Principes de fonctionnement des ordinateurs et des réseaux

Ce cours n’a pas pour but de présenter dans le détail et de manière précise la structure d’un ordinateur.

Il n’a pour objectif que de permettre la compréhension générale de ce qui se joue « derrière l’écran ».

Avec l’apparition et le développement exponentiel des objects connectés, nous sommes désormais entourés d’appareils numériques intégrant différents composants permettant l’entrée et la sortie d’informations, le calcul, le stockage et l’échange de ces informations entre eux, bref des ordinateurs.

*Les principes énoncés ci-après ne se donc veulent pas exhaustifs. ils sont présentés de manière simple dans un soucis de vulgarisation et de compréhension des concepts de base. *

## Origine des ordinateurs

[Alan Turing](https://fr.wikipedia.org/wiki/Alan_Turing), mathématicien anglais du XXème siècle, est reconnu comme étant le père de l’informatique moderne. Il a conceptualisé sur la base de ses travaux sur la calculabilité des grands nombres une architecture de machine capable de résoudre théoriquement tout type d’opération mathématique : « *la Machine de Turing*« .

Ses différents travaux aideront au décryptage d’[Enigma](https://fr.wikipedia.org/wiki/Enigma_(machine)) durant la 2nde guerre mondiale et les évolutions des capacités de calcul de ce type d’appareil ouvriront la voie au premier ordinateur « [ACE](https://fr.wikipedia.org/wiki/Automatic_Computing_Engine)« .

Alan Turing contribue également au débat sur la possibilité de « l’intelligence artificielle »en imaginant le fameux « [test de Turing](https://fr.wikipedia.org/wiki/Test_de_Turing) » permettant de différencier la conversation avec une machine par rapport à celle tenue avec un humain.

 



**La « Machine de Turing » est à l’origine de l’informatique et des théories de la programmation moderne.**

## Principe de fonctionnement d’un ordinateur

Tous les ordinateurs vont présenter une ou plusieurs interfaces d’échange d’informations avec l’utilisateur ou d’autres ordinateurs par le biais des périphériques.

Quelque-soit le type d’ordinateur : desktop, portable, tablette, smartphone, voiture autonome, montre ou lampe connectée… tous les ordinateurs modernes qui nous entourent vont être basés sur le même principe.

Ils sont basés sur une carte mère qui va avoir trois rôles :

* Porter un certain nombre de composants essentiels et leurs permettre de communiquer idéalement entre eux via le [bus informatique](https://fr.wikipedia.org/wiki/Bus_informatique). (*flèche pleine sur le schéma*)
* Offrir différents [ports matériels](https://fr.wikipedia.org/wiki/Port_mat%C3%A9riel) pour permettre les connexions avec des périphériques d’entrée et de sortie d’informations. (flèches pointillées sur le schéma)
* Apporter l’alimentation électrique nécessaire aux différents composants pour fonctionner correctement, la source d’alimentation électrique générale étant fournie soit par un transformateur électrique ou une batterie externe à la carte mère.

Schéma de principe simplifié du fonctionnement d’un ordinateur

### Rôle du système d’exploitation

L’ensemble de composants matériels sera mis en oeuvre à l’aide d’un système d’exploitation.

Le système d’exploitation d’un ordinateur (couramment appelé OS pour « Operating System ») permet d’accéder aux ressources matérielles de l’ordinateur et de faire fonctionner les autres programmes et applications idéalement entre eux avec les différents composants et de permettre l’interaction avec les différents logiciels et l’utilisateur.

 
 Schéma du rôle dévolu au système d’exploitation
 
 L’utilisateur amalgame souvent le système d’exploitation lui même et les applications et l’interfaces dédiées.

## Principe de fonctionnement des réseaux

### Cas du fonctionnement (très simplifié) d’Internet

En tant que qu’utilisateur d’internet, vous allez impérativement passer par l’intermédiaire d’un fournisseur d’accès à Internet ([FAI](https://fr.wikipedia.org/wiki/Fournisseur_d%27acc%C3%A8s_%C3%A0_Internet)) pour accéder à des services et des applications en ligne (web, mail, réseaux sociaux, streaming, messagerie, VOIP, stockage dans le « Cloud »…).

Les serveurs du FAI échangeront à leurs tours avec d’autres serveurs pour répondre à vos requêtes et vous les faire parvenir.

 
 Schéma simplifié du principe de fonctionnement d’Internet
 
 ### Traitement des informations en réseau ou principe de la relation client-serveur

Un serveur dans un réseau a sensiblement le même rôle que celui dans un restaurant :

> Le client va émettre des requêtes et consommer des services.
>  
> Le serveur va répondre aux requêtes et fournir des services.

Il va exister différents types de serveurs en fonction du type d’informations et de services qu’il va pouvoir fournir :

* Web
* Mails
* Bases de données
* Applications
* Annuaire d’adresses Web / de noms de domaine (DNS – Domain name Services)
* Flux de données en streaming (sons, vidéo…)
* VOIP
* Authentification
* Impression…

Dans un réseau, les [informations](https://posthack.com/formation/culture-digitale/origines-de-linformation/) transmises vont subir quantité de traitements tout au long de leur acheminement vers l’utilisateur, et celles produites par l’utilisateur également, dans des contextes de stockage ou d’émission vers un tiers.

 
 Schéma de principe du fonctionnement Client-Serveur
 
 Ces requêtes vers différents serveurs seront directement liées à des demandes de l’utilisateur ou de différentes applications qu’il est amené à utiliser en local sur sa machine et qui nécessitent des interactions avec des serveurs dédiés.