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Les ordinateurs numériques sont construits à partir d’une hiérarchie d’éléments de base, allant des composants physiques les plus fondamentaux aux systèmes logiciels complexes. Voici une ventilation de bas en haut :
1. Composants physiques (matériel) :
* Semi-conducteurs : Tout en bas se trouvent des matériaux comme le silicium, qui sont utilisés pour créer des transistors et des circuits intégrés (CI). Les transistors agissent comme des commutateurs électroniques, éléments fondamentaux de toute logique numérique.
* Transistors et portes logiques : Les transistors sont combinés pour créer des portes logiques (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR), qui effectuent des opérations booléennes de base.
* Circuits intégrés (CI) : Des millions ou des milliards de transistors et de portes logiques sont intégrés sur une seule puce de silicium (également appelée micropuce). Ces CI constituent la base de composants plus complexes.
* Microprocesseurs (CPU) : L'unité centrale de traitement (CPU) est un circuit intégré complexe qui récupère les instructions, les décode et effectue des opérations arithmétiques et logiques. C'est le « cerveau » de l'ordinateur.
* Mémoire (RAM et ROM) : La mémoire vive (RAM) est une mémoire volatile utilisée pour stocker les données et les instructions actuellement utilisées par le processeur. La mémoire morte (ROM) stocke les instructions permanentes nécessaires au démarrage de l'ordinateur.
* Périphériques de stockage : Il s'agit notamment des disques durs (HDD), des disques SSD (SSD) et des lecteurs optiques (CD/DVD), qui assurent le stockage à long terme des données.
* Périphériques d'entrée/sortie (E/S) : Ceux-ci permettent à l'ordinateur d'interagir avec le monde extérieur, notamment les claviers, les souris, les moniteurs, les imprimantes et les interfaces réseau.
* Carte mère : Un circuit imprimé qui relie tous les composants matériels entre eux.
* Alimentation : Fournit l’énergie électrique nécessaire à tous les composants.
2. Composants architecturaux :
* Système de bus : Ensemble de conducteurs électriques qui relient les différents composants de l'ordinateur et leur permettent de communiquer entre eux.
* Horloge système : Génère des impulsions de synchronisation qui synchronisent les opérations de différentes parties de l'ordinateur.
* Architecture du jeu d'instructions (ISA) : Définit l'ensemble d'instructions que le CPU peut exécuter.
3. Composants logiciels :
* Système d'exploitation (OS) : Gère les ressources matérielles et logicielles de l'ordinateur, fournit une interface utilisateur et permet aux applications de s'exécuter.
* Logiciel système : Comprend le système d'exploitation, les utilitaires, les pilotes et le micrologiciel.
* Logiciel d'application : Programmes conçus pour effectuer des tâches spécifiques, telles que le traitement de texte, les feuilles de calcul, les jeux, etc.
* Langages de programmation : Utilisé pour créer des logiciels, allant des langages de bas niveau comme l'assembleur aux langages de haut niveau comme Python, Java et C++.
Essentiellement, les éléments de base forment une hiérarchie à plusieurs niveaux. Les composants physiques constituent la base sur laquelle reposent les composants architecturaux et, enfin, les couches logicielles fournissent les fonctionnalités avec lesquelles les utilisateurs interagissent. Chaque couche repose sur les couches situées en dessous.
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