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Mémoire Centrale

Mémoire centrale

ko:기억장치 ms:Storan komputer ja:記憶装置 th:หน่วยความจำ Catégorie:Mémoire informatique

Introduction

En électronique numérique, le cas le plus courant est de chercher à mémoriser une information la plus simple possible. Généralement cela ce limite au système binaire donc à enregistrer une tension ou une absence de tension. En informatique, la mémoire fait référence aux technologies permettant de conserver fidèlement des données sous forme numérique.

Différents types de mémoire

Depuis les début de l'électronique et surtout de l'informatique, les ingénieurs rivalisent d'ingéniosité pour inventer de nouveau systèmes destiné à mémoriser les informations.

Condensateur

Les condensateurs ont comme première propriété de stocker l'énergie électrique.
- Ils ont été très tôt utilisés comme mémoire, mais leur faibles performances les ont cantonnés longtemps à des rôles subalterne de filtrage.
- Depuis les progrès de la microélectronique, c'est la capacité de microscopiques condensateurs organisés en trames, agencés et gérés au sein de puces électroniques qui sert de mémoire numérique rapide pour les ordinateur modernes.
- Ces circuits intégrés spécialisés se nomment mémoire dynamique ou DRAM.
- Le gros défaut est dû à la taille des condensateurs : ils sont tellement minuscules que l'information ne peut être conservée intacte que quelques fractions de seconde. Il faut donc en permanence rafraîchir les informations, ce qui nécessite des circuits annexes

Électromécanique

Les systèmes électromécaniques à base de relais ont été parmi les premiers systèmes fiables destinés à mémoriser des informations. Depuis, de multiple systèmes électromécaniques sont capables d'enregistrer sous forme magnétique ou optique des données en grande quantité : Disque dur, Disquette, DAT, CD ROM, DVD.

Tore magnétique

La technique du tore magnétique utilisait la capacité d'un bobinage sur tore de ferrite à conserver une information électrique binaire. Associé à une gestion électronique, les ordinateurs avaient accès à un système mémoire performant, quoique que quelque peu encombrant.

Transistor

- Un assemblage de plusieurs transistors appelé bascule ou registre est à même de conserver une tension ou une absence de tension, tant que le montage est alimenté.
- Le principale défaut de ce système nommé, mémoire statique ou SRAM : est l'encombrement relativement important de ce montage par rapport à celui de la mémoire dynamique.
- Il présente par contre un énorme avantage, depuis quelque décennies, grâce à la diminution de la consommation; ce type de circuit peut conserver ces informations pendant plusieurs années grâce à l'incorporation dans le circuit intégré de pile électrique fournissant un énergie de sauvegarde.

Mémoire Informatique

pile électrique pour ordinateur VAX 8600 (circa 1986).]] Voir les articles détaillés : Mémoire vive, Mémoire morte et Mémoire de masse. Classiquement la mémoire est fondée sur la notion de bus d'adresse et de bus de données (notion d'adressage mémoire).

Hiérarchie de mémoire

L'accès mémoire, l'efficacité du cache et les transferts entre les différents niveaux de la hiérarchie de la mémoire deviennent une limite importante de la rapidité de la machine. Le processeur peut se retrouver à l'état bloqué à attendre que les transferts de mémoire s'accomplissent. Cette notion d'adresse mémoire ne s'applique pas aux mémoires de masse. Les différentes mémoires se distinguent principalement par :
- leur temps d'accès (à définir ici même)
- leur prix
- leur capacité à être modifié (non lecture seule)
- leur encombrement
- leur consommation électrique
- leur temps de conservation de données

Mémoires

- Mémoire RAM
- Mémoire ROM
- Mémoire Flash

Mémoires de masse

- Disque dur
- CD
- DVD.

Catégorie:Mémoire informatique

En informatique, la mémoire fait référence aux technologies permettant de conserver fidèlement de l'information sous forme numérique. En savoir plus sur la mémoire informatique Catégorie:Matériel informatique Catégorie:Stockage informatique

Binaire

Cet article est consacré au système de numération binaire. En astrophysique, un système binaire est également un système constitué de deux astres tournant l'un autour de l'autre (voir étoile binaire). ---- Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la numérotation binaire. Ceux ci ne peuvent prendre que deux valeurs, notées par convention 0 et 1.

Usage

Le système binaire est utilisé pour représenter un ensemble de deux valeurs antinomiques, comme vrai/faux, blanc/noir, marche/arrêt (on et off en anglais) tel le système des booléens. Il convient notamment pour représenter le fonctionnement de l'électronique numérique utilisée dans les ordinateurs, d'où son usage en informatique. S'il se montre peu intuitif pour l'usage humain (plus habitué à compter avec ses doigts, donc en base décimale), il permet d'utiliser en électronique des circuits de commutation, dont le coût unitaire est si faible (quelques picoeuros) que la charge des traductions depuis et vers le système décimal ne constitue plus un problème.

Exemple de conversion du système décimal vers le système binaire

Pour développer l'exemple ci-dessus, le nombre 45 853 écrit en base décimale provient de la somme de nombres ci-après écrits en base décimale. 32 768 1 fois 32 768 en fait 2 multiplié 15 fois par lui même soit 2¹⁵ + 0 0 fois 16 384 en fait 2 multiplié 14 fois par lui même soit 2¹⁴ + 8 192 1 fois 8 192 idem 13 idem 2¹³ + 4 096 1 fois 4 096 idem 12 idem 2¹² + 0 0 fois 2 048 idem 11 idem 2¹¹ + 0 0 fois 1 024 idem 10 idem 2¹⁰ + 512 1 fois 512 idem 9 idem 2⁹ + 256 1 fois 256 idem 8 idem 2⁸ + 0 0 fois 128 idem 7 idem 2⁷ + 0 0 fois 64 idem 6 idem 2⁶ + 0 0 fois 32 idem 5 idem 2⁵ + 16 1 fois 16 idem 4 idem 2⁴ + 8 1 fois 8 idem 3 idem 2³ + 4 1 fois 4 idem 2 idem 2² + 0 0 fois 2 idem 1 idem 2¹ = 2 + 1 1 fois 1 idem 0 idem 2⁰ = 1 =45 853 Soit écrit en système positionnel et en numération décimale (en écrivant les puissances de 2) : 45 853 = 1×2¹⁵ + 0×2¹⁴ + 1×2¹³ + 1×2¹² + 0×2¹¹ + 0×2¹⁰ + 1×2⁹ + 1×2⁸ + 0×2⁷ + 0×2⁶ + 0×2⁵ + 1×2⁴ + 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ Soit en système positionnel et en numération binaire puisque l'on ne reporte pas les puissances de 2 45 853 décimal s'écrit 1011 0011 0001 1101 binaire (séparés par groupes de 4 bits) On voit qu'il y a 16 bits.

Codage binaire

Il existe différents systèmes numériques basés sur la représentation binaire.

Numération de position

Le codage le plus courant est l'équivalent en base deux de la numération de position que nous utilisons quotidiennement en base 10.

Représentation des entiers positifs

Pour trouver la représentation binaire d'un nombre, on le décompose en somme de puissances de 2. Par exemple avec le nombre dont la représentation décimale est 59 : 59 = 1×32 + 1×16 + 1×8 + 0×4 + 1×2 + 1×1 59 = 1×2⁵ + 1×2⁴ + 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ 59 = 111011 en binaire Avec n bits, ce système permet de représenter les nombres entre 0 et 2ⁿ-1. Il est donc possible de compter sur ses dix doigts jusqu'à 1023 (2¹⁰-1) en binaire. Il suffit d'affecter à chaque doigt une valeur binaire (pouvant être représenté par un doigt plié). [Pour Robertv, avec 10 doigts on peut compter jusqu'à 1023. En effet si chaque doigt représente une puissance de 2 avec la convention doigt levé, alors la puissance de 2 est retenue (1 en binaire); doigt replié, alors la puissance de 2 n'est pas retenue (0 en binaire). Doigt Main Puis. Valeur en de 2 numération décimale Auriculaire de la main droite levé 2^0 1 Annulaire = 2^1 + 2 Majeur = 2^2 + 4 Index = 2^3 + 8 Pouce = 2^4 + 16 Pouce de la main gauche levé 2^5 + 32 Index = 2^6 + 64 Majeure = 2^7 + 128 Annulaire = 2^8 + 256 Auriculaire = 2^9 + 512 ------- Somme =1 023 (Pour mémoire 2^10 =1 024) Ce qui confirme la formule 2^10-1=1 024-1 =1 023 On remarque qu'avec 10 doigts on peut prendre en compte les 10 premières puissances de 2 s'échelonnant de 2^0 à 2^9 c'est à dire la somme des 10 premières puissances de 2]

Représentation des entiers négatifs

Pour compléter la représentation des entiers, il faut pouvoir écrire des entiers négatifs. On ajoute pour cela à la représentation un bit de signe, placé en tête. Un bit de signe nul indique une valeur positive, un bit de signe positionné à un une valeur négative. Cette règle permet de rester cohérent avec le système de représentation des entiers positifs : il suffit d'ajouter un 0 en tête de chaque valeur.

Complément à un

Ce codage, fort simple, consiste à inverser la valeur de chaque bit composant une valeur binaire. Par exemple, pour obtenir -5 : 0101 valeur décimale 5 1010 complément à un Le souci avec un tel système est qu'il y a toujours deux représentations de la valeur 0 pour un nombre de bit donné. voir article détaillé : complément à un

Complément à deux

Afin de palier ce défaut, on a introduit la représentation par complément à deux. Celle-ci consiste à réaliser un complément à un de la valeur, puis d'ajouter 1 au résultat. Par exemple pour obtenir -5: 0101 codage de 5 en binaire 1010 complément à un 1011 on ajoute 1 : représentation de -5 en complément à deux Ce codage à l'avantage de ne pas nécessiter de différenciation spéciale des nombres positifs et négatifs, et évite en particulier le problème d'ordinateurs anciens (Control Data 6600) qui avaient un « +0 » et un « -0 » dont il fallait faire comprendre aux circuits de tests que c'était le même nombre ! Voici une addition de -5 et +7 réalisée en complément à deux sur 4 bits : -5 1011 +7 0111 __ ____ 2 (1) 0010 (on 'ignore' la retenue) Avec n bits, ce système permet de représenter les nombres entre -2^n-1 et 2^n-1-1. voir article détaillé : Complément à deux

Code Gray ou binaire réfléchi

Ce codage permet de ne faire changer qu'un seul bit à la fois quand un nombre est augmenté d'une unité. 0 0000 1 0001 2 0011 3 0010 4 0110 5 0111 6 0101 7 0100 Pour passer d'une ligne à la suivante, on inverse le bit le plus à droite possible conduisant à un nombre nouveau. Le nom de code binaire réfléchi vient d'une méthode de construction plus pratique pour choisir quel bit inverser quand on passe d'un nombre au suivant:
- On choisit un code de départ: zéro est codé 0 et un est codé 1.
- Puis, à chaque fois qu'on a besoin d'un bit supplémentaire,on symétrise les nombres déjà obtenus (comme une reflexion dans un miroir) et on rajoute un 1 au début des nouveaux nombres: 0 0 0 .0 0 00 0 .00 0 000 1 1 1 .1 1 01 1 .01 1 001 miroir->------ 2 .11 2 011 2 .1 2 11 3 .10 3 010 3 .0 3 10 ------- 4 .10 4 110 5 .11 5 111 6 .01 6 101 7 .00 7 100 Ce code est surtout utilisé pour des capteurs de positions, par exemple sur des règles optiques. En effet si on utilise le code binaire standard, lors du passage de la position un (01) à deux (10) -- permutation simultanée de 2 bits -- il y a risque de passage transitoire par trois (11) ou zero (00), ce qu'évite le code Gray. On remarquera que le passage du maximum (sept sur 3 bits) à zéro se fait également en ne modifiant qu'un seul bit. Ceci permet par exemple d'encoder un angle, comme la direction d'une girouette: 0=Nord, 1=Nord-Est, 2=Est, ... 7=Nord-Ouest. Le passage de Nord-Ouest à Nord se fait également sans problème en ne changeant qu'un seul bit. Voir Roue de codage. Le code Gray sert également dans les tables de Karnaugh utilisées lors de la conception de circuits logiques.

Décimal codé binaire (« binary coded decimal », ou BCD)

Ce codage consiste à représenter chacun des chiffres de la numérotation décimale sur 4 bits: 1994 = 0001 1001 1001 0100 1×1000 + 9×100 + 9×10 + 4×1 Il présente l'avantage de simplifier la conversion avec la notation décimale. Avec n bits (n multiple de 4), il est possible de représenter les nombres entre 0 et 10^n/4-1. Soit approximativement entre 0 et 1.778ⁿ-1. Le BCD est un code redondant, en effet certaines combinaisons ne sont pas utilisées (comme 1111 par exemple). Cette représentation évite par construction tous les problèmes gênants de cumul d'arrondi qui interviendraient lors de la manipulation de grands nombres dépassant la taille des circuits en arithmétique entière et obligent à recourir au flottant. Il est cependant possible de manipuler des nombres à précision arbitraire en utilisant un codage plus efficient que le BCD. Il existe des variantes du codage BCD:
- code Aiken où 0, 1, 2, 3, 4 sont codés comme en BCD et 5, 6, 7, 8, 9 sont codés de 1011 à 1111. Il permet d'obtenir le complément à 9 en permutant les 1 et les 0.
- codage binaire excédent 3 qui consiste à représenter le chiffre à coder + 3.

Applications

Théorie de l'information

En théorie de l'information, on peut utiliser le bit comme unité de mesure de l'information. La théorie elle-même est indifférente à la représentation des grandeurs qu'elle utilise.

Logique

La logique classique est une logique bivalente: une proposition est soit vraie, soit fausse. Il est donc possible de représenter la vérité d'une proposition par un chiffre binaire. On peut par exemple modéliser les opérations de l'arithmétique binaire à l'aide de l'algèbre de Boole. L'algèbre de Boole représente un cas très particulier d'usage des probabilités ne faisant intervenir que les seules valeurs de vérité 0 et 1. Voir Théorème de Cox-Jaynes.
Informatique
Le binaire est utilisé en informatique car il permet de modéliser le fonctionnement des composants de commutation comme le TTL ou le CMOS. La présence d'un seuil de tension au bornes des transistors, en négligeant la valeur exacte de cette tension, représentera 0 ou 1. Par exemple le chiffre 0 sera utilisé pour signifier une absence de tension à 0,5V près, et le chiffre 1 pour signifier sa présence à plus de 0,5V. cette marge de tolérance permet de pousser les cadences des microprocesseurs à des valeurs atteignant sans problème (hormis d'échauffement) plusieurs gigahertz. Ne sachant pas techniquement réaliser des composants électroniques à plus de deux états stables (0 ou plus de 0,5V), on n'utilise que la logique (bivalente) et donc le système binaire. En informatique, la représentation binaire permet de clairement manipuler des bits : chaque chiffre binaire correspond à un bit. La représentation binaire nécessitant l'usage de beaucoup de chiffres (même pour des nombres assez petits), ce qui entraînerait d'importants problèmes de lisibilité et donc de risques d'erreur de transcription pour les programmeurs on lui préfère pour eux une représentation parfois octale ou plus fréquemment hexadécimale. La quasi totalité des microprocesseurs actuels travaillant avec des mots de 8, 16, 32 ou 64 bits, la notation hexadécimale permet de manipuler l'information par paquets de 4 bits (contre 3 pour la notation octale plus populaire du temps des premiers mini-ordinateurs DEC à 12 ou 36 bits).
- 63 ₍₁₀₎ = 111111 ₍₂₎ = 77 ₍₈₎ = 3F ₍₁₆₎
- 64 ₍₁₀₎ = 1000000 ₍₂₎ = 100 ₍₈₎ = 40 ₍₁₆₎
- 255 ₍₁₀₎ = 11111111 ₍₂₎ = 377 ₍₈₎ = FF ₍₁₆₎
- 256 ₍₁₀₎ = 100000000 ₍₂₎ = 400 ₍₈₎ = 100 ₍₁₆₎
Voir aussi

- Format des données
- Arithmétique binaire
- Préfixe binaire
- Virgule flottante
- Système bibi-binaire de Boby Lapointe Catégorie:Numération Catégorie:Informatique Catégorie:Automatisme ko:이진법 ja:二進記数法 th:เลขฐานสอง

Tension

Catégorie:Électricité Catégorie:Électrotechnique Catégorie:Électricité La tension est une force d'extension.

Électricité

La tension électrique est la différence de potentiel électrique (DDP) entre deux points d'un circuit électrique. Elle est mesurée en volts « V » et son symbole normalisé est U (plus rarement V car on essaie de réserver cette lettre pour les potentiels). Si dans un circuit électrique constitué d'élément de résistance non nulle il existe un courant électrique, alors il y a forcement dans ce circuit un générateur qui délivre une tension à ses bornes. En fonction de l'intervalle auquel appartient sa valeur efficace, une tension peut être classée selon la nomenclature ci-dessous :
- Voir aussi : Champ électrique,

Médecine

- Tension nerveuse
- Tension sanguine
- Tension oculaire

Physique

- Tension d'un cable ko:장력

Informatique

ko:컴퓨터 과학 ja:情報工学 simple:Computer science th:วิทยาการคอมพิวเตอร์ zh-cn:计算机科学 zh-tw:計算機科學 oc:informatica] Etymologiquement, Le terme informatique désigne l'automatisation du traitement de l'information par une machine (virtuelle ou physique). Dans son acception courante, l'informatique désigne de façon vague l'ensemble des sciences et techniques en rapport de près ou de loin avec l'information et l'ordinateur. Par exemple, l'informatique désigne aussi bien le matériel informatique que la conception et l'administration de la partie immatérielle d'un ordinateur : les logiciels. La traduction anglaise étymologique serait informatics, mais l' usage tant en français qu'en anglais fait qu'une meilleure traduction serait probablement computer science, bien que ce terme fasse peut-être référence de façon plus explicite à ce que l'on pourrait appeler informatique fondamentale ou informatique scientifique. En anglais les termes distincts suivants sont utilisés :
- L'informatique fondamentale (Computer Science), ce qui ressort de l' épistémologie procédurale, soit notamment de l'étude des algorithmes, et donc indirectement des logiciels et des ordinateurs.
- L'ingénierie informatique (Computer Engineering), ce qui ressort de la fabrication et de l'utilisation du matériel informatique.
- L'ingénierie logicielle (Software Engineering), ce qui ressort de la modélisation et du développement des logiciels; ceci comprend le traitement des données (Data Processing), ce qui est du domaine de la mise en pratique des traitements de données.
- L'évolution des techniques et des technologies reliées à l'informatique (Information Technology). Des professions aussi diverses que concepteur, développeur, responsable d'exploitation, ingénieur système, technicien de maintenance, matérielle ou logicielle, chercheur en informatique ou directeur d'un centre de calcul, relèvent du domaine de l'informatique. Néanmoins, le terme informaticien désigne le plus souvent ceux qui conçoivent, déploient et mettent en œuvre des solutions.

Étymologie

Le terme informatique a été créé en mars 1962 par Philippe Dreyfus à partir des mots «information» et «automatique». Il donna ce nom à l'entreprise qu'il venait de fonder, la Société d'Informatique Appliquée, sans breveter le mot informatique. En France, l'usage officiel du mot a été consacré par Charles de Gaulle qui, en Conseil des ministres, a tranché entre «informatique» et «ordinatique», et le mot fut choisi par l'Académie française en 1967 pour désigner cette nouvelle discipline. En juillet 1968, le ministre fédéral de la Recherche scientifique d'Allemagne, Gerhard Stoltenberg, prononça le mot informatik lors d'un discours officiel au sujet de la nécessité d'enseigner cette nouvelle discipline dans les universités de son pays, et c'est ce mot qui servit aussitôt à nommer certains cours dans les universités allemandes. Le mot informatica fit alors son apparition en Italie et en Espagne, de même quinformatics au Royaume-Uni. Pendant le même mois de mars 1962 Walter F. Bauer inaugura la société américaine Informatics Inc., qui elle breveta son nom et poursuivit toutes les universités qui utilisèrent ce nom pour décrire la nouvelle discipline, les forçant à se rabattre sur computer science, bien que les diplômés qu'elles formaient étaient pour la plupart des praticiens de l'informatique plutôt que des scientifiques au sens propre. L'Association for Computing Machinery, la plus grande association d'informaticiens au monde, approcha même Informatics Inc. afin de pouvoir utiliser le mot informatics pour remplacer l'expression computer machinery, mais l'entreprise déclina l'offre. La société Informatics Inc. cessa ses activités en 1985, achetée par Sterling Software.
Histoire
Voir l'article détaillé : Histoire de l'informatique
Les origines
Depuis des millénaires, l'Homme a créé et utilisé des outils l'aidant à calculer (abaque, boulier, etc.). Les premières machines mécaniques apparaissent entre le XVIIe et le . La première machine à calculer mécanique réalisant les quatre opérations aurait été celle de Wilhelm Schickard au , mise au point notamment pour aider Kepler à établir les tables rudolphines d'astronomie. En 1642, Blaise Pascal réalisa également une machine à calculer mécanique qui fut pour sa part commercialisée et dont neuf exemplaires existent dans des musées comme celui des Arts et métiers et dans des collections privées (IBM). La découverte tardive du mécanisme d'Antikhitère montre que les Grecs de l'Antiquité eux-mêmes avaient commencé à réaliser des mécanismes de calcul en dépit de leur réputation de mépris général pour la technique (démentie d'ailleurs par les travaux d'Archimède). Cependant, il faudra attendre la définition du concept de programmation (illustrée en premier par Joseph Marie Jacquard avec ses métiers à tisser à cartes perforées, suivi de Boole et Ada Lovelace pour ce qui est d'une théorie de la programmation des opérations mathématiques) pour disposer d'une base permettant d'enchaîner des opérations élémentaires de manière automatique.
L'informatique moderne
L'ère des ordinateurs modernes commença avec les développements de l'électronique pendant la Seconde Guerre mondiale, ouvrant la porte à la réalisation concrète de machines opérationnelles. Au même moment, le mathématicien Alan Turing théorise le premier ce qu'est un ordinateur, avec son concept de machine universelle de Turing. L'informatique est donc un domaine fraichement développé, même s'il trouve ses origines dans l'antiquité (avec la cryptographie) ou dans la machine à calculer de Blaise Pascal, au . Ce n'est qu'à la fin de la Seconde Guerre mondiale qu'elle a été reconnue comme une discipline à part entière et a développé des méthodes, puis une méthodologie qui lui étaient propres. Son image a été quelque temps surfaite : parce que les premiers à programmer des ordinateurs avaient été des ingénieurs rompus à la technique des équations différentielles (les premiers ordinateurs, scientifiques, étaient beaucoup utilisés à cette fin), des programmeurs sans formation particulière, parfois d'ailleurs issus de la mécanographie, cherchaient volontiers à bénéficier eux aussi de ce label de rocket scientist afin de justifier des salaires rendus confortables par :
- le prix élevé des ordinateurs de l'époque (se chiffrant en ce qui serait des dizaines de millions d'euros aujourd'hui compte-tenu de l'inflation, il reléguait au second plan les considérations de parcimonie sur les salaires) ;
- l'aspect présenté comme peu accessible de leur discipline et un mythe de difficulté mathématique entretenu autour. En fait, les premiers ordinateurs ne se programmaient pas de façon très différente de celle des calculatrices programmables utilisées aujourd'hui dans les lycées et collèges, et maîtrisées par des élèves de quatorze ans mais le domaine était nouveau et l'algorithmique nécéssite un certain degré de concentration associé, peut-être à tort, à la réflexion pure. L'émergence d'un aspect réellement scientifique dans la programmation elle-même (et non dans les seules applications scientifiques que l'on programme) ne se manifeste qu'avec la série The Art of Computer Programming de Donald Knuth, professeur à l'Université de Stanford, à la fin des années 1960, travail monumental encore inachevé en 2004. Les travaux d'Edsger Dijkstra, Niklaus Wirth et Christopher Strachey procèdent d'une approche également très systématique et elle aussi quantifiée. On demandait à Donald Knuth dans les années 1980 s'il valait mieux selon lui rattacher l'informatique (computer science) au génie électrique — ce qui est souvent le cas dans les universités américaines — ou à un département de mathématiques. Il répondit : «Je la classerais volontiers entre la plomberie et le dépannage automobile» pour souligner le côté encore artisanal de cette jeune science. Toutefois, la forte scientificité des trois premiers volumes de son encyclopédie suggère qu'il s'agit là plutôt d'une boutade de sa part. Au demeurant, la maîtrise de langages comme Haskell ou même APL demande un niveau d'abstraction tout de même plus proche de celui des mathématiques que des deux disciplines citées. La miniaturisation des composants et la réduction des coûts de production, associées à un besoin de plus en plus pressant de traitement des informations de toutes sortes (scientifiques, financières, commerciales...) a entraîné une diffusion de l'informatique dans toutes les couches de l'économie comme de la vie de tous les jours.
Approche fonctionnelle
Comme énoncé ci-dessus, l'informatique est le traitement automatisé de données par un appareil électronique : l'ordinateur ; les germanophones parlent de elektronisch Daten Verarbeitung / EDV (« traitement électronique de données »), les anglophones dinformation technology / IT (« technologies de l'information »), c'est-à-dire :
- données ou informations : in fine, l'ordinateur manipule des nombres (d'où le terme anglais computer, littéralement « calculateur »), mais ces nombres peuvent représenter divers types d'informations :
- des... nombres bien évidemment, dans le cas de calculs scientifiques (flottants) ou comptables (décimal, ou binaire entier)... ;
- un texte, des lettres (caractères), que l'on peut mettre en forme avec un traitement de texte, imprimer, envoyer par courrier électronique... ;
- du dessin vectoriel (CAO, logiciels d'illustration, et de typographie) ;
- des images statiques (photographies) ou animées (vidéo), des hologrammes ;
- des sons, enregistrés (technique du direct to disk) ou bien fabriqués par l'ordinateur (synthétiseur), que ce soient des bruitages, de la musique (cf. musique et informatique) ou de la parole ; :la conversion de ces informations en suite de nombres pose le problème du format des données, du codage et des formats normalisés (par exemple, représentations des nombres entiers ou à virgule flottante, format ASCII, Unicode, TeX ou RTF et polices PostScript ou TrueType pour les textes, formats bitmap, TIFF, JPEG, PNG, etc. pour les images fixes, formats QuickTime, MPEG pour les vidéos, interface MIDI pour la musique...).
- automatisé : l'utilisateur n'intervient pas, ou peu, dans le traitement des données ; le traitement est défini dans un programme qui se déroule tout seul, l'utilisateur se contente de fournir des paramètres de traitement ; le programme automatique se déroule selon un algorithme, l'établissement de ce programme est le domaine de la programmation.
- traitement : ces données sont :
- créées :
- nombres : acquisition automatique de données d'une expérience avec un ordinateur ;
- texte : taper un texte au clavier ;
- images : dessins réalisés à la souris ou sur une tablette graphique, synthèse d'image (pour présenter un projet – objet fictif en cours de conception –, imagerie médicale, dessin artistique – infographie –, film d'animation ou pixilation) ou numérisation d'une image existante (scanner, appareil photographique numérique) ou d'images animées (caméra numérique, webcam) ;
- sons enregistrés (microphone) ou recréés à partir d'une partition virtuelle (synthétiseur) ou d'un texte (synthèse vocale).
- analysées :
- nombres : l'analyse des nombres relève du domaine concerné (mathématiques, physique, économie...) ;
- texte : rechercher les occurrences de mots dans un texte pour en tirer des statistiques, aide à la correction orthographique et/ou grammaticale, et, plus généralement, traitement automatique des langues (TAL) ;
- images : on peut vouloir identifier un objet (reconnaissance de forme, reconnaissance des caractères ou OCR), ou bien déterminer la surface couverte par une couleur (par exemple pour quantifier une surface recouverte) ;
- sons : analyse spectrale, reconnaissance vocale.
- modifiées :
- nombres : calculs ;
- texte : modification d'un texte existant, traduction automatique dans une autre langue (ou langage de programmation) ;
- images : modification du contraste, de la luminosité, des couleurs, effets spéciaux ;
- sons : application d'effets (réverbération, distorsion, ajustement de la hauteur) ; ::comme il existe, selon les programmes et les besoins, une grande variété de codages possibles pour représenter chaque type d'information, beaucoup de traitements consistent à convertir les données d'un format vers un autre...
- archivées puis restituées :
- les moyens et techniques d'archivage varient en fonction de la durée de conservation souhaitée et des quantités de données en jeu : mémoires électroniques, bandes magnétiques, disques magnétiques ou optiques ;
- les moyens de restitution dépendent de la nature des données : écrans ou imprimantes pour le texte et les images, haut-parleurs ou instruments MIDI pour les sons...

Approche organisationnelle

L'informatique pour l'organisation est un élément d'un système de traitement d'information (les entrées peuvent être des formulaires papier par exemple) et d'automatisation. Depuis Henry Ford, l'automatisation des tâches ayant été identifiée comme un avantage concurrentiel, la question est : que peut-on automatiser ? Autant il est relativement facile d'automatiser des tâches manuelles, autant il est difficile d'automatiser le travail intellectuel et parfois créatif. L'approche de l'informatique dans une organisation commence donc par l'élucidation des processus, c'est-à-dire modéliser le métier. Après validation, la MOA (Maîtrise d'Ouvrage) fournit les spécifications fonctionnelles de (l'ouvrage) qui vont servir de référence dans la conception pour la MOE (Maîtrise d'œuvre). Cette conception sera alors effectuée dans le respect d'un Cycle de développement qui définit les rôles et responsabilités de chaque acteur. Ainsi, les échanges entre MOA et MOE ne se résument pas à la maîtrise des chantiers (tenue des délais et des coûts, et validation des livrables), la MOA et la MOE sont garantes (éventuellement responsables sur un plan juridique) de la cohérence des systèmes d'information, et de l'adéquation des solutions informatiques avec les problèmes utilisateurs finaux initialement constatés.

Matériel

Article détaillé : Matériel informatique On utilise également le terme anglais hardware (littéralement « quincaillerie ») pour désigner le matériel informatique. Il s'agit de tous les composants que l'on peut trouver dans : 1. Les ordinateurs et leurs périphériques : un ordinateur est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme binaire, représentées par des variations de signal électrique. Il existe différents types d'ordinateurs : ordinateur 5150 datant de 1981, Système d'exploitation IBM-DOS 2.0]]
- Les micro-ordinateurs. De bureau ou portables. Ils sont composés d'une unité centrale : un boîtier contenant la carte mère, l'alimentation, des unités de stockage. On y ajoute une console : un écran et un clavier. Divers périphériques peuvent leur être ajoutés, une souris, une imprimante, un scanner..ect; scanner
- Les stations de travail. Des micro-ordinateurs particulièrement puissants et chers, utilisés uniquement pour des besoins professionnels pointus (conception assistée par ordinateur). Ce terme était particulièrement en vogue dans les années 1980-1990. Depuis les années 2000, il n'est guère possible de concevoir une station de travail plus puissante qu'un micro-ordinateur haut de gamme ;
- Les mainframes. Une armoire abrite l'unité centrale et l'alimentation, une ou plusieurs autres les périphériques de stockage (disque dur, sauvegarde) tandis que les moyens de communication et réseau (routeur, hubs, modem) sont dans la même pièce, mais dans des racks séparés. Une console d'administration (écran, clavier, imprimante) est généralement située dans ce même local ; administration]
- Les PDA (Personal Digital Assistant, encore appelés organiseurs). Ce sont des ordinateurs de poche proposant des fonctionnalités liées à l'organisation personnelle (agenda, calendrier, carnet d'adresse, etc.). Ils peuvent être reliés à Internet par différents moyens (réseau Wifi, Bluetooth, etc.).
- Et bien d'autres appareils. Dans le domaine de l'informatique embarquée : téléphone, électroménager, automobile, armements militaires, etc. Les cartes à puces, ou l'informatique industrielle.

Logiciel

Le logiciel désigne la partie à première vue immatérielle de l'informatique, l'organisation et le traitement de l'information : les programmes. On s'est en effet vite rendu compte que des machines techniquement très avancées pour leur époque, comme la Bull Gamma 60, restaient invendables tant qu'on n'avait pas de programmes à livrer pour les rendre immédiatement opérationnelles. IBM lança entre 1968 et 1973 une sorte d'ancêtre du logiciel libre avec son ordinateur 1130, politique qui assura à celui-ci par effet boule de neige un succès immédiat et planétaire, mais les conclusions d'un procès antitrust lui interdirent de distribuer bénévolement du logiciel. Le monde des mainframes classe les logiciels en catégories suivantes :
- systèmes d'exploitation ;
- bases de données, comme DB2, Ingres ou Oracle ;
- programmes de communication, comme NCP ou RSCS ;
- moniteurs de télétraitement ;
- systèmes transactionnels, comme CICS ;
- systèmes de temps partagé, utilisés pour le calcul ou le développement ;
- compilateurs traduisant les langages en instructions machine et appels système ;
- tout le reste entrait en une catégorie nommée Logiciels applicatifs. Plus simplement on distingue généralement trois types de logiciels (par ordre de proximité du matériel) :
- le firmware
- le système d'exploitation
- les logiciels et applications utilisateur (en anglais software) On classe aussi les logiciels en libre et propriétaire, bien que les deux soient parfois panachés à des degrés divers. Certains ont une fonction bureautique ou multimédia comme par exemple les jeux vidéo. Certains logiciels ont acquis des noms connus de tous. Le noyau du système d'exploitation crée le lien entre le matériel et le logiciel. Un logiciel, quand il est fourni sous sa forme binaire, serait utilisable uniquement avec un système d'exploitation donné (car il en utilise les services), et ne fonctionnerait que sur un matériel spécifique (car il en utilise le code d'instructions). Une conception plus récente, depuis le milieu de années 1980, consiste à distribuer les logiciels tous binaires confondus, et à les munir d'un système de licences par jetons ou tokens permettant l'usage de N copies simultanées du logiciel sur le réseau, tous matériels confondus. Cette approche est majoritaire dans le monde UNIX. À l'initiative de Richard Stallman et du GNU, à partir de 1985, une mouvance de programmeurs refuse cette logique propriétaire et ceux-ci se muent en concepteurs inventifs pour se lancer dans le développement d'outils et de bibliothèques système libres compatibles avec le système UNIX. C'est pourtant le projet indépendant Linux, initié par Linus Torvalds, basé sur les travaux et les outils du GNU, qui aboutira dans la création d'un système d'exploitation complet et libre. Une bonne partie des logiciels actuels fonctionnent dans un environnement graphique pour interagir avec l'utilisateur. La diversité des systèmes informatiques a fait apparaître une technique visant à combiner le meilleur de chacun de ces univers : l'émulateur. Il s'agit d'un logiciel permettant de simuler le comportement d'un autre système dans celui que l'on utilise,
- soit pour qu'une machine semble être une autre (voir IBM 1130),
- soit pour simuler le comportement d'un système d'exploitation (par exemple DOS ou Windows sous Linux). Le terme anglais est software, à l'origine un jeu de mot entre hardware (« quincaillerie », pour désigner le matériel) et l'opposition soft/hard (mou/dur), opposition entre le matériel (le dur) et l'immatériel (le mou). Les traductions françaises matériel et logiciel rendent parfaitement cette opposition et cette complémentarité. Le logiciel réalise normalement une fonction attendue de ses utilisateurs. Néanmoins, des effets secondaires (parfois nommés par contresens de traduction effets de bord) existent. Parfois même, certains logiciels sont destinés à nuire, comme les virus informatiques, nommés en anglais, par analogie avec software : malware (qu'on pourrait traduire par le néologisme nuisiciel, ou logiciel malveillant).

La création des logiciels

Un projet informatique s'inscrit dans un cycle de développement qui définit les grandes étapes de la réalisation (planification), de la manière dont on passe d'une étape à l'autre (modèle incrémental, en V, en spirale, etc.). Pour les petits projets (ou les petites équipes de développement), cette réflexion est souvent négligée (on se répartit les modules et chacun développe dans son coin). Ceci est une cause fréquente d'erreurs (bogues) et de non-conformité (le produit final n'est pas conforme aux attentes de l'utilisateur). Mais même les énormes projets, avec beaucoup de moyens, sont victimes de cette négligence ; ainsi, l'échec du premier vol d'Ariane 5 fut dû à un problème de logiciel, etc. Un projet peut alors intégrer une approche de la qualité et de la sûreté de fonctionnement des systèmes informatiques afin de contrôler autant que possible le produit final. Un projet comprend les étapes suivantes :
- l'établissement d'un cahier des charges qui définit les spécifications auxquelles devra répondre le logiciel ;
- la définition de l'environnement d'exécution (architecture informatique) :
- type(s) d'ordinateur sur lequel le logiciel doit fonctionner (station de calcul, ordinateur de bureau, ordinateur portable, assistant personnel, téléphone portable, guichet automatique de banque, ordinateur embarqué dans un véhicule ;
- type et version du(des) système(s) d'exploitation sous-jacent ;
- périphériques nécessaires à l'enregistrement des données et à la restitution des résultats (capacité de stockage, mémoire vive, possibilités graphiques...) ;
- nature des connexions réseau entre les composants (niveau de confidentialité et de fiabilité, performances, protocoles de communication...) ;
- la conception de l'application et de ses constituants, et notamment de l'interactivité entre les modules développés : structure des données partagées, traitement des erreurs générées par un autre module... : c'est le domaine du génie logiciel ;
- la mise en place d'une stratégie de développement :
- répartition des tâches entre les développeurs ou les équipes de développement, qui vont assurer le codage et les tests ;
- le plan de test du logiciel, pour s'assurer qu'il remplit bien la mission pour laquelle il a été écrit, dans toutes les conditions d'utilisation qu'il pourra normalement rencontrer, mais aussi dans des cas limites. Après chacune de ces phases, on peut avoir une étape de recette, où le client va valider les choix et les propositions du maître d'œuvre. La phase de programmation consiste à décrire le comportement du logiciel à l'aide d'un langage de programmation. Un compilateur sert alors à transformer ce code écrit dans un langage informatique compréhensible par un humain en un code compréhensible par la machine, le résultat est un exécutable. On peut également, pour certains langages de programmation, utiliser un interpréteur qui exécute un code au fur et à mesure de sa lecture, sans nécessairement créer d'exécutable. Enfin, un intermédiaire consiste à compiler le code écrit vers du bytecode. Il s'agit également d'un format binaire, compréhensible seulement par une machine, mais il est destiné à être exécuté sur une machine virtuelle, un programme qui émule les principales composantes d'une machine réelle. Le principal avantage par rapport au code machine est une portabilité théoriquement accrue (il « suffit » d'implanter la machine virtuelle pour une architecture donnée pour que tous les programmes en bytecode puissent y être exécutés), portabilité qui a fait, après sa lenteur, la réputation de Java. Il convient de noter que ces trois modes d'exécution ne sont nullement incompatibles. Par exemple, OCaml dispose à la fois d'un interpréteur, d'un compilateur vers du bytecode, et d'un compilateur vers du code natif pour une grande variété de processeurs. Une fois écrit (et compilé si nécessaire), le code devient un logiciel. Pour des projets de grande amplitude, nécessitant la collaboration de beaucoup de programmeurs, voire de plusieurs équipes, on a souvent recours à une méthodologie commune (par exemple MERISE) pour la conception et à un atelier de génie logiciel (AGL) pour la réalisation. Au cours de la programmation et avant la livraison du produit final, le programme est testé afin de vérifier qu'il fonctionne bien (y compris dans des cas d'utilisation en mode dégradé) et qu'il est conforme aux attentes de l'utilisateur final. Les tests intermédiaires permettent de s'assurer que chaque module de code réalise correctement une fonction : ce sont les tests unitaires. Les tests finals qui vérifient le bon enchaînement des modules et des traitements sont des tests d'intégration. Pour certaines applications demandant un haut niveau de sûreté de fonctionnement, les tests sont précédés d'une étape de vérification, où des logiciels spécialisés effectuent (généralement sur le code source, mais parfois aussi sur le code compilé) un certain nombre d'analyses pour vérifier partiellement le bon fonctionnement du programme. Il n'est toutefois pas possible (et des théorèmes mathématiques montrent pourquoi), de garantir la parfaite correction de tout logiciel par ce moyen et la phase de test reste donc nécessaire. Elle se complète aussi, lorsqu'il s'agit d'une évolution d'une application existante, de nombreux tests automatisés de non-régression. Statistiques : la création d'un logiciel est une tâche ardue ; environ 31 % des projets informatiques sont abandonnés avant d'être terminés, plus de 50 % des projets coûtent le double du coût initialement estimé et seulement 15 % des projets finissent dans les temps et selon le budget défini. Les besoins de seule maintenance de l'existant peuvent prendre jusqu'à 50 % des effectifs d'une équipe chargée d'un logiciel (or, c'est là une fonction pénible, ingrate, peu valorisante et qui rebute et démotive les bons programmeurs).

Traitement de l'information

L'information, pour être traitée, doit être :
- représentée par un codage :
- on utilise un système de numération binaire, où l'élément unitaire informationnel est le bit (contraction de l'anglais binary digit : chiffre binaire). Les bits sont généralement regroupés par huit, pour constituer des octets (ou bytes). Un octet peut être représenté par la séquence des bits qui le constituent (par exemple : 00101110) ou par une paire de valeurs hexadécimales (pour le même exemple : 2E), plus compact. Le choix du binaire ne résulte pas de la mystique, mais tout simplement d'utiliser de simples circuits de commutation, qui ont de très larges tolérances et par conséquent de faibles coûts ;
- on représente la structuration de l'information pour permettre des échanges entre composants logiciels et entre composants matériels. Pour cela, on définit des langages et des formalismes de représentation.
- stockée dans des systèmes permanents (mémoires dites de masse) ou non (mémoires dites volatiles).

Échanges de données : protocoles et normes

Les protocoles définissent une manière de procéder, notamment pour codifier la façon dont deux entités communiquent (modules ou couches logicielles, périphériques, etc.). On parle notamment de protocole de communication lorsqu'on veut définir des mécanismes de contrôle sur la manière dont l'échange d'information est réalisé. Un protocole peut ainsi définir :
- un langage de description d'instructions et de données graphiques (exemple : AGP) ;
- un standard de commandes et de flux d'information pour une mémoire de masse (exemples : SCSI, FireWire, IDE, Serial ATA) ;
- des échanges entre le processeur et des cartes d'extension (exemples : PCI, PCI Express, ISA) ;
- des modalités de transfert d'information entre périphériques (exemple : USB) ou sur un réseau TCP/IP, Internet, ATM, X.25) ;
- des commandes entre un client et un serveur (exemples : POP3, IMAP, HTTP, FTP …) ;
- des échanges de données informatisés spécifiques (exemples : EDI, EAI, X.400, X.500). Certains protocoles sont définis par des normes pour permettre l'interopérabilité des matériels ou de logiciels les mettant en œuvre. D'autres normes définissent, toujours dans le domaine de l'échanges de données :
- des langages de représentation d'information sans pour autant définir la manière dont cette information peut être échangée (exemples : ASN.1, XML) ;
- des architectures de réseaux (exemples : Modèle OSI, Wifi, Ethernet, Token-Ring).

Stockage des données

En matière de stockage d'information, on distingue le dispositif permettant de l'enregistrer physiquement (périphériques et composants) de la manière dont on structure et représente l'information pour faciliter son traitement.

Mémoire de masse

:Fichier de cartes perforées :Bande magnétique :Disque amovible magnétique (Disquette) :Disque magnéto-optique :Disque dur (disque magnétique embarquant le mécanisme, l'électronique et les têtes de lecture) :Disque optique amovible (CD-ROM, CD-R, CD-RW mais aussi DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+R DL, DVD+RW, DVD-RAM, GD-ROM, HD-DVD, Blu-ray) :Mémoire électronique non volatile (Mémoire flash, clé USB)

Mémoire volatile

:RAM

Organisation des données en vue du stockage

:Formats (extensions) de fichiers :Système de fichiers :Base de données :Annuaire

Approches scientifiques

:L'informatique n'est pas plus la science de l'ordinateur que l'astronomie n'est celle du télescope. :: -- Edsger Dijkstra

En dehors des aspects industriels et technologiques décrits jusqu'ici, l'informatique est une discipline scientifique à part entière. :Algorithmique :Algèbre de Boole :Calculabilité :Géométrie algorithmique :Lambda-calcul :Logique :Model checking :Théorie de l'information :Théorie des graphes :Théorie de la complexité :Théorie de la calculabilité :Théorie des automates finis

Applications

:Bio-informatique :Calcul parallèle :Cryptographie :Exploration de données (data mining) :Informatique grand système (mainframe) :Informatique de gestion :Informatique industrielle :Informatique décisionnelle :Imagerie Informatique :Intelligence artificielle :Interface homme-machine :Micro-informatique :Traitement du signal :Hypermédias :Informatique musicale

Annexes

- Informathèque
- Abréviations en informatique
- Dictionnaire informatique
- Informatique alternative
- Liste des articles d'informatique
- Personnes célèbres en informatique
- Revues informatiques sur papier
- Sécurité informatique
- Sites d'informations sur internet
- Terminologie de la distribution informatique
- Réseaux de neurones
- Musique et informatique
- Ordinateur quantique
- Hello_world
- Visual Information Exploration
-

Mémoire

La mémoire est le stockage de l'information. Il existes plusieurs page wikipédia qui separent des modes de stockage et des types d'informations:
- La mémoire, faculté humaine, est étudiée en neurosciences et en psychologie.
- Certains matériaux à mémoire de forme donne aux objets qui en sont constitués la faculté de reprendre leur forme de manufacture sous certaine conditions.
- La mémoire électronique ou informatique se réfère à la conservation et à la restitution de l'information ou des données.
- Un mémoire est un écrit juridique ou savant.
- Les mémoires sont des recueils de souvenirs. ----

Condensateur

Un condensateur est un dispositif quelconque pouvant emmagasiner une charge électrique ; ainsi, deux conducteurs (fils) électriques parallèles forment un « condensateur ». Condensateur peut également être employé comme synonyme de condenseur. condenseur

Composant électrique ou électronique

Le mot condensateur peut désigner spécifiquement un composant électrique ou électronique conçu pour pouvoir emmagasiner une charge électrique importante sous un faible volume ; il constitue ainsi un véritable accumulateur d'énergie. Leyde construisit le premier condensateur : la bouteille de Leyde.
- Un condensateur est constitué fondamentalement de deux conducteurs électriques ou armatures très proches l'un de l'autre, mais séparés par un isolant ou diélectrique. :La charge électrique emmagasinée par un condensateur est proportionnelle à la tension appliquée entre ses 2 armatures. Aussi, un tel composant est-il principalement caractérisé par sa capacité, rapport entre sa charge et la tension. :La capacité électrique d'un condensateur se détermine essentiellement en fonction de la géométrie des armatures et de la nature du ou des isolants ; la formule simplifiée suivante est souvent utilisée pour estimer sa valeur :

C = \epsilon

:avec S : surface des armatures en regard, e distance entre les armatures et ε la permittivité du diélectrique.
- L'unité de base de capacité électrique, le farad représente une capacité très élevée, rarement atteinte (à l'exception des super-condensateurs) ; ainsi, de très petits condensateurs peuvent avoir des capacités de l'ordre d'1 picofarad.
- Une des caractéristiques des condensateurs est leur tension de service, qui dépend de la nature et de l'épaisseur de l'isolant entrant dans leur constitution. Un dépassement, même bref, de cette tension de service peut entraîner un claquage irrémédiable de l'isolant (décharge électrique destructrice à travers l'isolant). :La recherche de la plus forte capacité pour les plus faibles volume et coût de fabrication conduit à réduire autant que possible l'épaisseur d'isolant entre les deux armatures ; comme la tension de claquage diminue également dans la même proportion, il y a souvent avantage à retenir les meilleurs isolants. claquage

Les différentes catégories de condensateurs

De nombreuses techniques, souvent à base de chimie, ont permis d'améliorer sensiblement les performances des condensateurs.
- Les condensateurs non polarisés, souvent de plus faible valeur (nF ou µF) sont le plus souvent de technologie « mylar » ou « céramique »
- Les condensateurs dits polarisés sont sensibles à la polarité du courant électrique qui leur est appliqué : ils ont une borne négative et une positive. Ce sont les condensateurs de technologie « chimique » et « tantale ». Une erreur de branchement ou une inversion accidentelle de la tension conduit généralement à leur destruction, qui peut être très brutale, voire explosive ;
- Les super-condensateurs (ultracapacitor) non polarisés ont une énorme capacité mais une faible tenue en tension (2,5 V par élément). Ils ont été développé suite aux recherches effectuées pour améliorer les accumulateurs. La capacité qui peut dépasser la centaine de Farad est obtenue grâce à l'immense surface développée d'électrodes sur support de charbon actif.

Séries de valeurs normales

La liste des valeurs disponibles est définie par la norme CEI 60063.

Calcul des circuits comportant un ou des condensateur(s)

L'intensité qui traverse un condensateur ne dépend pas directement de la tension à ses bornes, mais de la variation de cette tension. Ainsi, on écrit généralement l'équation (en convention récepteur,

q

étant la charge de l'armature sur laquelle arrive

i

i= \frac \,

q étant la charge de l'armature en coulomb.

q= C \cdot u \,

i= C \cdot \frac \,

C étant la capacité du condensateur en farad. On peut ainsi en déduire l'impédance du condensateur alimenté par une tension fonction sinusoïdale du temps :

Z =  =  \,

La transformation complexe appliquée à la tension et à l'intensité permet de déterminer l'impédance complexe :

\underline Z = \frac =  = -\frac\,

Ces relations montrent bien qu'un condensateur se comporte comme un circuit ouvert (impédance infinie) pour une tension continue et tend à se comporter comme un court-circuit (impédance nulle) pour les hautes fréquences. Pour ces raisons, ils sont utilisés pour réaliser des filtres, parfois en association avec des inductances.

Puissance consommée

La puissance consommée est égale à :

P = u \cdot i = u \cdot C \frac \,

En utilisant la transformation mathématique suivante :

\frac  =u \cdot \frac + \frac\cdot u = 2 \frac\cdot u  \,

on obtient la relation :

P = \frac \cdot  C  \frac \,

La puissance instantanée reçue par un condensateur est liée à la variation du carré de la tension à ses bornes : si celui ci augmente, le condensateur consomme (absorbe) de la puissance. Il en fournit (en restitue) dans le cas contraire. L'énergie échangée entre 2 instants ti et tf vaut :

W = \frac \cdot  C  (u^2_-u^2_) \,

Il en résulte qu'il est difficile de faire varier rapidement la tension aux bornes d'un condensateur et ceci d'autant plus que la valeur de sa capacité sera élevée. Cette propriété est souvent utilisée pour supprimer des variations de tension non désirées (filtrage).

Lois d'association

Association en parallèle

Lorsque deux condensateurs sont placés en parallèle, donc soumis à la même tension, le courant à travers cet ensemble est la somme des courants à travers chacun des condensateurs. Ceci a pour conséquence que la charge électrique totale stockée par cet ensemble est la somme des charges stockées par chacun des condensateurs qui le composent :

Q = Q_1 + Q_2 = C_1 U  + C_2 U = (C_1 + C_2) U = C_ U \,

donc :

C_ = (C_1 + C_2)   \,

Ce raisonnement est généralisable à n condensateurs en parallèle. Le condensateur équivalent à n condensateurs en parallèle a pour capacité la somme des capacités des n condensateurs considérés. Précaution : La tension maximale que peut supporter l'ensemble est celle du condensateur dont la tension maximale est la plus faible.

Association en série

Lorsque deux condensateurs sont en série, donc soumis au même courant, il en résulte que la charge stockée par chacun d'eux est identique.

Q = Q_1 = Q_2 = C_1 U_1  = C_2 U_2 =  C_ U \,

U = \frac = U_1 + U_2 =  \frac + \frac \,

d'où

\frac =  \frac + \frac \,

Ce raisonnement étant généralisable à n condensateurs, on en déduit : Le condensateur équivalent à n condensateurs en série a pour inverse de sa capacité la somme des inverses des capacités des n condensateurs considérés. Remarque : Cette association est généralement une association de n condensateurs identiques ayant pour but d'obtenir un ensemble dont la tension maximale qu'il peut supporter est égale à n fois celle des condensateurs utilisés, ceci au prix d'une division de la capacité par n.

Voir aussi

- Supercondensateur catégorie:composant électronique catégorie:composant passif catégorie:électrotechnique ja:コンデンサ th:ตัวเก็บประจุ

Puce

- Puce, l'insecte ;
- puce, circuit électronique ;
- puce typographique.

DRAM

ja:Dynamic Random Access Memory La Dynamic Random Access Memory ou DRAM — fut le type de mémoire à accès aléatoire Random Access Memory RAM — le plus utilisé dans les ordinateurs. La DRAM ne disposait que d'un seul canal de transfert, au contraire de la VRAM qui en avait deux. Les données sont stockées dans des cellules se trouvant aux intersections d'un système d'adressage électronique (colonne / rangée). Chaque cellule est composé en fait d'un pico-condensateur qui mémorise une charge ou une absence de charge électrique. Chaque cellule contient donc un unique bit. Le terme 'dynamic' qualifie le fait que ce type de mémoire nécessite un rafraîchissement régulier des cellules contenant les données, les courants de fuite des pico-condensateurs les rendent instables dans le temps. Ce rafraîchissement doit être effectué avec une période de l'ordre de quelques millisecondes. Cette fréquence dépend du modèle et du constructeur. Catégorie:Mémoire informatique

Relais

Un relais est un système ou une organisation qui fait le lien entre deux ou plusieurs agents partageant le même objectif.
- relais de poste
- relais électromécanique
- relais radio ou BTS
- course de relais

Magnétique

Magnétique définit les propriétés particulières de certains objets, qui entre autre attirent les métaux ferreux et sont capable de leur transférer certaines de leur propriétés. (voir magnétisme)
Les propriétés magnétiques sont du domaine de la Magnétostatique et de l'électromagnétisme.

Optique

L'optique est la partie de la physique qui traite de la nature de la lumière et de son interaction avec la matière. Elle se divise en trois grandes branches : l'optique géométrique, l'optique physique ou optique ondulatoire et l'optique quantique. Ces branches se distinguent par leur niveau de compréhension des phénomènes optiques.

Introduction

Historiquement, l'optique, apparue dès l'Antiquité, a d'abord été géométrique.
L'optique géométrique propose une analyse de la propagation de la lumière basée sur des principes simples : la propagation rectiligne, la réflexion et la réfraction. Elle s'est perfectionnée jusqu'au , où la découverte de nouveaux phénomènes tels que la déformation de la lumière au voisinage d'obstacles ou le dédoublement de la lumière lors de la traversée de certains cristaux ont conduit au au développement de l'optique physique ou ondulatoire.
L'optique ondulatoire considère la lumière comme une onde, elle prend en compte les phénomènes d'interférence, de diffraction et de polarisation. Au début du les théories d'Einstein sur la nature corpusculaire de la lumière donneront naissance au photon et à l'optique quantique. Les physiciens sont contraints d'admettre que la lumière présente à la fois les propriétés d'une onde et d'un corpuscule. A partir de là, Louis de Bröglie considère que si le photon peut se comporter comme un corpuscule, à l'inverse, les autres corpuscules quantiques ( électrons, protons,...) peuvent se comporter comme des ondes et sont alors justiciables des lois de l'optique quantique.

Optique géométrique

L'optique géométrique s'est développée sur la base d'observations simples, elle repose entièrement sur trois lois fondamentales et aucune hypothèse n'est faite sur la nature de la lumière :
- dans un milieu homogène et isotrope la lumière se déplace en ligne droite
- loi de Snell-Descartes pour la réflexion
- loi de Snell-Descartes pour la réfraction Ces trois lois peuvent être condensées en une seule : le principe de Fermat La résolution des problèmes se fait à l'aide de constructions géométriques, on calcule des angles, on trace des droites, d'où le nom d'optique géométrique. Elle donne de bons résultats tant que l'on ne cherche pas à modéliser des phénomènes liés à la polarisation ou aux interférences et qu'aucune dimension du système n'est comparable ou inférieure à la longueur d'onde considérée.

Optique physique ou ondulatoire

Alors que l'optique géométrique est une optique purement phénoménologique fondée par l'observation, l'optique ondulatoire fait une hypothèse sur la nature de la lumière, elle l'assimile à une onde électromagnétique. L'optique ondulatoire permet de décrire de façon plus fine et plus complète l'intéraction de la lumière avec la matière, les notions de polarisation et d'interférence sont introduites, la détermination de la propagation de la lumière dans un milieu donné se fait par résolution des équations de Maxwell.

Optique quantique

La théorie quantique de l'optique ou optique quantique a été créée pour concilier les deux aspects apparemment incompatibles de la lumière, l'aspect ondulatoire (phénomènes d'interférence, de diffraction ...) et l'aspect corpusculaire (effet photoélectrique, émission spontanée ...). L'optique quantique est essentiellement une reformulation de l'optique ondulatoire dans laquelle le champ électromagnétique est quantifié. Avec l'optique quantique on abandonne toute certitude, on raisonne uniquement en terme de probabilités :
- probabilité qu'un photon soit émis ou absorbé par un atome ;
- probabilité qu'un photon émis par un atome ait une énergie donnée ;
- probabilité qu'un photon se désintègre ;
- ...

Voir aussi

- miroir, lentille, Doublet (optique), stigmatisme, image, image (optique)
- spectroscopie, prisme
- Instruments d'optique : microscope, lunette, télescope, interféromètre
- Phénomènes optiques
- Rayonnement électromagnétique, onde, longueur d'onde, fréquence, phase
- Spectre électromagnétique, couleur, couleurs primaires
- Fibre optique
- vision, accommodation

Thèmes apparentés

- Photographie
- Stéréoscopie,Holographie,Anaglyphe
- Optique adaptative
- Illusion d'optique
- Optoélectronique
- Lois d'optique
- Birefringence
- Lunettes et correction de la vue
- École supérieure d'optique : SupOptique Tout ce qui permet de voir ou de voir mieux. L'œil est bien sûr le premier instrument d'optique naturel et déjà suivant l'animal concerné du chat à l'homme en passant par l'aigle, le poisson ou la mouche les procédés pour voir utilisés par la nature sont nombreux.

Liens externes

- [http://www.3dnauta.com/ Anamorphose 3d multiple] Illusions optiques animées.
- [http://ophtasurf.free.fr/lunettes/leslunettes.htm Les lunettes] Une source d'informations sur les lunettes, depuis leur création jusqu'à nos jours.
- [http://perso.b2b2c.ca/login/JP/Animations/Reflexion.html Animation expliquant la réflexion]
- [http://www.supoptique.fr/index.jsp www.supoptique.fr] Site de l'École supérieure d'optique (appelée aussi : ESO ou SupOptique)
- Catégorie:Photographie ja:光学 ko:광학 ms:Optik

Disque dur

Le disque dur est un périphérique de stockage magnétique. Il a remplacé efficacement les tambours (aujourd'hui obsolètes) et les bandes, seulement utilisées de nos jours pour l'archivage et la sauvegarde. Inventés dans les années 1950 par IBM, leur capacité augmente très rapidement tandis que leur encombrement se réduit. tambour

Historique

Les ingénieurs d'IBM n'étaient pas satisfaits des systèmes de stockage sur tambours magnétiques : l'efficacité volumétrique était très faible, les tambours occupaient beaucoup d'espace pour peu de capacité. En 1953, un ingénieur récemment embauché eut l'idée de superposer des plateaux le long d'un axe et d'y adjoindre une tête de lecture/écriture mobile, située sur un axe parallèle à celui des plateaux. Cette tête venait s'insérer entre les plateaux pour lire les informations, mais devait se retirer complètement pour passer d'un plateau à un autre. Un prototype fut construit avec une vitesse de rotation d'environ 1000 tours/minute. À cette vitesse il était compliqué de maintenir les têtes au-dessus de la surface des plateaux. L'idée fut alors d'injecter de l'air sous-pression au travers de la tête de lecture, ce qui la maintenait au-dessus du plateau. La distance tête-plateau était de 20 μm. En 1955 le premier système de ce type à été dévoilé au public par IBM, il fut baptisé RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), modèle 305, et la production commerciale commença en juin 1957. Jusqu'à 1961 plus d'un millier d'unités furent vendues. Son prix : 10 000 dollars (de l'époque) par mégaoctet. Le RAMAC 305 était constitué de 50 disques de 24 pouces de diamètre, 2 têtes de lecture/écriture qui pouvaient se déplacer d'un plateau à un autre en moins d'une seconde. La capacité totale était de 5 millions de caractères. À noter que le RAMAC avait déjà un concurrent : le Univac File Computer, composé de 10 tambours magnétiques chacun d'une capacité de 180 000 caractères. Malgré une vitesse supérieure, c'est le RAMAC, qui pouvait stocker trois fois plus d'informations, qui avait le rapport coût/performance le plus intéressant pour le plus grand nombre d'applications. En juin 1954 J. J. Hagopian, ingénieur IBM, a l'idée de faire « voler » les têtes de lecture/écriture au dessus de la surface des plateaux, sur un coussin d'air. Il propose le design de la forme de ces têtes. En septembre 1954 il dessine l'équivalent des disques durs actuels : des plateaux superposés et un axe sur lequel sont fixées les têtes de lecture/écriture. Cela deviendra un produit commercial en 1961 sous la dénomination « IBM 1301 Disk Storage ». Fin 1969 trois ingénieurs réfléchissent à ce qui pourrait être pour eux le système disque idéal. Ils tombent d'accord sur un modèle composé de deux disques de 30 Mo chacun, l'un amovible, l'autre fixe. « 30 - 30 » donc, qui est aussi un modèle de carabine Winchester. Le nom est resté, et encore aujourd'hui un disque Winchester désigne un disque dur non amovible (soit quasiment tous les disques produits aujourd'hui).

Géométrie

Chaque plateau (2 surfaces) est composé de pistes concentriques. Les pistes situées à un même diamètre forment un cylindre. Mo Sur une piste les données sont délimitées en secteurs, aussi appelés blocs. Mo Il faut donc trois coordonnées pour accéder à un bloc : # le numéro de la tête (choix de la surface) # le numéro de la piste (détermine le déplacement de la tête) # le numéro du bloc sur cette piste (détermine à partir de quand il faut commencer à lire les données). Cette conversion est faite par le contrôleur du disque à partir de l'adresse absolue du bloc (un nombre compris entre 0 et le nombre total de blocs (moins 1) contenu sur le disque). On notera que les secteurs extérieurs et intérieurs n'ont pas la même taille. Sur les premiers disques, une surface était formatée en usine et contenait les informations permettant au système de se synchroniser (de savoir quelle était la position des têtes à tout moment). Cette surface était dénommée « servo ». Par la suite, ces zones de synchronisation ont été mixées entre les blocs de données, mais elles sont toujours formatées en usine. Typiquement donc, on trouvera sur une piste une succession de : # un petit « blanc » ou « espace » (« gap » en anglais), # une zone servo, # un entête avec contenant le numéro du bloc qui va suivre, # les données, # une somme de contrôle permettant de corriger des erreurs. Mo

Performances

Le temps d'accès et le débit d'un disque dur permettent d'en mesurer les performances. Les facteurs principaux à prendre en compte sont : # le temps de latence, facteur de la vitesse de rotation des plateaux. Le temps de latence moyen (en seconde) est égal à 60 divisé par la vitesse de rotation en tour par minute. Le temps de latence moyen est égal au temps de latence divisé par 2 (car on estime que statistiquement les données sont à un demi-tour près des têtes). # le temps de recherche, ou seek time en anglais, est le temps que met la tête pour se déplacer jusqu'au cylindre choisi. C'est une moyenne entre le temps piste à piste, et le plus long possible (full-stroke). # le temps de transfert est le temps que vont mettre les données à être transférées entre le disque dur et l'ordinateur par le biais de son interface. Mo Pour estimer le temps de transfert total, on additionne ces trois temps. On pourra rajouter le temps de réponse du contrôleur, etc. Il faut souvent faire attention aux spécifications des constructeurs, ceux-ci auront tendance à communiquer les valeurs de pointe au lieu des valeurs soutenues (par exemple pour les débits). Voici deux disques comparés. Le premier, le DEC RP07 équipait les ordinateurs DEC des années 70-80, tandis que le Maxtor est un disque de 3,5 pouces récent (2004). Ils peuvent tous les deux être considérés comme des disques haut de gamme au moment de leur mise sur le marché. L'ajout de mémoire vive sur le contrôleur du disque permet d'augmenter les performances. Cette mémoire sera remplie par les blocs suivants le bloc demandé, en espérant que l'accès aux données sera séquentiel. En écriture, le disque peut informer l'hôte qui a initié le transfert que celui-ci est terminé alors que les données ne sont pas encore écrites sur le média lui-même. Comme tout système de cache, cela pose un problème de cohérence des données.

Capacité de stockage

Les capacités actuelles (2005) s'échelonnent entre 20 Go et 500 Go. La capacité des disques durs a augmenté beaucoup plus vite que leur rapidité, limitée par la mécanique.

Mécanique

Plateaux

Les plateaux sont solidaires d'un axe sur roulements à billes. Cet axe est maintenu en mouvement par un moteur électrique. La vitesse de rotation est actuellement (2005) comprise entre 3 600 et 15 000 tours/minute (l'échelle typique des vitesses est 3 600, 4 200, 5 400, 7 200, 10 000 et 15 000 tours/minute). La vitesse de rotation est conservée constante. Les plateaux sont composés d'un substrat, autrefois en aluminium, de plus en plus souvent en verre, traités par diverses couches dont une ferromagnétique recouverte d'une couche de protection. L'état de surface doit être le meilleur possible.

Tête de lecture/écriture

2005 Fixées au bout d'un bras, elles sont solidaires d'un second axe qui permet de les faire pivoter en arc de cercle sur la surface des plateaux. Toutes les têtes pivotent donc en même temps. Il y a une tête par surface. Leur géométrie leur permet de voler au dessus de la surface du plateau sans le toucher : elles reposent sur un coussin d'air créé par la rotation des plateaux. En 1997 les têtes volaient à 25 nanomètres de la surface des plateaux, aujourd'hui (2005) cette valeur est d'environ 10 nanomètres. 2005 Le moteur qui les entraîne doit être capable de fournir des accélérations et décélérations très importantes. Un des algorithmes de contrôle des mouvements du bras porte-tête est d'accélérer au maximum puis de freiner au maximum pour que la tête se positionne sur le bon cylindre. Il faudra ensuite attendre un court instant pour que les vibrations engendrées par le freinage s'estompent. À l'arrêt, les têtes doivent être parquées, soit sur une zone spéciale, soit en dehors des plateaux. Si une ou plusieurs têtes entrent en contact avec la surface des plateaux, cela s'appelle un atterrissage et provoque la destruction des informations situées à cet endroit. La mécanique des disques durs est donc assemblée en salle blanche et toutes les précautions (joints, etc.) sont prises pour qu'aucune impureté ne puisse pénétrer à l'intérieur du boîtier (appelé « HDA » pour « Head Disk Assembly » en anglais). Les technologies pour la conception des têtes sont (en 2005) :
- Tête inductive
- Tête MR - MagnétoRésistive
- Tête GMR - Giant MagnétoRésistive

Électronique

Elle est composée d'une partie dédiée à l'asservissement des moteurs et d'une autre à l'exploitation des informations électriques issues de l'interaction électromagnétique entre les têtes de lecture et les surfaces des plateaux. Une partie plus informatique va faire l'interface avec l'extérieur et la traduction de l'adresse absolue d'un bloc en coordonnées à 3 dimensions (tête, cylindre, bloc). L'électronique permet aussi de corriger les erreurs.

Types d'interfaces des disques durs

Tête GMR] Les interfaces des disques durs ont largement évolué avec le temps dans un souci de simplicité et d'augmentation des performances. Voici quelques interfaces possibles :
- SMD (Storage Module Device), très utilisé dans les années 1980, elle était principalement réservée pour les disques de large capacité installés sur des serveurs.
- ST506, très utilisé au début de la micro informatique dans les années 1980.
- ESDI (Enhanced Small Device Interface), a succédé au ST506, qu'il améliore.
- L'interface IDE (ou PATA par opposition au SATA, voir plus loin), les plus courants dans les machine personnelles, appelé aussi ATA (AT ATACHMENT), à ne pas confondre avec S-ATA
- SCSI (Small Computer System Interface), plus chère, mais offrant des performances supérieures. Toujours utilisée et améliorée (passage de 8 à 16 bits notamment, et augmentation de la vitesse de transfert, normes SCSI-1, SCSI-2, SCSI-3).
- SAS (Serial Attached SCSI), combine les avantages du SCSI avec ceux du Serial ATA (elle est compatible avec cette dernière).
- Serial ATA (ou S-ATA), est une interface série, peu coûteuse et plus rapide (normes SATA et SATA II).
- Fibre-Channel (FC-AL), est un successeur du SCSI. La liaison est série et peut utiliser une connectique fibre optique ou cuivre. Principalement utilisé sur les serveurs.
- Les disques durs nomades : format PCMCIA, ROM USB, SmartMedia, CompactFlash, etc. Utilisés pour la photo numérique par exemple.

Formats

Les dimensions des disques durs sont normalisées :
- 19 pouces pour les anciens disques (à interface SMD).
- 8 pouces génération suivante, permettant de mettre deux disques sur une largeur de baie.
- 5 pouces 1/4 : format apparu dans les années 1980, exista aussi en demi-hauteur.
- 3 pouces ½ est la taille standard à ce jour (2005).
- 2 pouces ½ pour les ordinateurs portables.
- 1 pouce 8 pour les baladeurs mp3 et certains disques durs externes. Les plus petits disques entrent dans la catégorie des microdrives, avec une taille de 1 pouce.

Cohabitation

Il est possible de relier 2 disque durs sur une même nappe IDE. Pour cela il est nécessaire de configurer un disque dur maitre et l'autre esclave. Sur chacun des disque durs un cavalier est présent et sa position permet de déterminer les attributs de maitre ou esclave. Par abus de langage il est considéré que le disque maitre controle le disque esclave, il y aurait en quelque sorte une hiérarchie entre les disques, ce qui est faux, le seul interet du cavalier est de permettre l'établissement d'une cohésion entre les disques étant donné qu'ils utilisent la même nappe pour transmettre les information, autrement dit le disque maitre n'a pas nécessairement la priorité sur l'esclave.

Fabricants

Le nombre de fabricants de disques durs est assez limité de nos jours (2005), en raison de divers rachats ou fusions d'entreprises, voire l'abandon par certaines entreprises de cette activité.
- Cornice
- Hitachi GST
- ExcelStor
- Fujitsu
- GS-Magic
- Maxtor
- Seagate
- Western Digital
- Samsung
- Toshiba Constructeurs historiques :
- Bull périphériques
- CDC (Imprimis)
- Conner Peripherals
- Hewlett-Packard
- IBM
- Micropolis
- NEC
- Quantum
- Storage Technology
- Tandem
- Univac

Émulation

Parfois il est nécessaire d'avoir un périphérique en tout point similaire à un disque dur, mais avec des temps d'accès beaucoup plus rapides, au détriment de la capacité. Il y a deux façons d'atteindre ce but : soit par l'utilisation d'un disque SSD, soit par la création d'un disque virtuel, comme décrit ci-dessous.

La technologie SSD

SSD signifie Solid State Disk : extérieurement un disque SSD aura la même apparence qu'un disque dur classique, y compris pour son interface. Seulement, il ne contient aucun élément mécanique, les données sont stockées sur de la mémoire flash. Les temps d'accès sont très rapides, mais la capacité ne dépasse pas 16 Go à ce jour (2005). Cette technologie est utilisée principalement dans les environnements où les disques durs habituels ne peuvent fonctionner (vide, accélérations importantes, etc.).

Les disques virtuels

Parfois aussi appelés RAM-disks. C'est un artifice qui permet d'émuler un disque dur à partir d'un espace alloué en mémoire centrale. Sa création, son effacement et son accès se font par le biais d'appels systèmes (le noyau peut contenir des pilotes adéquats). Les temps d'accès sont excessivement rapides, par contre la capacité ne peut excéder une fraction de la taille de la mémoire centrale. Les données sont perdues si la mémoire n'est plus alimentée électriquement.

Voir aussi

Lien internes

- Clusters
- RAID

Liens externes

- [http://www.commentcamarche.net/pc/disque.php3 Comment ça marche le disque dur ?]
- http://www.magneticdiskheritagecenter.org (en anglais), le [http://www.magneticdiskheritagecenter.org/100th/Progress/Best/SANJOSE.MPG film] (de l'époque) montrant le RAMAC en action est impressionnant. Catégorie:Stockage informatique ja:ハードディスクドライブ ko:하드 디스크 ms:Cakera keras th:ฮาร์ดดิสก์

Disquette

La disquette est utilisée en informatique comme un moyen de stockage d'information amovible. Elle a été lancée par IBM en 1971 (dans sa version 8 pouces) pour stocker les microprogrammes des systèmes 370 et, accessoirement, envoyer pour un faible coût des mises à jour à leur