombres. Une fois ces calculs terminés, elle transmet l'image à l'écran, où elle est affichée sous forme de millions de pixels.

La carte graphique possède son propre processeur, optimisé pour réaliser un très grand nombre de calculs en parallèle. Alors que le processeur central (CPU) est conçu pour traiter rapidement des tâches variées, le GPU est capable d'effectuer simultanément des milliers d'opérations identiques, ce qui le rend particulièrement efficace pour le traitement des images.

Pour fonctionner rapidement, la carte graphique dispose également de sa propre mémoire vidéo, appelée VRAM. Cette mémoire stocke temporairement les textures, les modèles 3D, les images, les vidéos et les autres données graphiques. Comme elle est très rapide, le GPU peut y accéder sans solliciter en permanence la mémoire vive (RAM) de l'ordinateur.

Il existe deux grandes catégories de cartes graphiques. Les GPU intégrés sont directement incorporés au processeur ou à la carte mère. Ils consomment peu d'énergie et suffisent largement pour la bureautique, Internet, les vidéos ou les logiciels simples. Les cartes graphiques dédiées, installées sur un connecteur PCI Express, sont beaucoup plus puissantes. Elles possèdent leur propre mémoire vidéo et sont utilisées pour les jeux vidéo, la modélisation 3D, le montage vidéo, les effets spéciaux ou les calculs scientifiques.

Les performances d'une carte graphique dépendent de plusieurs éléments : le nombre de cœurs de calcul, la fréquence de fonctionnement, la quantité et la vitesse de la mémoire vidéo, ainsi que l'architecture du processeur graphique. Les modèles les plus performants réalisent plusieurs dizaines de milliers de milliards d'opérations par seconde.

Les cartes graphiques modernes ne servent plus uniquement à afficher des images. Grâce à leur très grande puissance de calcul parallèle, elles sont également utilisées pour entraîner des intelligences artificielles, simuler des phénomènes physiques, réaliser des prévisions météorologiques, effectuer des recherches médicales ou encore miner certaines cryptomonnaies.

Comme elles effectuent énormément de calculs, les cartes graphiques haut de gamme consomment beaucoup d'électricité et dégagent une importante quantité de chaleur. Elles sont donc équipées de radiateurs imposants, de plusieurs ventilateurs, voire d'un système de refroidissement liquide pour maintenir une température de fonctionnement correcte.

La carte graphique est ainsi devenue l'un des composants les plus puissants d'un ordinateur moderne. Bien qu'elle soit principalement connue pour les jeux vidéo, elle joue aujourd'hui un rôle essentiel dans de nombreux domaines scientifiques, industriels et artistiques.