L'Informatique : La donnée et sa transmission et sa présentation au coeur de l'information

Breve histoire

L'informatique est un domaine fraîchement développé même s'il trouve ses origines dans l'antiquité avec la cryptographie (ou dans la machine à calculer de Blaise Pascal, au XVIIe siècle). 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.
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, etc.) a entraîné une diffusion de l'informatique dans toutes les couches de l'économie comme de la vie de tous les jours.

L'informatique, dans son essence, est la science du traitement automatique de l'information. Sa base fondamentale réside dans la manipulation des données. Pour bien comprendre cette discipline, il est crucial de faire la distinction entre une donnée et une information.

De la donnée à l'information

Une donnée est un élément brut, une mesure, un fait isolé qui n'a pas de signification intrinsèque en soi. Par exemple, "25", "Paris", "01/01/2025" sont des données.
L'information, quant à elle, est le résultat du traitement, de l'organisation et de la mise en contexte de ces données. Elle donne un sens aux données brutes en les analysant, les structurant ou les interprétant, permettant ainsi de comprendre une situation ou de prendre des décisions éclairées. Ainsi, "La température à Paris le 1er janvier 2025 était de 25 degrés Celsius" est une information.

L'informatique, à travers ses divers outils et techniques, permet de :

• Récolter des données (par la saisie, des capteurs, etc.).
• Enregistrer ces données (dans des bases de données, des fichiers).
• Manipuler, transformer et filtrer les données brutes.
• Présenter le résultat de ces traitements sous une forme compréhensible et utile.

La Finalité de l'Informatique du point de vue de l'Utilisateur final

L'objectif ultime de l'informatique, du point de vue de l'utilisateur final, est de lui fournir des services et des outils qui facilitent l'accès à l'information, la communication, l'apprentissage et le divertissement. Voici quelques-uns des buts globaux des utilisateurs :

Faire des calculs

A la base de l'informatique se place les mathématiques et son besoin de résoudre des calculs et des équations. Que cela soit pour le codage et décodages de messages secret pendant les guerres, ou bien pour les besoins de la recherche scientifiques.

S'informer

L'informatique est un canal majeur pour l'accès à l'information. Qu'il s'agisse des actualités, des résultats sportifs ou électoraux, ou de la météo, les données sont collectées par des agences de presse, des journalistes ou des personnes sur le terrain. Elles sont ensuite filtrées par catégories, résumées et présentées avec un contexte et des explications. C'est à ce stade que ces données brutes se transforment en informations pertinentes pour l'utilisateur.

Apprendre et se former

L'informatique a révolutionné l'accès à l'éducation et à la formation. Tutoriels, cours en ligne, présentations interactives... Les données sont créées par les formateurs ou récupérées dans des bibliothèques numériques. Elles sont adaptées au public visé, résumées et reformulées pour se transformer en informations didactiques, finalement présentées de manière structurée.

Se divertir

L'informatique est le pilier de l'industrie du divertissement numérique. Films, séries télévisées, musique, spectacles... Toutes ces œuvres sont des données qui sont stockées sur des serveurs et diffusées via des plateformes, permettant aux utilisateurs d'y accéder instantanément.

Effectuer des démarches administratives

L'informatisation des services publics a simplifié de nombreuses démarches. Les données sont saisies par le public, enregistrées dans des fichiers et des bases de données pour être consultées ultérieurement à des fins de contrôle ou de traitement. La compilation et le croisement de ces données sur une personne permettent de déduire des informations cruciales pour l'administration.

Vérifier une information ou répondre à une question

L'informatique, notamment via les moteurs de recherche, est un outil essentiel pour la vérification des faits et la recherche de réponses. Les utilisateurs peuvent interroger de vastes bases de données d'informations pour confirmer une donnée ou obtenir une explication.

Le Schéma Général d'un calcul mathématique éxecuté par un ordinateur

Pour représenter le processus de traitement d'une donnée par un ordinateur, voici une description structurée du schéma fonctionnel et du processus suivi :

1. Les données sont saisies via l'unité d'entrée : Unité d'entrée : réception des données brutes (ex : clic de souris, clavier).
2. Elles sont stockées dans la mémoire principale Mémoire principale : stockage temporaire des données entrantes.
3. L'Unité de controle (UC) contrôle le transfert des données vers l'Unité arithmétique et logique (ALU) : Unité de contrôle (UC) : dirige le flux des données et contrôle le traitement.
4. L'ALU effectue le calcul ou la manipulation nécessaire : Unité arithmétique et logique (ALU) : effectue les opérations arithmétiques et logiques sur les données.
5. Les résultats sont renvoyés dans la mémoire principale. : Mémoire principale (réutilisée) : stocke les données traitées.
6. L'unité de sortie affiche ou transmet le résultat : Unité de sortie : affiche ou transmet le résultat final (écran, imprimante, haut-parleurs).

Voici un schéma illustrant ces étapes :

Le Schéma Général d'une Application ou d'un Site Web

Le fonctionnement d'une application ou d'un site web illustre parfaitement le cycle de vie de l'information :

1. Récupération des données : Elles peuvent être saisies par le créateur du site, achetées à des fournisseurs ou collectées sur d'autres sources.
2. Filtrage : Les données sont traitées pour supprimer tout contenu inapproprié (violent, pornographique, etc.), en fonction du public cible du site.
3. Adaptation et modification : Le contenu est ajusté (longueur des articles, des vidéos), des commentaires ou des explications peuvent être ajoutés, et il est souvent traduit pour s'adapter à la langue du public visé.
4. Présentation du résultat : L'information, maintenant raffinée et contextualisée, est présentée à l'utilisateur de manière claire et accessible.

schéma illustrant ces étapes :

En somme, l'informatique est bien plus qu'une simple technologie ; c'est un ensemble de disciplines qui donnent vie aux données brutes pour les transformer en informations utiles et intelligibles, au service de nos besoins quotidiens.

Le codage de l'information

Avant d'être traitée, une information doit être transformée en données exploitables par l'ordinateur, sans quoi il ne pourra pas en faire quoi que ce soit. Eh bien, sachez qu'elles sont stockées… avec des nombres. Toute donnée n'est qu'un ensemble de nombres structuré pour être compréhensible par l'ordinateur : on dit que les données sont codées par des nombres.

La machine a calculer

Il suffit d'utiliser une machine à calculer pour manipuler ces nombres, et donc sur les données. Une simple machine à calculer devient une machine à traiter de l'information. Aussi bizarre que cela puisse paraitre, un ordinateur n'est qu'une sorte de grosse calculatrice hyper-performante. Mais comment faire la correspondance entre ces nombres et du son, du texte, ou toute autre forme d'information ?

Représentation des données

Toute information présente dans un ordinateur est décomposée en petites informations de base, chacune représentée par un nombre. Par exemple, le texte sera décomposé en caractères (des lettres, des chiffres, ou des symboles). Pareil pour les images, qui sont décomposées en pixels, eux-mêmes codés par un nombre. Même chose pour la vidéo, qui n'est rien d'autre qu'une suite d'images affichées à intervalles réguliers. La façon dont un morceau d'information (lettre ou pixel, par exemple) est représenté avec des nombres est définie par ce qu'on appelle un codage, parfois appelé improprement encodage. Ce codage va attribuer un nombre à chaque morceau d'information.

Codage ou encodage des données

Comme énoncé ci-dessus, l'informatique est le traitement automatisé de données par un appareil électronique. La conversion de ces informations en suite de nombres pose la question du format des données, du codage et des formats normalisés.

L'encodage des données est un processus qui consiste à transformer des informations, comme des lettres ou des caractères, en un format que l'ordinateur peut comprendre et traiter facilement.
Tout dans un ordinateur est stocké sous forme de bits (0 ou 1). Ces bits sont regroupés en octets (8 bits), qui permettent de représenter des caractères. Ces encodages (et décodages) sont fait suivant des normes (appelé aussi formats d'encodage) et des algorithmes. C'est eux qui donne les regles de traduction.

Attention: Il faut différencier une norme de codage et un format de fichier :

• Une norme de codage (ou format d'encodage) indique simplement la façon dont les données sont représentées.
• Le format de fichier concerne la structure globale, l'organisation et la syntaxe du contenu. Il ajoute des indications sur la structure, la sémantique et les règles d’interprétation du contenu. Il inclut d'autres parametres, tel que la compression des données, une largeur, une hauteur (pour les images), etc...

Données ou informations : in fine, l'ordinateur manipule des chiffres et des nombres, mais ces derniers peuvent représenter divers types d'informations :

• Des nombres dans le cas de calculs scientifiques ou comptables ;
• un texte, des lettres (caractères) que l'on peut mettre en forme avec un traitement de texte, imprimer, envoyer par courrier électronique ;
  • Exemple de norme d'encodage = ASCII ou Unicode (et ces différents algorithmes tel que UTF-8, UTF-16). Pour coder un texte, il suffit d'associé une lettre à un nombre. Par exemple le format ASCII fournit une table de correspondance. Chaque lettre et chaque caractere correspond à un code. Ex: 'A' = 65
    
• des images statiques (photographies) ou animées (vidéo), des hologrammes ;
  • Exemple de norme d'encodage = RGB
  • Le même principe peut être appliqué aux images : l'image est décomposée en morceaux de même taille qu'on appelle des pixels. L'image est ainsi vue comme un rectangle de pixels, avec une largeur et une longueur.
    Le nombre de pixels en largeur et en longueur définit la résolution de l'image : par exemple, une image avec 800 pixels de longueur et 600 en largeur. Il va de soi que plus cette résolution est grande, plus l'image sera fine et précise.
    
    
  • Chaque pixel a une couleur qui est codée par un ou plusieurs nombres entiers. D'ordinaire, la couleur d'un pixel est définie par un mélange des trois couleurs primaires rouge, vert et bleu. Par exemple, la couleur jaune est composée à 50 % de rouge et à 50 % de vert. Pour coder la couleur d'un pixel, il suffit de coder chaque couleur primaire avec un nombre entier : un nombre pour le rouge, un autre pour le vert et un dernier pour le bleu. Ce codage est appelé le codage RGB.
  • La norme RGB concerne la représentation des couleurs (comment les couleurs sont codées en valeurs numériques).
    Le format BMP est une structure de fichier qui peut contenir des données codées selon la norme RGB, mais il inclut également d’autres informations comme l’en-tête, la compression, etc.
    
• des sons , enregistrés ou bien fabriqués par l'ordinateur (synthétiseur), que ce soient des bruitages, de la musique ou de la parole ;
  • Exemple de norme d'encodage = MPEG-4 Audio
    

Exemple de conversion de données avec le langage Python

Du signal electrique à la donnée

Le Matériel

Une fois que l'on a compris l'idée de données et d'information (des façons de les mélanger, de les transformer, les modifier et les présenter), quel est le lien avec ce qu'on appelle 'Informatique' ? C'est la qu'entre en jeu les éléments qui permettent ces captures de donnés, ces modifications, son stockage et son affichage : le matériel et le logiciel.

Si l'on reprend les données brutes : comment les récupérer, les saisir, les capturer, les stocker et les afficher ? C'est le rôle du matériel informatique.

Le Premier Périmètre de l'Informatique : Le Matériel

Récupération / Capture

Le matériel de saisie et de capture permet de transformer le monde réel en données numériques. Cela comprend :

• Saisie de caractères et de dessins : Clavier, tablette graphique, scanner
• Enregistrement Vidéos : Caméra
• Enregistrement Images statique : Appareil photo
• Capture sonore : Microphones

Stockage des Données

Les données numériques doivent être stockées de manière persistante pour pouvoir être consultées et utilisées ultérieurement :

• Disques durs
• Cartes électroniques de stockage (Clés USB , MicroSD)

Transfert de Données

La communication et le partage des données entre différents systèmes ou utilisateurs sont rendus possibles par :

• Câbles réseau
• Carte réseau, Modem
• Antennes (3G, 4G, 5G ; Wifi ; Bluetooth ; Radio ; Infrarouge...)
• Routeurs
• Répartiteurs

Modification / Transformation des Données

Le cœur du traitement des données réside dans les circuits électroniques qui permettent d'exécuter un système d'exploitation, des programmes et des logiciels. Ces éléments clés sont :

• Microprocesseurs / CPU (Central Processing Unit)
• Mémoires rapides / ROM, RAM, Caches
• Modules de calcul / Chipset
• Gestionnaires d'entrées/Sorties / Drivers

Affichage

Une fois traitées, les informations doivent être présentées à l'utilisateur de manière compréhensible. Les dispositifs d'affichage incluent :

• Écran
• Projecteur Vidéo
• Laser
• Imprimante

Voici une image illustrant ces différentes catégories du matériel informatique :

L'interface avec l'Ordinateur

Les programmes de bas niveau dans l'informatique, notamment les pilotes de périphériques ou drivers, jouent un rôle essentiel dans la communication entre le système d'exploitation et le matériel connecté à un ordinateur.

Définition et rôle des pilotes de périphériques :

Un pilote informatique (driver en anglais), ou un pilote de périphérique (souvent abrégé en pilote), est un programme informatique destiné à permettre à un programme (souvent un système d'exploitation) d'interagir avec un périphérique. Il permet au système d'exploitation d'interagir avec le matériel en traduisant les requêtes logicielles en commandes compréhensibles par le matériel. En général, chaque périphérique a son propre pilote. Sans pilote, l'imprimante ou la carte graphique par exemple ne pourraient pas être utilisées.

Interface matériel et programmation de bas niveau :

Les pilotes ont un accès direct aux ressources matérielles, permettant un contrôle précis et efficace. Ils utilisent des langages de programmation de bas niveau, comme le langage C ou assembleur, pour accéder rapidement et directement aux instructions matérielles, ce qui est crucial pour la performance et la stabilité du système.

• Pilotes de périphériques de blocs (block drivers): gèrent les périphériques de stockage comme les disques durs.
• Pilotes de caractères (char drivers): gèrent les périphériques de flux de données comme les claviers ou souris.
• Pilotes virtuels: facilitent la virtualisation en permettant la communication entre périphériques virtuels et applications.

Les Grands Domaines de L'informatique

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Pilote_informatique
• https://media.geeksforgeeks.org
• https://www.provence7.com
• https://3.bp.blogspot.com
• https://www.larousse.fr
• www.aiplusinfo.com
• www.journaldunet.fr
• https://www.it-connect.fr/
• https://kerolp.amebaownd.com/
• https://gisgeography.com