Un logiciel est un ensemble de programmes et de données permettant à un appareil informatique d'effectuer des opérations. Contrairement au matériel, qui correspond aux composants physiques de la machine, le logiciel est constitué d'informations exécutées ou utilisées par le système.

Un ordinateur peut posséder un processeur très puissant, beaucoup de mémoire et un grand espace de stockage, mais ces composants ne permettent pas à eux seuls de rédiger un document, de regarder une vidéo ou de naviguer sur le Web. Ces fonctions nécessitent des logiciels capables de donner des instructions au matériel.

Le fonctionnement des logiciels

Lorsqu'un logiciel fonctionne, son code est exécuté par le processeur. Le programme contient des instructions qui indiquent les opérations à effectuer, tandis que les données utilisées par le programme sont conservées en mémoire ou sur un support de stockage.

Les logiciels ne communiquent généralement pas directement avec le matériel. Ils utilisent les fonctions fournies par le système d'exploitation. Une application qui doit afficher une image, enregistrer un fichier ou utiliser une imprimante demande ainsi au système d'exploitation d'effectuer les opérations nécessaires.

Le système d'exploitation constitue donc la base logicielle sur laquelle les autres programmes fonctionnent. Plusieurs logiciels peuvent être exécutés simultanément et partager les ressources de l'ordinateur grâce à cette organisation.

Les différents types de logiciels

Les logiciels remplissent des rôles très différents. Certains assurent le fonctionnement général de l'appareil, tandis que d'autres sont conçus pour réaliser directement une tâche particulière.

Le système d'exploitation appartient aux logiciels fondamentaux. Il gère notamment le processeur, la mémoire, les fichiers, les périphériques et les processus en cours d'exécution. Il fournit également l'interface permettant de contrôler l'appareil.

Les applications sont destinées aux tâches réalisées par l'utilisateur. Un même ordinateur peut ainsi utiliser des logiciels pour rédiger des documents, calculer des données, modifier des images, lire des vidéos, consulter le Web ou jouer.

D'autres logiciels remplissent des fonctions plus spécialisées. Les pilotes permettent au système d'exploitation de communiquer avec certains matériels, tandis que des outils système servent notamment à configurer, surveiller, diagnostiquer ou entretenir l'ordinateur.

Installer et exécuter un logiciel

Avant de pouvoir utiliser une application, celle-ci doit généralement être installée. L'installation copie les fichiers nécessaires sur le support de stockage et configure le système pour permettre l'exécution du programme.

Une fois installé, le logiciel peut être lancé depuis son raccourci, son menu ou directement depuis son fichier exécutable. Le système d'exploitation charge alors les éléments nécessaires en mémoire et crée les processus permettant au programme de fonctionner.

Lorsqu'une application est fermée, ses processus sont normalement arrêtés et la mémoire qu'elle utilisait peut être réutilisée par d'autres programmes.

Les logiciels et les fichiers

Les logiciels utilisent constamment des fichiers. Un traitement de texte utilise par exemple des fichiers contenant des documents, un lecteur multimédia ouvre des fichiers audio ou vidéo et un logiciel de retouche travaille sur des fichiers d'images.

Les fichiers sont organisés dans des dossiers afin de faciliter leur classement et leur recherche. Le système d'exploitation fournit aux logiciels les fonctions nécessaires pour créer, lire, modifier, copier, déplacer ou supprimer ces fichiers.

Le type d'un fichier est souvent indiqué par son extension. Un fichier .webp correspond généralement à une image JPEG, un fichier .mp3 à un fichier audio et un fichier .pdf à un document PDF. L'extension permet notamment au système d'exploitation d'associer un fichier à une application capable de l'ouvrir.

Les logiciels et Internet

De nombreux logiciels utilisent une connexion Internet. Un navigateur Web communique avec des serveurs pour recevoir les pages et les ressources d'un site. D'autres applications utilisent Internet pour envoyer et recevoir des messages, synchroniser des fichiers, récupérer des données ou communiquer avec des services en ligne.

Certains logiciels fonctionnent principalement sur l'appareil, tandis que d'autres dépendent fortement de serveurs distants. Une application peut ainsi utiliser à la fois les ressources locales de l'ordinateur et des services accessibles par Internet.

Les mises à jour

Après leur publication, les logiciels continuent généralement d'évoluer. Les développeurs publient des mises à jour pour corriger des erreurs, améliorer les performances, ajouter des fonctions ou corriger des failles de sécurité.

Une mise à jour de sécurité peut par exemple corriger une vulnérabilité permettant à un programme malveillant d'exécuter certaines opérations sur l'ordinateur. Les mises à jour sont donc particulièrement importantes pour maintenir un logiciel sécurisé et compatible avec les autres composants du système.

Les logiciels propriétaires et les logiciels libres

Les logiciels peuvent être distribués selon des licences différentes. Un logiciel propriétaire est généralement contrôlé par l'entreprise ou l'organisation qui le développe. Son code source n'est normalement pas accessible librement et son utilisation est soumise aux conditions définies par sa licence.

Un logiciel libre accorde au contraire certaines libertés concernant son utilisation, son étude, sa modification et sa redistribution. L'accès au code source permet notamment d'étudier son fonctionnement et de participer à son développement.

Un logiciel libre n'est pas nécessairement gratuit. La notion de liberté concerne principalement les droits accordés aux utilisateurs et non l'absence de prix.

Les logiciels et la sécurité

Un logiciel peut présenter des failles de sécurité, c'est-à-dire des défauts pouvant être exploités pour contourner certaines protections ou effectuer des opérations non prévues.

Les logiciels doivent donc être maintenus à jour et téléchargés depuis des sources fiables. Un programme malveillant peut également se présenter sous l'apparence d'un logiciel légitime et provoquer la destruction de données, le vol d'informations ou l'utilisation abusive des ressources de l'ordinateur.

Les droits accordés aux logiciels constituent également un élément important de la sécurité. Une application n'a pas nécessairement besoin d'accéder à toutes les ressources de l'appareil pour fonctionner. Limiter ses autorisations permet de réduire les conséquences possibles en cas de comportement malveillant.

L'évolution des logiciels

Les logiciels ont progressivement évolué d'outils spécialisés exécutant quelques instructions vers des programmes capables de réaliser des tâches très complexes. Les applications modernes peuvent gérer des images, du son, des communications réseau, des bases de données et des interfaces graphiques dans un même environnement.

Certains logiciels utilisent également des techniques d'intelligence artificielle pour analyser des données, reconnaître des images ou des sons, générer du contenu ou automatiser certaines tâches. Ces fonctions restent cependant des fonctionnalités logicielles exécutées sur des ressources matérielles.

Une couche entre l'utilisateur et la machine

Les logiciels constituent donc l'interface entre les utilisateurs, les données et le matériel. Le système d'exploitation organise les ressources de la machine, tandis que les applications utilisent ces ressources pour fournir des fonctions particulières.

Lorsqu'un utilisateur rédige un document, regarde une vidéo ou modifie une photographie, plusieurs éléments coopèrent : l'application fournit les fonctions nécessaires, le système d'exploitation gère les ressources et le matériel exécute les opérations physiques nécessaires.

L'ensemble forme une organisation en plusieurs niveaux dans laquelle chaque logiciel peut s'appuyer sur les fonctions fournies par les couches inférieures. Cette organisation permet de créer des programmes complexes sans que chaque application ait besoin de gérer directement tous les composants physiques de l'ordinateur.

Lorsqu'un ordinateur est allumé, il ne peut pas exécuter directement les applications utilisées au quotidien. Il commence par charger un logiciel essentiel appelé système d'exploitation. Le système d'exploitation prend alors le contrôle de la machine et prépare son fonctionnement.

Un système d'exploitation est généralement appelé OS, pour Operating System en anglais. Il constitue l'intermédiaire entre le matériel et les autres logiciels. Le matériel comprend notamment le processeur, la mémoire vive, le stockage, l'écran, le clavier, la souris, les haut-parleurs et les périphériques USB.

Le système d'exploitation est donc chargé avant les applications. Une fois démarré, il reste actif pendant toute l'utilisation de l'appareil et coordonne en permanence les différents composants et les logiciels qui fonctionnent sur la machine.

Le lien entre le matériel et les logiciels

Le système d'exploitation, souvent appelé OS (Operating System en anglais), joue le rôle de chef d'orchestre. Il fait le lien entre le matériel de l'ordinateur (processeur, mémoire, disque dur, clavier, écran...) et les applications utilisées par l'utilisateur. Sans lui, chaque logiciel devrait savoir communiquer directement avec tous les composants de l'ordinateur, ce qui serait extrêmement compliqué.

Lorsqu'une application doit enregistrer un document, elle demande au système d'exploitation d'effectuer cette opération. Le système d'exploitation se charge alors de communiquer avec le support de stockage pour enregistrer les données au bon endroit.

De la même manière, lorsqu'une touche du clavier est pressée, le système d'exploitation reçoit l'information provenant du clavier et la transmet au programme concerné. Lorsqu'un document doit être imprimé, il transmet les données nécessaires à l'imprimante.

À chaque instant, le système d'exploitation réalise donc de nombreuses tâches. Il répartit le travail entre les différents cœurs du processeur, gère la mémoire vive, organise les fichiers sur les disques de stockage, contrôle les périphériques, surveille la sécurité et permet à plusieurs programmes de fonctionner en même temps.

La gestion du processeur et de la mémoire

Le processeur exécute les instructions des programmes. Le système d'exploitation répartit son temps de calcul entre les différents programmes en cours d'exécution.

La mémoire vive contient temporairement les programmes et les données utilisés par le processeur. Le système d'exploitation attribue une partie de cette mémoire à chaque programme et récupère la mémoire lorsqu'un programme est fermé.

Cette gestion permet à plusieurs programmes de fonctionner en même temps. Cette capacité est appelée multitâche. Un ordinateur peut ainsi lire une musique, afficher un navigateur Web et exécuter un traitement de texte simultanément.

Le gestionnaire des tâches

Le gestionnaire des tâches est un outil du système d'exploitation qui permet de voir les programmes en cours d'exécution, de surveiller l'utilisation des ressources de l'ordinateur et d'arrêter un programme qui ne répond plus.

Sous Windows, il peut être ouvert en utilisant le raccourci clavier Ctrl + Maj + Échap. Il peut également être ouvert en faisant un clic droit sur la barre des tâches puis en sélectionnant Gestionnaire des tâches. Le raccourci Ctrl + Alt + Suppr permet aussi d'accéder à un écran proposant cette fonction.

Les processus

Le gestionnaire des tâches affiche notamment les processus en cours d'exécution. Un processus correspond à un programme ou à une partie d'un programme actuellement exécuté par le système.

Les applications visibles par l'utilisateur ne représentent donc qu'une partie des processus. Le système d'exploitation exécute également de nombreux processus en arrière-plan pour assurer le fonctionnement de l'ordinateur.

Un navigateur Web peut par exemple utiliser plusieurs processus pour gérer ses fenêtres, ses onglets, ses extensions ou certaines opérations internes. Le système d'exploitation utilise également des processus pour gérer différents services et fonctions du système.

L'utilisation des ressources

Le gestionnaire des tâches indique la quantité de ressources utilisée par les différents processus. Les principales ressources affichées sont le processeur, la mémoire, le disque et le réseau.

• Processeur : indique la part de la puissance de calcul utilisée par les processus.
• Mémoire : indique la quantité de mémoire vive utilisée par les processus.
• Disque : indique l'activité des supports de stockage provoquée notamment par les lectures et les écritures de données.
• Réseau : indique l'activité liée aux communications réseau.

Les valeurs permettent de repérer les programmes qui utilisent le plus de ressources. Par exemple, un logiciel qui utilise une grande quantité de processeur peut ralentir les autres programmes si le processeur fonctionne déjà à une charge élevée.

Arrêter un programme

Lorsqu'une application ne répond plus, le gestionnaire des tâches permet de forcer son arrêt. Il suffit de sélectionner le processus correspondant puis d'utiliser la commande Fin de tâche.

Cette fonction est utile lorsqu'une fenêtre est bloquée et ne réagit plus aux commandes habituelles. Le système d'exploitation arrête alors le processus au lieu d'attendre que le programme se ferme normalement.

Un arrêt forcé peut entraîner la perte des données non enregistrées. Il doit donc être utilisé lorsque la fermeture normale du programme n'est plus possible.

Les programmes au démarrage

Le gestionnaire des tâches permet également d'afficher les programmes configurés pour se lancer automatiquement au démarrage de Windows.

Ces programmes démarrent sans qu'il soit nécessaire de les ouvrir manuellement. Certains sont utiles, tandis que d'autres peuvent être désactivés si leur lancement automatique n'est pas nécessaire.

La désactivation d'un programme au démarrage ne désinstalle pas le logiciel. Elle empêche simplement son lancement automatique lors du démarrage du système.

Un outil de diagnostic

Le gestionnaire des tâches permet donc d'observer concrètement le fonctionnement du système d'exploitation. Il montre les programmes actifs, les processus exécutés en arrière-plan et les ressources qu'ils utilisent.

Par exemple, lorsqu'un ordinateur devient soudainement très lent, le gestionnaire des tâches peut permettre d'identifier un programme qui utilise une quantité anormalement élevée de processeur ou de mémoire. Il devient alors possible de fermer ce programme ou de rechercher la cause du problème.

Le gestionnaire des tâches constitue ainsi un outil important pour surveiller, comprendre et dépanner le fonctionnement d'un ordinateur.

La gestion des fichiers

Le système d'exploitation gère les fichiers et les dossiers utilisés pour organiser les données. Il permet de créer, déplacer, copier, renommer et supprimer des fichiers et des dossiers.

Lorsqu'un document est enregistré dans un dossier, le système d'exploitation détermine notamment où les données doivent être stockées. Il permet ensuite de retrouver ce document lorsqu'une application demande à l'ouvrir.

Cette organisation concerne aussi les programmes installés sur l'ordinateur, les images, les vidéos, les musiques et tous les autres fichiers présents sur les supports de stockage.

La gestion des périphériques

Le système d'exploitation assure la communication avec les périphériques. Il permet notamment d'utiliser le clavier, la souris, l'écran, l'imprimante, les haut-parleurs, les clés USB et les appareils photo numériques.

Cette communication repose notamment sur des pilotes, appelés drivers en anglais. Un pilote permet au système d'exploitation de communiquer avec un matériel particulier. Une carte graphique, une imprimante ou une carte son possède ainsi généralement un pilote adapté.

L'interface utilisateur

Pour permettre à l'utilisateur de contrôler l'ordinateur, le système d'exploitation fournit une interface utilisateur. Sur les ordinateurs modernes, cette interface est généralement graphique.

L'interface graphique permet de manipuler des fenêtres, des icônes, des menus et des boutons à l'aide du clavier et de la souris ou d'un écran tactile. Le bureau affiché après le démarrage de l'ordinateur fait partie de cette interface.

Il existe également des interfaces en ligne de commande. Les instructions sont alors saisies directement au clavier sous la forme de commandes. Cette méthode permet notamment d'effectuer rapidement certaines opérations de gestion du système.

Les principaux systèmes d'exploitation

Plusieurs systèmes d'exploitation existent. Ils remplissent des fonctions comparables, mais possèdent des interfaces, des logiciels compatibles et des modes de fonctionnement différents.

• Windows : système d'exploitation de Microsoft, très répandu sur les ordinateurs personnels.
• macOS : système d'exploitation développé par Apple pour ses ordinateurs Mac.
• Linux : famille de systèmes d'exploitation particulièrement présente sur les serveurs, les superordinateurs et également utilisée sur des ordinateurs personnels.
• Android : système d'exploitation principalement utilisé sur les smartphones et les tablettes.
• iOS : système d'exploitation développé par Apple pour les iPhone.

Des systèmes adaptés aux appareils

Le système d'exploitation est étroitement lié au matériel de l'appareil. Un système conçu pour un ordinateur personnel n'est pas nécessairement adapté à un smartphone ou à une console de jeux. Chaque appareil utilise donc un système d'exploitation conçu pour son matériel et ses contraintes.

Les ordinateurs, smartphones, tablettes, consoles de jeux, montres connectées et téléviseurs intelligents utilisent ainsi des systèmes d'exploitation adaptés à leur fonctionnement. Certains systèmes sont également utilisés dans les voitures, les appareils médicaux et les machines industrielles.

Les mises à jour du système

Au fil du temps, le système d'exploitation reçoit des mises à jour. Elles peuvent corriger des erreurs, améliorer certaines fonctions, ajouter de nouvelles possibilités ou renforcer la sécurité.

Une mise à jour peut par exemple corriger une faille de sécurité permettant à un programme malveillant d'exécuter du code sur l'appareil. Elle peut également améliorer la compatibilité avec un nouveau périphérique ou corriger un problème d'affichage.

Les mises à jour permettent donc de maintenir le système d'exploitation fonctionnel, compatible et sécurisé au fil du temps.

Le rôle essentiel du système d'exploitation

Le système d'exploitation constitue la base logicielle de l'appareil. Il démarre avant les applications, gère le processeur et la mémoire, organise les fichiers, communique avec les périphériques, contrôle les ressources et fournit l'interface utilisée pour manipuler la machine.

Les applications viennent ensuite s'exécuter sur cette base pour fournir des fonctions particulières. Un navigateur permet par exemple de consulter Internet, tandis qu'un traitement de texte permet de rédiger des documents. Le système d'exploitation assure leur fonctionnement et leur donne accès aux ressources dont elles ont besoin.