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Le courant passe-t-il entre nous ?

Les différents composants de l'ordinateur et ses périphériques (clavier, souris, écran, imprimante, scanner...), communiquent grâce au courant électrique. D'un point de vue fonctionnel et abstrait, on sait que c'est de l'information qui circule tandis que physiquement et concrètement, c'est de l'électricité.

Comment de l'électricité peut-elle véhiculer de l'information ?

Nous connaissons ce principe simple. Par exemple, vous obtiendrez l'information de ma présence chez moi en voyant la lumière percer la fenêtre alors que si c'est éteint, vous en déduirez que je suis absent. Nous pouvons parfaitement convenir d'un code : allumé (quand je laisse passer le courant) signifie présent, oui, blanc, je veille, venez, ou simplement 1 ; éteint (quand je ne laisse pas passer le courant) signifie absent, non, noir, je dors, partez, ou simplement 0.

Simple non ? Un peu rudimentaire peut-être car je ne peux donner qu'une information parmi deux possibles.
Comment en donner plus ?

Mise à jour : 12 mars 2003

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Des mots en lumière

Les choses ne vont pas se compliquer, juste se complexifier.
Au lieu d'utiliser une seule fenêtre, si j'en utilise trois, cela me laisse huit possibilités : la première fenêtre éteinte, les deux autres peuvent être soit allumées toutes les deux, soit éteintes toutes les deux, soit l'une éteinte et l'autre allumée, ce qui fait quatre possibilités à ajouter aux quatre possibilités avec la première allumée. Autrement dit, j'élève 2 (allumé,éteint) à la puissance 3 (mes trois fenêtres). Avec huit fenêtres, j'élèverai 2 à la puissance 8, ce qui fait 256 possibilités, c'est-à-dire 256 informations à vous donner, ou encore 256 signes d'un code nettement plus élaboré que nos oui/non initiaux, lesquels restent néanmoins toujours la base de notre système
Imaginez la façade d'un immeuble de 10 étages, chacun comportant huit fenêtres dont je commande l'éclairage, vous envoyant un des 256 signes d'un code que nous avons convenu, par exemple une lettre de notre alphabet (notez que celui-ci ne constitue que le dixième de notre code, nous pouvons ajouter les chiffres, les caractères accentués, une ponctuation et quelques signes fonctionnels du type « je commence »; « je vais à la ligne », « je change de paragraphe »), « je m'arrête »). Chaque étage vous communique une lettre, la façade un mot que je laisse une ou deux secondes avant de tout éteindre puis d'envoyer un nouveau mot par le même principe. Si vous vous trouvez en face dans un immeuble du même type, vous me répondrez de la même façon et nous parviendrons à avoir une conversation... lumineuse

Mise à jour : 12 mars 2003

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Message lumineux

Chaque fenêtre de notre immeuble messager est une unité d'information peu signifiante en soi tandis que chaque combinaison de huit unités devient un signe interprétable. Les conducteurs dans les circuits électroniques joueront le rôle des fenêtres, laissant ou ne laissant pas passer le courant électrique.
Le système de base utilisé est dit binaire : pour la machine, il s'agit d'un système à deux signaux ('courant passe' et 'courant ne passe pas') ; pour l'homme il correspond à un système numérique à deux nombres (0 et 1).
L'unité d'information est appelée bit .
Le groupe de huit bits est appelé octet.
Le code utilisé pour convertir la lettre (ou la fonction) en octet est ici le code ASCII.

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Codage, interfaçage : deux notions fondamentales

Il est important de bien préciser que les composants de l'ordinateur et ses périphériques ne « comprennent » que le code binaire , et les combinaisons de signaux qu'ils reçoivent et émettent correspondent à des commandes.

De son côté, pour communiquer avec la machine, l'homme (tout au moins en tant qu'utilisateur du système) ne connaît que son propre langage . Pour demander l'affichage de la lettre L (qui pour lui ne prend un sens que dans le mot 'Lumineux !', voire dans un contexte plus large), il n'a pas à manipuler huit interrupteurs électriques, il dispose de la touche L de son clavier.
La fonction de cette touche est donc remarquable en ce que, d'un côté, elle « parle » le langage de l'homme et, de l'autre, celui de la machine à qui elle va envoyer les huit signaux ad hoc. La touche est une interface (ici homme-machine). En outre, comme on l'a vu, il faut bien sûr qu'un code fasse correspondre entre eux les éléments des différents langages en jeu.

Ces deux notions de code et d'interface sont fondamentales dans tous les procès informatiques.

Mise à jour : 12 mars 2003

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Norme ASCII

Le codage est certes fondamental. Encore faut-il qu'il soit standardisé ! Le message circulant d'un périphérique à l'autre (écran, imprimante...), se stockant sur d'autres (disque dur, cdrom) sous forme binaire, la nécessité d'une correspondance binaire-caractère universelle semble évidente. En effet, quand l'homme veut conserver la lettre L, la machine stocke celle-ci dans son équivalent binaire et quand il voudra récupérer cette lettre, il faudra impérativement que l'équivalence soit rigoureusement identique, même si l'ordinateur ou certains périphériques ont changé

Dès les années soixante fut créée la norme ASCII (American Standard Code for Information Interchange) faisant correspondre à chaque combinaison de sept bits (128 possibilités) une lettre de l'alphabet latin majuscule ou minuscule, un chiffre, un signe de ponctuation ou d'autre nature ($,/...) ou une instruction (retour chariot...).

Ce code a été par la suite étendu sur huit bits (256 combinaisons) afin de permettre le rajout des caractères accentués inexistants en anglais. Malgré la création de nouvelles normes, il reste très utilisé aujourd'hui, y compris quelquefois dans sa forme non étendue.

Mise à jour : 12 mars 2003

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Normes ISO et UNICODE

L'Organisation Internationale de la Normalisation (ISO), qui avait en un premier temps repris la norme ASCII pour la fixer sous l'appellation ISO-646, l'a ensuite étendue par une série de normes ISO-8859 conservant la correspondance des 128 combinaisons de l'ASCII, et utilisant les 128 autres pour coder des caractères propres à certaines langues. Par exemple, le codage de la quasi-totalité des caractères français répond à la norme ISO-8859-1. Les ligatures (oe entrelacés par exemple) non codées dans cette norme (ce qui explique le « quasi ») le seront avec l'ISO-8859-15.

Le consortium d'acteurs de l'informatique UNICODE se propose de coder les caractères sur 16 bits (65.536 combinaisons) et a déjà traité 38.885 caractères en reprenant toutes les normes ISO (donc les 128 caractères ASCII initiaux compris), englobant de la sorte toutes les langues écrites (les 120.000 idéogrammes chinois, japonais et coréens ayant été ramenés à 20.992 signes). La norme ISO-10646-UCS-2 reprend ce codage.

Cependant, la norme ISO-10646 est encore plus ambitieuse puisqu'elle vise à coder sur 32 bits (plus de 2 milliards de combinaisons !) intégrant notamment l'écriture ancienne, les symboles musicaux, et tout ce qu'on peut imaginer...

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En savoir plus sur le codage de caractères

Interroger le repertoire.ladoc.net sur le sujet Codage de caractères pour bénéficier de liens régulièrement actualisés.

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Communication en couches

Nous avons retenu deux notions fondamentales : le codage, par lequel on fait correspondre chaque signe d'un langage au signe d'un autre langage ; l'interfaçage, grâce auquel chacun des communicants n'a affaire qu'à son propre langage.

Mais tout n'est pas si simple ! Si l'homme pouvait communiquer aussi directement avec l'ordinateur, cela signifierait que celui-ci contient dans sa structure matérielle, à l'instar d'une machine à laver, toutes les programmations possibles. Or, nous savons qu'il n'en est rien puique nous pouvons écrire un A de centaines de façons différentes en variant le type ou la taille de la police, produire du texte formé, du son, des images, des graphiques, faire des calculs, programmer...
En pratique, plusieurs couches vont s'interposer entre l'utilisateur et la machine. Chaque couche communiquera avec ses voisines immédiates grâce à nos deux principes de codage et d'interfaçage. Par cette complexité, les fonctions, forcément limitées, de l'ordinateur s'enrichissent et se personnalisent. Ainsi, le fabricant de matériel dote celui-ci d'une couche logicielle qui communiquera avec une couche d'exploitation sur laquelle on programmera des applications accessibles à l'utilisateur. Ces différentes couches logicielles étant bien entendu plus facilement transformables et manipulables que du matériel.

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Niveaux

Matériel
Le type de machine le plus répandu est le PC, loin derrière on trouve le MAC, ensuite on tombe sur des cas de figure très particuliers.
Chaque constructeur adapte la configuration particulière de sa machine, grâce au BIOS, pour la mettre sur le marché sous une forme standard (PC ou MAC).

Bios
Il fournit les pilotes du matériel et permet à la machine d'être "reconnue" par le système d'exploitation.

Système d'exploitation
Comme son nom l'indique, il rend le système opérationnel. Il permet à l'utilisateur de démarrer la machine et d'exécuter quelques programmes qu'il contient (il en existe de plus en plus dans les OS modernes qui arrivent en définitive à contenir de véritables applications). Il offre un support "standard" aux applications et s'appuie sur une configuration matérielle "connue" par l'intermédiaire de sa couche logicielle, le BIOS.
Il existe bien moins de systèmes d'exploitation que d'applications (sans quoi, celles-ci ne pourraient pas être industrialisées). Les plus connus sont WINDOWS, UNIX (et toutes les versions LINUX dérivées) pour les PC, les MAC disposant de leur propre OS.

Interface graphique
De plus en plus intégrée au système d'exploitation, son rôle est essentiellement convivial : représentations graphiques à l'écran, interaction grâce à la souris dont l'utilisateur ne saurait plus se passer... en attendant l'interface vocale de HAL, l'IBM (à un signe près) de "2001, Odyssée de l'espace".

Programmation
Pour simplifier la schématisation, nous plaçons le niveau programmation juste au-dessous du niveau applicatif car les applications sont développées à l'aide de programmes informatiques écrits dans des langages proches de celui de l'homme (dits précisément de « haut niveau »). Toutefois, la programmation s'exécute à tous les niveaux.

Application
Écrite dans un langage informatique, elle a généralement une fonction précise (traitement de texte, tableur, PAO... et même développement d'applications) et dispose d'une interface conviviale. L'utilisateur passe dans la plupart des cas par l'application pour travailler avec la machine.
Il existe d'innombrables applications. Elles sont développées pour tel ou tel système d'exploitation mais il peut arriver que certaines interfaces particulières manquent à ce dernier. Dans ce cas, on les y ajoute. Ces interfaces de programmes d'application (Application Programming Interface en anglais) sont communément désignées par API.

Mise à jour : 12 mars 2003