En 1946, le mathématicien hongrois John (Johann) von NEUMANN (1903-1957), expatrié aux Etats-Unis, imagine la structure des calculateurs modernes dits à programme enregistré. Le programme est considéré comme susceptible d'être lui-même l'objet d'un traitement avant ou pendant son exécution tout comme des données de calcul.
Cette invention entraîna une augmentation considérable des possibilités et de la puissance des calculateurs. Elle permettait entre autres le développement de l'algorithmique moderne fondée sur des séquences de programmes alternatives et le calcul d'instructions.
Suivant le principe de von NEUMANN, le stockage du programme dans la mémoire centrale du calculateur permet des sauts et des renvois dans le déroulement des instructions.
Depuis, la structure, dite de von NEUMANN, domine l'architecture des machines modernes que l'on nomme des machines universelles à traiter l'information ou ordinateurs. Ces machines sont dites universelles parce qu'un même ordinateur pourra être utilisé pour traiter des problèmes scientifiques, administratifs et comptables, des problèmes de gestion, de contrôle, de simulation etc.
Le mot français ordinateur [angl. Computer; all. Rechner] a été inventé par le philologue Jacques PERRET à l'initiative d'IBM France. L'Académie Française a adopté la définition suivante du mot ordinateur:
"Machine automatique qui permet d'effectuer dans le cadre de programmes de structures préétablies des ensembles d'opérations arithmétiques et logiques à des fins scientifiques, administratives et comptables."
Cette définition peut se compléter ainsi :
"Machine algorithmique conçue pour recevoir de l'information, la mémoriser, la traiter et en restituer tout ou partie de ses éléments transformés, l'ordinateur est un assemblage de matériels [angl. Hardware] spécialisés dans ces différentes fonctions, et nécessite pour son fonctionnement un ensemble de programmes de base (logiciels) [angl. Software] comprenant essentiellement un système d'exploitation [angl. Operating System (OS); all. Betriebssystem], des compilateurs [angl. Compiler; all. Übersetzer] et des programmes de service [angl. Tools; all. Dienstprogramme]."
D'une manière générale, un ordinateur se compose
• d'une unité centrale,
• d'une unité de contrôle, et
• des unités périphériques, (voir figure 3.1).
Figure 3.1 Unités fonctionnelles d'un ordinateur
¨ L'unité centrale [angl. Central Processing Unit; all. Zentraleinheit] est la partie de l'ordinateur où sont exécutées les instructions des programmes et réalisées les opérations arithmétiques (+, -, *, /) et logiques (OR, AND, NOT). Elle comprend généralement trois composantes essentielles:
• le processeur [angl. main processor; all. Zentralprozessor], encore appelé unité de traitement ou unité arithmétique et logique [angl. Arithmetic Logic Unit (ALU); all. Arithmetisch-logische Einheit (Rechenwerk)]. Cette partie de l'unité centrale effectue les traitements arithmétiques et logiques;
• la mémoire centrale [angl. main memory; all. Zentralspeicher], qui est une mémoire à accès direct et à temps d'accès faible. On y stocke le ou les programmes en cours d'exécution et les données en cours de traitement. Elle est subdivisée en deux parties :
• la mémoire ROM [angl. Read Only Memory; all. Nur-Lese-Speicher], qui est une mémoire morte permanente dont le contenu ne peut être effacé et réécrit ordinairement par programme. En général de faible capacité, mais de très grande fiabilité et d'accès très rapide, cette mémoire contient dès la mise au point de l'ordinateur le savoir nécessaire au bon fonctionnement de la machine comme par exemple le système d'exploitation, le langage de programmation dont va se servir l'utilisateur pour communiquer avec la machine etc.
• la mémoire RAM [angl. Random Access Memory; all. Schreib-Lese-Speicher], qui est une mémoire vive à accès direct à l'opposition de la mémoire à accès séquentiel comme par exemple une bande magnétique ou une cassette. Cette partie de la mémoire centrale est à la disposition de l'utilisateur, mais elle n'est pas permanente, c'est-à-dire, elle est effacée dès la coupure du courant.
Techniquement parlant, l'unité centrale est souvent définie par l'association des unités de mémoire, de traitement et de commande. Une discussion relative à la position physique de l'unité de commande est sans intérêt ici.
¨ Les unités périphériques [angl. Peripherical Units; all. Periphere Einheiten], encore appelées la pE9‚riphérie, sont externes à l'ordinateur et connectées uniquement à la mémoire centrale de la machine. L'information est donc toujours stockée en mémoire avant d'être manipulée par le processeur. L'ensemble des unités périphériques est formé des:
• unités d'entrée/sortie [angl. Input/Output Devices; all. Ein/Ausgabe Einheiten] dont voici les plus utilisées actuellement:
- claviers,
- lecteurs optiques,
- modems,
- terminaux,
- imprimantes,
- tables traçantes (plotter),
- synthétiseurs de son et d'images,
etc.
• mémoires auxiliaires externes [all. Hilfsspeicher] parmi lesquelles on distingue en pratique:
Þ les mémoires à accès direct comme par exemple les unités de disques magnétiques ou les disquettes,
Þ les mémoires à accès séquentiel comme par exemple les bandes magnétiques ou les cassettes.
¨ L'unité de commande [angl. Control Unit (CU); all. Steuerwerk (Leitwerk)] est responsable de la coordination du fonctionnement des diverses unités, en particulier
Þ de l'interprétation des instructions,
Þ de la commande de la succession des opérations,
Þ du positionnement des circuits de l'ordinateur, y compris ceux des unitE9‚s périphériques.
Termes techniques
• algorithmique moderne
• logiciel
• matériel
• mémoire auxiliaire externe
• mémoire centrale
• mémoire RAM
• mémoire ROM
• ordinateur
• processeur
• unité arithmétique et logique
• unité centrale
• unité de commande
• unité de contrôle
• unité de traitement
• unité périphérique
• unité d'entrée/sortie
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