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 périphériques sont des appareils qui permettent à un ordinateur d'échanger des informations avec son environnement. Ils peuvent servir à saisir des données, à restituer des résultats, à enregistrer ou lire des informations, à communiquer avec d'autres appareils ou à réaliser des mesures.

Un périphérique ne réalise donc pas nécessairement un calcul comme le CPU. Il fournit ou reçoit des informations que l'ordinateur peut ensuite traiter.

Les périphériques d'entrée

Les périphériques d'entrée transmettent des informations vers l'ordinateur. Ils permettent à l'utilisateur ou à un autre système de fournir des données ou des commandes.

Le clavier permet de saisir du texte, des chiffres et des commandes. La souris fournit des informations concernant les déplacements et les boutons utilisés afin de contrôler le pointeur.

D'autres périphériques d'entrée permettent de recueillir différents types d'informations : le microphone capte les sons, la webcam capture des images, le scanner numérise des documents et les tablettes graphiques permettent de transmettre des mouvements et des pressions.

Les manettes, joysticks, volants et autres contrôleurs transmettent également des informations concernant les mouvements, les boutons ou les commandes effectuées par l'utilisateur.

Les périphériques de sortie

Les périphériques de sortie reçoivent les informations produites par l'ordinateur et les restituent sous une forme perceptible ou exploitable.

L'écran affiche des textes, des images et des vidéos. Les haut-parleurs et les casques transforment les données audio en sons. Une imprimante transforme quant à elle des informations numériques en documents physiques.

Certains appareils peuvent également produire des sensations physiques. Une manette équipée d'un système de vibration peut par exemple restituer des effets haptiques correspondant à ce qui se produit dans un jeu.

Les périphériques d'entrée et de sortie

Certains périphériques peuvent communiquer dans les deux directions. Ils sont alors à la fois des périphériques d'entrée et de sortie.

Un écran tactile affiche une image comme un périphérique de sortie tout en détectant les contacts du doigt comme un périphérique d'entrée.

Un casque de réalité virtuelle constitue également un exemple de périphérique bidirectionnel : il affiche des images et peut simultanément recevoir des informations provenant de capteurs de mouvement.

Les périphériques de stockage

Les supports de stockage externes peuvent également échanger des données avec l'ordinateur. Un disque externe, une clé USB ou une carte mémoire permettent à la fois de lire des données et d'en enregistrer.

Ils sont donc différents des périphériques d'entrée classiques : leur fonction principale n'est pas de fournir directement une commande à l'utilisateur, mais de permettre la conservation et le transfert de données.

Les périphériques de communication

Certains périphériques permettent à l'ordinateur d'échanger des informations avec d'autres appareils ou avec un réseau.

Une carte réseau ou un adaptateur réseau peut permettre une connexion par câble Ethernet ou sans fil. Les communications sans fil peuvent notamment utiliser le Wi-Fi ou le Bluetooth.

Un ordinateur peut ainsi communiquer avec un routeur, un autre ordinateur, une imprimante, un casque audio ou de nombreux autres appareils sans nécessairement utiliser une connexion filaire.

Les connexions filaires

Les périphériques peuvent être reliés à l'ordinateur par différents ports et interfaces.

Le USB est l'une des interfaces les plus répandues. Il permet de connecter des claviers, souris, appareils photo, smartphones, supports de stockage et de nombreux autres périphériques.

Les écrans utilisent notamment des interfaces numériques comme HDMI et DisplayPort. D'autres équipements peuvent utiliser des interfaces spécialisées adaptées à leurs besoins.

Une connexion filaire peut transporter des données et, dans de nombreux cas, également fournir de l'énergie électrique au périphérique.

Les connexions sans fil

Un périphérique n'a pas nécessairement besoin d'être relié physiquement à l'ordinateur. Les technologies sans fil permettent de transmettre les informations par ondes radio.

Le Bluetooth est notamment utilisé pour les claviers, souris, écouteurs, casques, manettes et autres appareils situés à courte distance.

Le Wi-Fi permet principalement de connecter des appareils à un réseau sans utiliser de câble. Il peut notamment être utilisé pour accéder à Internet ou communiquer avec d'autres appareils du réseau local.

Les contrôleurs

Entre un périphérique et le processeur se trouvent différents contrôleurs. Leur rôle est de gérer les échanges de données avec le matériel.

Lorsqu'une souris envoie une information, par exemple, son contrôleur reçoit les données et les transmet au système. Le système d'exploitation peut ensuite utiliser ces informations pour déplacer le pointeur ou effectuer l'action correspondant au bouton utilisé.

De la même manière, lorsqu'un programme demande l'affichage d'une image, différentes étapes permettent de transmettre les informations jusqu'au contrôleur graphique puis à l'écran.

Les pilotes

Le système d'exploitation doit connaître la manière de communiquer avec chaque type de périphérique. Pour cela, il utilise notamment un pilote, ou driver.

Le pilote sert d'intermédiaire logiciel entre le système d'exploitation et le matériel. Il permet au système d'utiliser les fonctions du périphérique sans devoir connaître tous les détails électroniques de son fonctionnement.

Certains périphériques peuvent fonctionner immédiatement grâce à des pilotes déjà intégrés au système d'exploitation. D'autres nécessitent l'installation d'un pilote fourni par le fabricant.

La détection d'un périphérique

Lorsqu'un périphérique est connecté, l'ordinateur doit d'abord l'identifier et déterminer comment communiquer avec lui.

Le système d'exploitation peut alors associer le périphérique à un pilote approprié et configurer les ressources nécessaires à son fonctionnement.

C'est ce mécanisme qui permet notamment de brancher certains appareils et de les utiliser presque immédiatement sans avoir à configurer manuellement chaque détail de leur fonctionnement.

Les périphériques multimédias

De nombreux périphériques permettent de travailler avec plusieurs types de médias.

Une webcam peut capturer des images et transmettre également un signal audio lorsqu'elle possède un microphone. Un casque peut recevoir du son tout en possédant un microphone permettant d'en transmettre.

Les appareils modernes combinent ainsi fréquemment plusieurs fonctions d'entrée et de sortie dans un même équipement.

Les périphériques de mesure

Les ordinateurs peuvent également recevoir des informations provenant de capteurs et d'instruments de mesure.

Un capteur peut mesurer une température, une pression, une distance, une accélération, une luminosité ou une autre grandeur physique, puis transmettre la mesure à l'ordinateur.

Dans un laboratoire, un ordinateur peut par exemple recevoir automatiquement les données produites par un instrument scientifique. Dans une usine, des capteurs peuvent surveiller en permanence l'état des machines et transmettre leurs mesures à un système informatique.

Les périphériques industriels et médicaux

Dans les environnements professionnels, les périphériques peuvent être très spécialisés. Les ordinateurs industriels communiquent avec des automates, des capteurs, des robots et des machines de production.

Dans le domaine médical, des appareils d'imagerie, des systèmes de surveillance et différents instruments peuvent transmettre leurs mesures à des ordinateurs afin de les enregistrer, les analyser ou les afficher.

Les périphériques de réalité virtuelle et haptique

Les technologies modernes permettent également de nouvelles formes d'interaction avec l'ordinateur.

Les casques de réalité virtuelle affichent des images différentes pour chaque œil et utilisent des capteurs pour déterminer les mouvements de la tête. Des contrôleurs peuvent détecter les mouvements des mains et transmettre ces informations au système.

Les dispositifs haptiques peuvent quant à eux produire des vibrations ou des forces afin de donner à l'utilisateur une sensation correspondant à une action virtuelle.

Les périphériques évoluent

Les périphériques sont devenus de plus en plus rapides, compacts et polyvalents. De nombreux appareils qui nécessitaient autrefois plusieurs connexions ou plusieurs équipements sont aujourd'hui regroupés dans un seul appareil.

Un smartphone peut par exemple combiner écran tactile, appareil photo, microphone, haut-parleurs, capteurs de mouvement, GPS, connexion Wi-Fi et Bluetooth. Il constitue ainsi à lui seul un ensemble très important de dispositifs d'entrée, de sortie, de mesure et de communication.