Conception et création d'une application interactive du cours de structure et fonctionnement des ordinateurs

I.4 Fonctionnement d'un ordinateur

L'ordinateur est une machine programmable capable d'exécuter des tâches successives ou simultanées. En définitive, l'ordinateur n'est qu'un système électronique programmable, de traitement de données. La structure générale d'un ordinateur et que le fonctionnement de celui-ci se base sur un programme. Il travaille d'une façon dite séquentielle par le fait que les calculs sont exécutés en séquence.

Figure 2 : Schéma de base d'un ordinateur (^13(*))

Les données, introduites par un organe d'entrée (clavier, disques, souris, etc.) sont traitées dans l'unité centrale par un programme qui fournit des résultats à un organe de sortie (écran, imprimante, disques, etc.).

Les informations sont codées en mémoire en système binaire (système de codage utilisant deux symboles 0 et 1). Les cases mémoire repérées par une adresse, sont généralement composées d'une suite de huit bits appelée un octet.

Le rôle de l'UCT (Unité Centrale de Traitement) est :

- d'aller chercher les instructions en mémoire;

- de les interpréter ou décoder;

- de vérifier si elles sont complètes;

- d'exécuter les instructions;

- de mettre les résultats en réserve (en mémoire). 

L'Unité Centrale de Traitement est assistée de différentes cartes spécialisées dans des traitements particuliers : par exemple la carte graphique pour l'affichage.

L'UCT est composée essentiellement de :

1. La mémoire centrale

Elle mémorise temporairement le programme et les données lors de l'exécution de ce programme. La mémoire est définie par une adresse (nombre représentant l'emplacement d'une information dans l'espace mémoire) et une donnée qui est le contenu de l'information à l'adresse en question.

2. L'UAL (Unité Arithmétique Logique)

Son rôle est de prendre en charge les opérations arithmétiques (additions, soustractions, multiplications et divisions) et les opérations logiques: PAS (négation) - OU (disjonction) - ET (conjonction) - Comparaisons - etc. La valeur d'une variable logique ne peut être que VRAIE ou FAUSSE (0 ou 1). L'UAL comprend des registres, c'est-à-dire des espaces de mémoire temporaire où elle emmagasine l'information et où elle accumule les résultats.

3.

L'UC (Unité de contrôle ou de Commande)

Le rôle de l'UC est de diriger les organes de l'ordinateur en fonction des instructions du programme. Il gère le fonctionnement de l'UAL ainsi que l'échange de données et d'instructions avec la mémoire. Il assure le décodage des données entrées dans l'ordinateur et stockées dans sa mémoire interne et de veiller à ce que les opérations commandées par les instructions du programme s'exécutent dans l'ordre et de façon automatique.

Les registres sont aussi incorporés dans l'unité de contrôle, il y en a au moins trois types :

- registre d'instruction qui contient l'instruction à exécuter;

- registre d'adresse qui comprend l'adresse où se trouve l'instruction en mémoire;

- registre séquentiel (compteur) qui assure la séquence des instructions à effectuer.

Une horloge interne (Clock)

Pour assurer un déroulement ordonné des opérations, l'unité de contrôle de l'ordinateur a besoin d'être réglée selon une cadence précise. C'est une horloge rattachée au microprocesseur de l'ordinateur qui l'assure (ne pas la confondre avec l'horloge qui affiche le temps à l'écran de l'ordinateur). L'horloge est un circuit électronique qui émet des pulsations régulières à des vitesses de millions de cycles par seconde; sa vitesse se mesure en Mégahertz (MHz). Elle synchronise le flot des informations qui circulent dans le microprocesseur et sur la carte mère.

Figure 3 : Schéma synoptique de l'Unité Centrale de Traitement

Ce schéma provient du site www.premiumwanadoo.com (^14(*))

Le Logiciel

Ensemble des programmes permettant aux utilisateurs de travailler avec un ordinateur.

Différents types de logiciels

On distingue au moins deux grands types de logiciels :

- Les systèmes d'exploitation (Operating system, OS)

Ce sont les programmes qui gèrent le bon déroulement d'une session sur l'ordinateur, l'interaction entre l'utilisateur et la machine et vous accueille quand vous accédez à une machine. Exemple : Windows XP/Vista, Linux, Mac OS, Unix, etc.

- Les applications (logiciels, progiciels)

Ce sont des programmes qui permettent de réaliser une application particulière.

Exemples d'applications : logiciel de traitement de textes (Word), logiciel de gestion de base de données (Access), tableur (Excel), logiciel de présentation (PowerPoint), logiciel de traitement d'images (Photoshop), de vidéo (Premiere), logiciel de publication assistée par ordinateur (XPress), navigateur (Netscape, Internet Explorer), logiciel de messagerie électronique (Outlook Express), des logiciels de calcul formel (Mathematica), etc.

Les applications permettent souvent aux utilisateurs de produire des documents (textes, images, son, vidéo etc.). Ces documents sont mémorisés dans un fichier qui comporte un nom, et sont mémorisés à un endroit (l'adresse du fichier) et sous un certain "format" qui correspond à une façon particulière de coder les données. Les applications ne savent traiter que certains formats et pas d'autres.

Exemples : les textes sont au format (rtf, txt, doc), les images au format (bmp, gif, jpg etc.)

* ¹³ www.maths.creteil.iufm.fr/second_degre/Notions sur le fonctionnement d'un ordinateur.html consulté le mercredi 19 mars 2008 à 10:00:45'.

* ¹⁴ www.premiumwanadoo.com/daniel.robert9/digit/proc_ordi/introdution_applcation_ordi.html, consulté le mercredi 20 mars 2008 à 10:50:55.