« Penser » comme un ordinateur

Nous les utilisons pour envoyer une blague à un ami, pour travailler ou pour jouer. Notre vie ne serait pas ce qu'elle est sans eux. Mais, au fait comment un ordinateur fonctionne-t-il ?

Tout comme vous, un ordinateur doit pouvoir se souvenir d'informations, examiner et exprimer ce qu'il pense. Un ordinateur doit donc être doté d'un cerveau, d'une mémoire et de la capacité à communiquer et à recevoir des ordres.

Le processeur constitue le cerveau de l'ordinateur. Il confère à l'ordinateur sa capacité de raisonnement. Plus le processeur est rapide, plus votre ordinateur sera rapide. Nos vies chargées nous laissent souvent peu de temps. C'est pourquoi nous avons besoin d'un ordinateur capable d'exécuter pour nous des opérations en un rien de temps. De la même manière que vous ne seriez pas satisfait d'un téléphone qui met 10 minutes pour émettre un appel, vous seriez agacé de constater que le téléchargement d'une page Web prend plusieurs heures.

Un ordinateur effectue plusieurs milliards d'opérations simples par seconde. Alors qu'il faudrait à un simple humain, comme vous et moi, 32 années pour compter jusqu'à un milliard, à raison d'un chiffre par seconde sans s'arrêter, un ordinateur effectue cette opération de comptage en un claquement de doigts.

Si les ordinateurs nous surpassent en termes de capacités de raisonnement, la comparaison entre l'homme et la machine s'arrête là. Le cerveau humain comporte quelque 10 milliards de neurones qui sont autant de minuscules processeurs extrêmement performants. Certes, nous sommes des machines à calculer bien lentes, mais nous sommes en mesure d'effectuer des « opérations » extrêmement complexes et très difficiles à exécuter pour un ordinateur. Nous pouvons par exemple reconnaitre un visage, inventer une histoire, courir.

Un ordinateur est également doté d'une mémoire. En fait, il en possède plusieurs. Nous, les hommes, nous disposons d'une mémoire à court-terme, qui permet de nous souvenir de la dernière fois où nous nous sommes assis, et d'une mémoire à long-terme, laquelle permet de nous souvenir de notre nom et de notre adresse. C'est exactement la même chose pour un ordinateur. Sa mémoire à « court-terme » est appelée mémoire RAM (Random Access Memory).

La RAM sert à charger les programmes et les données en cours de traitement : par exemple la lettre que vous tapez, la page Web que vous consultez ou l'état d'avancement du jeu auquel vous jouez. La mémoire RAM est effacée lors de la mise hors tension de l'ordinateur. Par conséquent, pour enregistrer un courrier, mémoriser une page Web ou l'état d'avancement d'un jeu, vous devrez utiliser la mémoire à long-terme de l'ordinateur.

La plupart des ordinateurs utilisent un disque appelé « disque dur » comme mémoire permanente. L'information est codée sur le disque, sous forme magnétique, comme des milliers de petits aimants polarisés dans un sens ou dans l'autre. Ce motif magnétique est permanent et peut être lu à chaque fois que l'ordinateur est mis sous tension. 

Il existe un autre type de mémoire à long-terme, appelée ROM (Read Only Memory/mémoire en lecture seule), ou mémoire morte. Cette mémoire est localisée sur des puces qui contiennent les informations de base nécessaires à l'ordinateur pour démarrer et exécuter d'autres opérations de base qui demeurent inchangées quels que soient les programmes, les applications et les fichiers contenus dans l'ordinateur.

Plusieurs systèmes peuvent servir à mémoriser des données. En plus des puces de mémoires RAM et ROM et du disque magnétique destiné au stockage à long terme, il existe d'autres supports de stockage tels que les CD, les DVD, les mémoires flash, les pistes magnétiques au dos des cartes de crédits, etc. Le point commun de tous ces systèmes est qu'ils mémorisent les données en « bits ».

Un bit comporte deux états : un commutateur ouvert ou fermé, un aimant polarisé dans un sens ou l'autre, une zone microscopique d'un CD en plastique ayant ou non un petit trou pratiqué à sa surface. Quel que soit le support de stockage, ces bits, grâce à leurs deux états souvent représentés par les chiffres 0 et 1, peuvent être utilisés pour coder à peu près n'importe quel type de donnée. 

Les logiciels

Bien que de plus en plus perfectionnés et capables d'effectuer des opérations de traitement de plus en plus complexes, les ordinateurs sont uniquement capables de répondre à des instructions. C'est à ce niveau qu'interviennent les logiciels. Un programme logiciel correspond à une succession d'instructions. Vous pouvez, par exemple, vous servir d'un programme afin d'effectuer votre comptabilité annuelle. Mais, cet outil peut également réaliser des opérations bien plus complexes telles que la localisation d'un point de forage dans le cadre d'activités pétrolières.

Lorsqu'un programme contient un bogue, les conséquences sont parfois surprenantes et souvent désagréables. Il est extrêmement difficile pour un informaticien d'écrire un programme parfait. C'est pourquoi, la plupart des programmes contiennent dés leur conception des erreurs et le débogage fait partie des activités quotidiennes des programmeurs.

Le débogage représente souvent une tâche difficile et laborieuse. L'habilité à déboguer dépend principalement des compétences du programmeur en matière de débogage. Cependant, la réussite du débogage d'un logiciel varie considérablement en fonction du langage de programmation utilisé et d'outils, tels que les débogueurs.

Les débogueurs sont des outils logiciels permettant au programmeur de contrôler l' exécution d'un programme, de le fermer, de le relancer, de l'exécuter au ralenti, de changer les valeurs mémoire et, dans certains cas, de revenir sur des actions précédentes.

Finalement, un ordinateur doit savoir communiquer. Et, c'est là qu'interviennent les périphériques. Dans notre monde numérique actuel, un ordinateur, en plus de ses composants de base (clavier, souris et écran) a besoin d'un modem, d'une caméra et d'une imprimante.

Tous les périphériques sont connectés via des câbles à la carte mère, laquelle est placée au fond du boitier de l'ordinateur et alimentée par une prise (un ventilateur se situe à l'intérieur du boitier et émet un léger bruit).

En réalité, la plupart des ordinateurs n'ont ni clavier, ni écran.Ils sont incorporés dans d'autres appareils. Par exemple, les voitures sont presque toutes équipées d'un ordinateur qui surveille l'état du moteur et commande différentes fonctions. Les périphériques d'entrée sont appelés « capteurs » et les périphériques de sortie sont appelés « actionneurs ».