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.

Un pilote, ou driver en anglais, est un logiciel qui permet au système d'exploitation de communiquer avec un composant matériel. Il fournit au système les informations et les fonctions nécessaires pour utiliser correctement ce composant.

Chaque matériel possède des caractéristiques et des fonctions qui lui sont propres. Le pilote sert d'interface logicielle entre ces caractéristiques et les fonctions générales du système d'exploitation.

Le rôle du pilote

Lorsqu'un programme utilise un périphérique, la demande passe par le système d'exploitation. Celui-ci s'appuie sur le pilote correspondant pour transmettre les commandes au matériel.

Le pilote transforme ainsi les demandes générales du système en commandes adaptées au matériel. Il permet également au matériel de transmettre ses informations au système d'exploitation dans un format que celui-ci peut exploiter.

Le pilote assure donc une communication dans les deux sens : le système envoie des commandes au matériel et le matériel renvoie des informations au système.

Un pilote pour chaque matériel

Les différents composants et périphériques utilisent des pilotes adaptés à leurs fonctions. On trouve notamment des pilotes pour :

• carte graphique, pour gérer l'affichage et les fonctions graphiques ;

• carte son, pour gérer l'entrée et la sortie audio ;

• carte réseau, pour gérer les communications réseau ;

• imprimante, pour transmettre les documents à imprimer ;

• scanner, pour récupérer les documents numérisés ;

• webcam, pour récupérer les images et éventuellement le son ;

• clavier et souris, pour transmettre les commandes de l'utilisateur.

Le chargement des pilotes

Lors du démarrage de l'ordinateur, le système d'exploitation charge les pilotes nécessaires aux composants présents dans la machine. Ces pilotes permettent notamment au système d'utiliser la carte graphique, les contrôleurs de stockage, les interfaces réseau, les périphériques audio et les autres composants essentiels.

Lorsqu'un nouveau périphérique est connecté, le système identifie son matériel et recherche le pilote correspondant. Le pilote est alors chargé afin que le périphérique puisse être utilisé.

L'installation d'un pilote

Les pilotes sont généralement développés par le fabricant du matériel. Ils peuvent être intégrés au système d'exploitation ou fournis séparément par le constructeur.

Lorsqu'un périphérique est connecté, le système d'exploitation peut rechercher automatiquement le pilote approprié dans sa propre bibliothèque ou via Internet. L'utilisateur peut également installer manuellement un pilote fourni par le fabricant.

L'installation ajoute au système les fichiers et les informations nécessaires à la communication avec le matériel. Le système associe ensuite le pilote au composant correspondant.

La communication avec une imprimante

Prenons l'exemple d'une imprimante. Une application crée un document et demande au système d'exploitation de l'imprimer.

Le système transmet cette demande au pilote de l'imprimante. Le pilote connaît les caractéristiques du modèle utilisé et transforme les informations du document en commandes adaptées à l'imprimante.

L'imprimante reçoit ces commandes et réalise alors l'impression. Les informations concernant son état peuvent également être transmises au système : niveau d'encre, papier disponible, état de l'impression ou autres informations de fonctionnement.

Le pilote graphique

Le pilote graphique joue un rôle particulièrement important. Il permet au système d'exploitation et aux logiciels d'utiliser les fonctions du GPU.

Les applications graphiques peuvent ainsi demander au GPU d'effectuer des opérations de rendu, de calculer des images en trois dimensions ou d'utiliser certaines fonctions matérielles.

Le pilote permet également au système de gérer différentes caractéristiques de l'affichage, comme la résolution, la fréquence d'affichage, plusieurs écrans ou certaines fonctions avancées du GPU.

Les pilotes et les périphériques USB

Les périphériques USB utilisent différents protocoles de communication selon leur fonction. Le système d'exploitation reconnaît la catégorie du périphérique et utilise les pilotes correspondant à son fonctionnement.

Un clavier, une souris, une clé USB, une webcam et une imprimante peuvent ainsi utiliser la même connexion USB tout en ayant des fonctions complètement différentes.

Cette organisation permet à une même interface physique de prendre en charge une grande variété de matériels.

Les pilotes intégrés au système

Les systèmes d'exploitation modernes disposent d'une importante bibliothèque de pilotes génériques. Ces pilotes prennent en charge de nombreux matériels courants.

Cette intégration permet au système de reconnaître et d'utiliser automatiquement de nombreux périphériques dès leur connexion.

Les fabricants peuvent également fournir des pilotes spécifiques offrant une prise en charge plus complète des fonctions de leur matériel.

Les mises à jour

Les fabricants publient régulièrement de nouvelles versions de leurs pilotes. Une mise à jour peut apporter des corrections, améliorer les performances, renforcer la sécurité, améliorer la compatibilité avec le système d'exploitation ou ajouter de nouvelles fonctions.

Les cartes graphiques reçoivent notamment des mises à jour fréquentes afin d'améliorer leur compatibilité avec les nouveaux logiciels et les nouveaux jeux.

Le système d'exploitation peut gérer automatiquement certaines mises à jour. Les fabricants proposent également leurs propres outils permettant de rechercher et d'installer les nouvelles versions.

Les pilotes et le système d'exploitation

Un même composant matériel peut être utilisé avec plusieurs systèmes d'exploitation grâce à des pilotes différents. Le fabricant fournit alors des versions adaptées à chaque environnement.

Le pilote tient ainsi compte à la fois des caractéristiques du matériel et des règles de communication utilisées par le système d'exploitation.

Cette séparation permet au système d'exploitation de proposer des fonctions communes tout en prenant en charge une grande diversité de composants fabriqués par différents constructeurs.

Les pilotes au cœur du fonctionnement matériel

Les pilotes constituent donc une couche logicielle située entre le système d'exploitation et le matériel. Ils permettent aux programmes d'utiliser les composants de l'ordinateur à travers des fonctions compréhensibles par le système.

Grâce à cette organisation, une application peut demander une impression, utiliser une webcam, afficher une image ou transmettre des données sur un réseau sans avoir à connaître directement le fonctionnement électronique du matériel utilisé.