1. Vue d'ensemble

Ce cours traite de la connaissance et compréhension de l’environnement numérique, principalement du matériel informatique, des périphériques, du système d’exploitation et des réseaux informatiques. Il se focalise sur les éléments matériels internes d’un ordinateur (carte mère, processeur, mémoire, etc.) et sur les standards de connectique. Le rôle fondamental du système d’exploitation est expliqué, incluant la gestion des ressources internes et externes, ainsi que la gestion des processus et du réseau. Enfin, une introduction aux réseaux informatiques, adresses IP et modes de connexion est présentée. Le but est d’avoir une compréhension claire des composants, fonctions et interactions dans un environnement numérique.

2. Concepts clés & Éléments essentiels

• Matériel / Hardware

  • Partie physique des appareils (boîtier, circuits, composants).
  • Distinction entre matériel (hardware) et logiciel (software).
  • Composants internes essentiels : carte mère, processeur, mémoire vive, disque dur, alimentation, carte vidéo, lecteur CD/DVD.
  • Carte mère : supporte et connecte tous les composants internes et les périphériques externes (ports USB).
  • Processeur (CPU) : "cerveau" de l’ordinateur, caractérisé par fréquence (GHz), nombre de cœurs, mémoire cache, positionné sur la carte mère et refroidi par ventilateur.
  • Mémoire : cache (accélère traitement), vive/RAM (stockage temporaire données en cours, volatile), morte/ROM (non volatile, contient BIOS), mémoire de masse (disques durs mécaniques, grande capacité non volatile).
  • Carte vidéo : intégrée (utilise mémoire RAM, traitement simple), dédiée (GPU, mémoire dédiée, calculs 3D lourds).

• Unité de mesure

  • Octet = 8 bits, code 256 valeurs.
  • Multiples : Ko, Mo, Go, To pour capacité et vitesse.
  • Ex : fichier texte ~ Ko, image ~ Mo, RAM/clé USB ~ Go, disque dur ~ To.

• Connectiques et périphériques

  • Connectique = connexions physiques (alimentation, vidéo, données).
  • USB : standard répandu, rétrocompatible, débits évolutifs (USB 1.0 à USB4).
  • Connecteurs mini/micro USB, USB Type-C réversible (alimentation, données, vidéo, audio).
  • Vidéo : VGA (ancien, 15 broches, analogique), DVI (numérique, 29 broches), HDMI (image+audio, évolutions pour HD/4K).
  • Bluetooth : communication sans fil courte portée, remplace câbles, fréquence 2,4 GHz.

• Système d’exploitation (OS)

  • Logiciel dirigeant ressources matérielles et gestion des processus.
  • Multitâche, multi-utilisateur selon système.
  • Gestion mémoire, processeur, périphériques via pilotes (drivers).
  • Exemples : Unix et variantes (Linux, BSD, macOS, iOS), Windows, Android.
  • Gestion fichiers : création, suppression, accès, organisation.
  • Gestion réseau : transmission conforme aux protocoles, connexions logiques.

• Réseau informatique

  • Ensemble d’équipements interconnectés, communication d’informations.
  • Distinction réseau local (LAN) et Internet (web).
  • Serveur / box : interface réseau local/externe.
  • Adresse IP (IPv4 : 32 bits, 4 octets, valeurs 0-255, ex : 172.16.254.1).
  • Nom de domaine : lisible, résolu en IP via DNS.
  • Connexion Ethernet (câblée RJ45, fiable, sécurisée).
  • Connexion WiFi (sans fil, mobile, exposée à risques, sécurisée par mot de passe).
  • Débits WiFi (802.11ac : 866,7 Mbit/s, Ethernet câblé jusqu’à 10 Gbit/s).
  • Fibre optique : débits de 30 Mbit/s à 1 Gbit/s.

3. Points à Haut Rendement

• Matériel interne : carte mère, processeur (fréquence GHz, nombre cœurs, cache), mémoire (cache, vive, morte, de masse), carte graphique (intégrée vs dédiée).
• Lois et principes : loi de Moore (doublement transistors tous les 18 mois), limite physique annoncée en 2017 (taille atomes).
• Unité octet : 8 bits, 256 valeurs (0 à 255).
• USB : évolutions 1.0 (1,5 Mbit/s) à USB4 (40 Gbit/s).
• Vidéo : VGA (analogique, 15 broches), DVI (numérique, 29 broches), HDMI (image+son, débits jusqu’à 48 Gbit/s, résolutions 4K).
• Systèmes d’exploitation : multitâche, gestion processus, différents OS (Unix, Linux, Windows, Mac OS, Android, iOS).
• Réseaux : IP v4 (32 bits) notation décimale, DNS pour nom de domaine, réseau local LAN, Ethernet RJ45, WiFi avec normes 802.11ac/n.
• Sécurité WiFi : mot de passe obligatoire, risques d’interférences.
• Débits : WiFi max ~866,7 Mbit/s, Ethernet câblé 1 Gbit/s et plus, fibre jusqu’à 1 Gbit/s.

4. Tableau de Synthèse

5. Mini-Schéma (ASCII)

Environnement Numérique
 ├─ Matériel / Hardware
 │    ├─ Carte mère
 │    ├─ Processeur (CPU)
 │    ├─ Mémoire (Cache, RAM, ROM, Masse)
 │    └─ Carte vidéo (Intégrée / Dédiée)
 ├─ Unité de mesure
 │    └─ Octet et multiples (Ko, Mo, Go, To)
 ├─ Connectique et périphériques
 │    ├─ USB (1.0 à USB4, mini, micro, Type-C)
 │    ├─ Vidéo (VGA, DVI, HDMI)
 │    └─ Bluetooth
 ├─ Système d'exploitation (OS)
 │    ├─ Multitâche, gestion matériel/processus
 │    └─ Exemples : Unix, Linux, Windows, Mac OS, Android, iOS
 └─ Réseau Informatique
      ├─ Réseau local (LAN), serveur/box
      ├─ Adresse IP (IPv4), Nom de domaine (DNS)
      ├─ Connexion filaire (Ethernet RJ45)
      └─ Connexion sans fil (WiFi, normes, sécurité)

6. Bullets de Révision Rapide

• Matériel = partie physique séparée du logiciel.
• Carte mère connecte processeur, mémoire, périphériques.
• Processeur : fréquence en GHz, multi-cœurs, mémoire cache importante.
• Mémoire cache accélère le CPU, RAM volatile = mémoire vive.
• ROM = mémoire morte, non volatile, contient BIOS.
• Disque dur = mémoire de masse, stockage long terme (To).
• Carte graphique : intégrée pour bureautique, dédiée pour 3D/gaming.
• Octet = 8 bits, codes 256 valeurs, unité de stockage et transfert.
• USB standard universel, évolutions 1.0 à USB4 (jusqu’à 40 Gbit/s).
• VGA = format vidéo analogique, 15 broches, bleu.
• DVI = format numérique, 29 broches, blanc.
• HDMI = image + son, débits élevés, supporte HD et 4K.
• Bluetooth = communication sans fil 2,4 GHz, remplace certains câbles.
• OS gère utilisation ressources, multitâche, sécurité, pilotes.
• Unix et variantes : Linux, macOS ; Windows très polyvalent.
• Android basé sur noyau Linux, iOS dérivé de macOS.
• Réseau local (LAN) et Internet connectés via box/serveur.
• Adresse IPv4 = 32 bits, notation décimale 4 x 8 bits.
• Noms de domaine plus lisibles que l’IP, résolus par DNS.
• Ethernet RJ45 = connexion filaire fiable et sécurisée.
• WiFi = connexion sans fil pratique mais vulnérable, protégé par mot de passe.
• Fibre optique = débits jusqu’à 1 Gbit/s, plus rapide que WiFi.