Informatique

L'informatique est toute activité orientée vers un objectif nécessitant, bénéficiant ou créant des machines informatiques . Elle comprend l'étude et l'expérimentation de processus algorithmiques , ainsi que le développement de matériel et de logiciels. L'informatique comporte des aspects scientifiques, d'ingénierie, mathématiques, technologiques et sociaux. Les principales disciplines informatiques comprennent l' ingénierie informatique , l'informatique , la cybersécurité , la science des données , les systèmes d'information , les technologies de l'information et l'ingénierie logicielle .

Le terme informatique est également synonyme de comptage et de calcul . Autrefois, il était utilisé en référence à l'action effectuée par des machines à calculer mécaniques et, avant cela, aux ordinateurs humains .

L'histoire de l'informatique est plus longue que celle du matériel informatique et comprend l'histoire des méthodes conçues pour le papier et le crayon (ou pour la craie et l'ardoise) avec ou sans l'aide de tables. L'informatique est intimement liée à la représentation des nombres, bien que les concepts mathématiques nécessaires au calcul existaient avant les systèmes de numération . Le premier outil connu utilisé dans le calcul est l' abaque , et on pense qu'il a été inventé à Babylone entre 2700 et 2300 av. J.-C. Les abaques, de conception plus moderne, sont encore utilisés comme outils de calcul aujourd'hui.

La première proposition enregistrée pour l'utilisation de l'électronique numérique en informatique était l'article de 1931 « L'utilisation des thyratrons pour le comptage automatique à grande vitesse des phénomènes physiques » par CE Wynn-Williams . L'article de 1938 de Claude Shannon « Une analyse symbolique des circuits de relais et de commutation » a ensuite introduit l'idée d'utiliser l'électronique pour les opérations algébriques booléennes .

Le concept de transistor à effet de champ a été proposé par Julius Edgar Lilienfeld en 1925. John Bardeen et Walter Brattain , alors qu'ils travaillaient sous la direction de William Shockley aux Bell Labs , ont construit le premier transistor fonctionnel , le transistor à point de contact , en 1947. En 1953, l' Université de Manchester a construit le premier ordinateur transistorisé , le Manchester Baby . Cependant, les premiers transistors à jonction étaient des dispositifs relativement volumineux qui étaient difficiles à produire en masse, ce qui les limitait à un certain nombre d'applications spécialisées.

En 1957, Frosch et Derick ont ​​pu fabriquer les premiers transistors à effet de champ en dioxyde de silicium aux Bell Labs, les premiers transistors dans lesquels le drain et la source étaient adjacents à la surface. Par la suite, une équipe a démontré un MOSFET fonctionnel aux Bell Labs en 1960. Le MOSFET a permis de construire des circuits intégrés à haute densité , menant à ce que l'on appelle la révolution informatique ou la révolution des micro-ordinateurs .

Un ordinateur est une machine qui manipule des données selon un ensemble d'instructions appelé programme informatique . Le programme a une forme exécutable que l'ordinateur peut utiliser directement pour exécuter les instructions. Le même programme, sous sa forme de code source lisible par l'homme , permet à un programmeur d'étudier et de développer une séquence d'étapes appelée algorithme . Étant donné que les instructions peuvent être exécutées sur différents types d'ordinateurs, un seul ensemble d'instructions source se convertit en instructions machine en fonction du type de processeur .

Le processus d'exécution exécute les instructions d'un programme informatique. Les instructions expriment les calculs effectués par l'ordinateur. Elles déclenchent des séquences d'actions simples sur la machine exécutante. Ces actions produisent des effets selon la sémantique des instructions.

Le matériel informatique comprend les parties physiques d'un ordinateur, notamment l' unité centrale de traitement , la mémoire et les entrées/sorties . La logique de calcul et l'architecture informatique sont des sujets clés dans le domaine du matériel informatique.

Un logiciel informatique, ou simplement un logiciel , est un ensemble de programmes informatiques et de données associées, qui fournit des instructions à un ordinateur. Le logiciel fait référence à un ou plusieurs programmes informatiques et aux données stockées dans la mémoire de l'ordinateur. Il s'agit d'un ensemble de programmes, de procédures, d'algorithmes, ainsi que de sa documentation concernant le fonctionnement d'un système de traitement de données. Le logiciel de programme exécute la fonction du programme qu'il implémente, soit en fournissant directement des instructions au matériel informatique, soit en servant d'entrée à un autre logiciel. Le terme a été inventé pour contraster avec l'ancien terme matériel (qui signifie dispositifs physiques). Contrairement au matériel, le logiciel est intangible.

Le terme « logiciel » est également parfois utilisé dans un sens plus étroit, c'est-à-dire uniquement comme logiciel d'application.

Les logiciels système, ou logiciels systèmes, sont des logiciels informatiques conçus pour faire fonctionner et contrôler le matériel informatique et pour fournir une plate-forme pour l'exécution de logiciels d'application. Les logiciels système comprennent les systèmes d'exploitation , les logiciels utilitaires , les pilotes de périphériques , les systèmes Windows et les micrologiciels . Les outils de développement fréquemment utilisés tels que les compilateurs , les éditeurs de liens et les débogueurs sont classés comme logiciels système. Les logiciels système et les intergiciels gèrent et intègrent les capacités d'un ordinateur, mais ne les appliquent généralement pas directement à l'exécution de tâches qui profitent à l'utilisateur, contrairement aux logiciels d'application.

Un logiciel d'application, également connu sous le nom d' application ou d' app , est un logiciel informatique conçu pour aider l'utilisateur à effectuer des tâches spécifiques. Les exemples incluent les logiciels d'entreprise , les logiciels de comptabilité , les suites bureautiques , les logiciels graphiques et les lecteurs multimédias . De nombreux programmes d'application traitent principalement de documents . Les applications peuvent être fournies avec l'ordinateur et son logiciel système, ou peuvent être publiées séparément. Certains utilisateurs sont satisfaits des applications fournies et n'ont jamais besoin d'installer d'applications supplémentaires. Le logiciel système gère le matériel et sert l'application, qui à son tour sert l'utilisateur.

Les logiciels d'application utilisent la puissance d'une plate-forme informatique ou d'un logiciel système particulier pour un objectif particulier. Certaines applications, comme Microsoft Office , sont développées en plusieurs versions pour plusieurs plates-formes différentes ; d'autres ont des exigences plus précises et sont généralement désignées par la plate-forme sur laquelle elles s'exécutent. Par exemple, une application de géographie pour Windows ou une application Android pour l'éducation ou les jeux Linux . Les applications qui ne s'exécutent que sur une seule plate-forme et augmentent l'attrait de cette plate-forme en raison de la popularité de l'application, sont connues sous le nom d'applications phares .

Un réseau informatique, souvent appelé simplement réseau, est un ensemble de composants matériels et d'ordinateurs interconnectés par des canaux de communication qui permettent le partage de ressources et d'informations. Lorsqu'au moins un processus d'un appareil est capable d'envoyer ou de recevoir des données vers ou depuis au moins un processus résidant dans un appareil distant, les deux appareils sont dits faire partie d'un réseau. Les réseaux peuvent être classés en fonction d'une grande variété de caractéristiques telles que le support utilisé pour transporter les données, le protocole de communication utilisé, l'échelle, la topologie et la portée organisationnelle.

Les protocoles de communication définissent les règles et les formats de données pour l'échange d'informations dans un réseau informatique et fournissent la base de la programmation réseau . Un protocole de communication bien connu est Ethernet , une norme de couche matérielle et de liaison omniprésente dans les réseaux locaux . Un autre protocole courant est la suite de protocoles Internet , qui définit un ensemble de protocoles pour la mise en réseau, c'est-à-dire pour la communication de données entre plusieurs réseaux, le transfert de données d'hôte à hôte et les formats de transmission de données spécifiques à l'application.

Les réseaux informatiques sont parfois considérés comme une sous-discipline du génie électrique , des télécommunications, de l'informatique , des technologies de l'information ou de l'ingénierie informatique , car ils reposent sur l'application théorique et pratique de ces disciplines.

L'Internet est un système mondial de réseaux informatiques interconnectés qui utilisent la suite de protocoles Internet standard (TCP/IP) pour servir des milliards d'utilisateurs. Cela comprend des millions de réseaux privés, publics, universitaires, commerciaux et gouvernementaux, dont la portée varie du local au mondial. Ces réseaux sont reliés par un large éventail de technologies de réseautage électronique, sans fil et optique. L'Internet transporte une vaste gamme de ressources et de services d'information, tels que les documents hypertextes interconnectés du World Wide Web et l' infrastructure de prise en charge du courrier électronique.

La programmation informatique est le processus d'écriture, de test, de débogage et de maintenance du code source et de la documentation des programmes informatiques. Ce code source est écrit dans un langage de programmation , qui est un langage artificiel souvent plus restrictif que les langages naturels , mais facilement traduisible par l'ordinateur. La programmation est utilisée pour invoquer un comportement souhaité (personnalisation) de la machine.

L'écriture d'un code source de haute qualité nécessite une connaissance à la fois du domaine de l'informatique et du domaine dans lequel l'application sera utilisée. Les logiciels de la plus haute qualité sont donc souvent développés par une équipe d'experts du domaine, chacun étant spécialisé dans un domaine de développement. Cependant, le terme programmeur peut s'appliquer à une gamme de qualité de programme, du hacker au contributeur open source en passant par le professionnel. Il est également possible qu'un seul programmeur effectue la plupart ou la totalité de la programmation informatique nécessaire pour générer la preuve de concept permettant de lancer une nouvelle application révolutionnaire .

Un programmeur, programmeur informatique ou codeur est une personne qui écrit des logiciels informatiques. Le terme programmeur informatique peut désigner un spécialiste dans un domaine de la programmation informatique ou un généraliste qui écrit du code pour de nombreux types de logiciels. Celui qui pratique ou professe une approche formelle de la programmation peut également être connu sous le nom d'analyste programmeur. Le langage informatique principal d'un programmeur ( C , C++ , Java , Lisp , Python , etc.) est souvent préfixé aux titres ci-dessus, et ceux qui travaillent dans un environnement Web préfixent souvent leurs titres par Web . Le terme programmeur peut être utilisé pour désigner un développeur de logiciels , un ingénieur logiciel , un informaticien ou un analyste de logiciels . Cependant, les membres de ces professions possèdent généralement d'autres compétences en ingénierie logicielle, au-delà de la programmation.

L'industrie informatique est composée d'entreprises impliquées dans le développement de logiciels informatiques, la conception de matériel informatique et d'infrastructures de réseaux informatiques , la fabrication de composants informatiques et la fourniture de services informatiques, y compris l'administration et la maintenance des systèmes .

L'industrie du logiciel comprend les entreprises qui se consacrent au développement , à la maintenance et à la publication de logiciels. L'industrie comprend également les services de logiciels , tels que la formation , la documentation et le conseil.

L'ingénierie informatique est une discipline qui intègre plusieurs domaines de l'ingénierie électrique et de l'informatique nécessaires au développement du matériel et des logiciels informatiques. Les ingénieurs informaticiens ont généralement une formation en ingénierie électronique (ou génie électrique ), en conception de logiciels et en intégration matériel-logiciel, plutôt qu'en simple ingénierie logicielle ou en ingénierie électronique. Les ingénieurs informaticiens sont impliqués dans de nombreux aspects matériels et logiciels de l'informatique, de la conception de microprocesseurs individuels , d'ordinateurs personnels et de superordinateurs à la conception de circuits . Ce domaine de l'ingénierie comprend non seulement la conception du matériel dans son propre domaine, mais également les interactions entre le matériel et le contexte dans lequel il fonctionne.

L'ingénierie logicielle est l'application d'une approche systématique, disciplinée et quantifiable à la conception, au développement, à l'exploitation et à la maintenance de logiciels, ainsi que l'étude de ces approches. C'est-à-dire l'application de l'ingénierie aux logiciels. Il s'agit de l'acte d'utiliser des connaissances pour concevoir, modéliser et mettre à l'échelle une solution à un problème. La première référence à ce terme est la Conférence de l'OTAN sur l'ingénierie logicielle de 1968 , et était destinée à susciter une réflexion sur la crise logicielle perçue à l'époque. Le développement de logiciels , un terme largement utilisé et plus générique, ne subsume pas nécessairement le paradigme de l'ingénierie. Les concepts généralement acceptés de l'ingénierie logicielle en tant que discipline d'ingénierie ont été spécifiés dans le Guide du corpus de connaissances en ingénierie logicielle (SWEBOK). Le SWEBOK est devenu une norme internationalement acceptée dans la norme ISO/IEC TR 19759:2015.

L'informatique ou science informatique (abrégé CS ou Comp Sci) est l' approche scientifique et pratique du calcul et de ses applications. Un informaticien se spécialise dans la théorie du calcul et la conception de systèmes informatiques.

Ses sous-domaines peuvent être divisés en techniques pratiques pour sa mise en œuvre et son application dans les systèmes informatiques , et en domaines purement théoriques. Certains, comme la théorie de la complexité computationnelle , qui étudie les propriétés fondamentales des problèmes de calcul , sont très abstraits, tandis que d'autres, comme l'infographie , mettent l'accent sur les applications du monde réel. D'autres se concentrent sur les défis de la mise en œuvre des calculs. Par exemple, la théorie des langages de programmation étudie les approches de description des calculs, tandis que l'étude de la programmation informatique étudie l'utilisation des langages de programmation et des systèmes complexes . Le domaine de l'interaction homme-machine se concentre sur les défis à relever pour rendre les ordinateurs et les calculs utiles, utilisables et universellement accessibles aux humains.

Le domaine de la cybersécurité concerne la protection des systèmes et des réseaux informatiques. Cela comprend la confidentialité des informations et des données , la prévention des interruptions de services informatiques et la prévention du vol et des dommages causés au matériel, aux logiciels et aux données.

La science des données est un domaine qui utilise des outils scientifiques et informatiques pour extraire des informations et des connaissances à partir de données, en raison du volume et de la disponibilité croissants des données. L'exploration de données , le big data , les statistiques, l'apprentissage automatique et l'apprentissage profond sont tous étroitement liés à la science des données.

Les systèmes d'information (SI) sont l'étude des réseaux complémentaires de matériel et de logiciel (voir technologies de l'information) que les personnes et les organisations utilisent pour collecter, filtrer, traiter, créer et distribuer des données . Le Computing Careers de l' ACM décrit les SI comme :

« La majorité des programmes de licence en informatique sont dispensés dans des écoles de commerce. Toutefois, ils peuvent porter des noms différents, comme systèmes d'information de gestion, systèmes d'information informatique ou systèmes d'information commerciale. Tous les diplômes en informatique combinent des sujets commerciaux et informatiques, mais l'accent mis sur les questions techniques et organisationnelles varie selon les programmes. Par exemple, les programmes diffèrent considérablement en termes de quantité de programmation requise. »

L'étude des SI relie les affaires et l'informatique , en utilisant les fondements théoriques de l'information et du calcul pour étudier divers modèles commerciaux et processus algorithmiques associés au sein d'une discipline informatique. Le domaine des systèmes d'information informatique (CIS) étudie les ordinateurs et les processus algorithmiques, y compris leurs principes, leurs conceptions logicielles et matérielles, leurs applications et leur impact sur la société tandis que les SI mettent l'accent sur la fonctionnalité plutôt que sur la conception.

Les technologies de l'information (TI) désignent l'utilisation d'ordinateurs et d'équipements de télécommunication pour stocker, récupérer, transmettre et manipuler des données, souvent dans le contexte d'une entreprise. Le terme est couramment utilisé comme synonyme d'ordinateurs et de réseaux informatiques, mais englobe également d'autres technologies de distribution d'informations telles que la télévision et les téléphones. Plusieurs secteurs sont associés aux technologies de l'information, notamment le matériel informatique, les logiciels, l'électronique , les semi-conducteurs , Internet, les équipements de télécommunication , le commerce électronique et les services informatiques .

L'informatique basée sur l'ADN et l'informatique quantique sont des domaines de recherche actifs, tant pour le matériel informatique que pour les logiciels, comme le développement d' algorithmes quantiques . L'infrastructure potentielle des technologies futures comprend l'origami d'ADN sur photolithographie et les antennes quantiques pour le transfert d'informations entre les pièges à ions. En 2011, les chercheurs avaient intriqué 14 qubits . Les circuits numériques rapides , notamment ceux basés sur les jonctions Josephson et la technologie quantique à flux unique rapide , deviennent de plus en plus réalisables avec la découverte des supraconducteurs à l'échelle nanométrique .

Les dispositifs à fibre optique et photonique (optique), qui ont déjà été utilisés pour transporter des données sur de longues distances, commencent à être utilisés par les centres de données, de même que les composants de mémoire CPU et semi-conducteurs. Cela permet de séparer la RAM du CPU par des interconnexions optiques. IBM a créé un circuit intégré avec traitement d'informations électronique et optique dans une seule puce. C'est ce qu'on appelle la nanophotonique intégrée CMOS (CINP). L'un des avantages des interconnexions optiques est que les cartes mères, qui nécessitaient auparavant un certain type de système sur puce (SoC), peuvent désormais déplacer les contrôleurs de mémoire et de réseau autrefois dédiés hors des cartes mères, en répartissant les contrôleurs sur le rack. Cela permet la standardisation des interconnexions de fond de panier et des cartes mères pour plusieurs types de SoC, ce qui permet des mises à niveau plus rapides des processeurs.

Un autre domaine de recherche est la spintronique . La spintronique peut fournir une puissance de calcul et un stockage, sans accumulation de chaleur. Des recherches sont en cours sur les puces hybrides, qui combinent la photonique et la spintronique. Des recherches sont également en cours sur la combinaison de la plasmonique , de la photonique et de l'électronique.

Le cloud computing est un modèle qui permet l'utilisation de ressources informatiques, telles que des serveurs ou des applications, sans qu'il soit nécessaire d'interagir avec le propriétaire de ces ressources et l'utilisateur final. Il est généralement proposé en tant que service, ce qui en fait un exemple de Software as a Service , Platforms as a Service et Infrastructure as a Service , selon les fonctionnalités proposées. Ses principales caractéristiques comprennent l'accès à la demande, un accès réseau étendu et la capacité d'évolutivité rapide. Il permet aux utilisateurs individuels ou aux petites entreprises de bénéficier d' économies d'échelle .

L'un des domaines d'intérêt de ce domaine est son potentiel de soutien à l'efficacité énergétique. Permettre à des milliers d'instances de calcul de se produire sur une seule machine au lieu de milliers de machines individuelles pourrait contribuer à économiser de l'énergie. Cela pourrait également faciliter la transition vers une source d'énergie renouvelable, car il suffirait d'alimenter une ferme de serveurs avec de l'énergie renouvelable, plutôt que des millions de foyers et de bureaux.

Cependant, ce modèle informatique centralisé pose plusieurs problèmes, notamment en matière de sécurité et de confidentialité. La législation actuelle ne protège pas suffisamment les utilisateurs contre les entreprises qui gèrent mal leurs données sur leurs serveurs. Cela laisse entrevoir la possibilité de nouvelles réglementations législatives sur le cloud computing et les entreprises technologiques.

L'informatique quantique est un domaine de recherche qui réunit les disciplines de l'informatique, de la théorie de l'information et de la physique quantique. Bien que l'idée de l'information en tant que partie de la physique soit relativement nouvelle, il semble y avoir un lien étroit entre la théorie de l'information et la mécanique quantique. Alors que l'informatique traditionnelle fonctionne sur un système binaire de uns et de zéros, l'informatique quantique utilise des qubits . Les qubits sont capables d'être en superposition, c'est-à-dire dans les deux états de un et de zéro, simultanément. Ainsi, la valeur du qubit n'est pas comprise entre 1 et 0, mais change en fonction du moment où il est mesuré. Cette caractéristique des qubits est connue sous le nom d' intrication quantique et constitue l'idée centrale de l'informatique quantique qui permet aux ordinateurs quantiques d'effectuer des calculs à grande échelle. L'informatique quantique est souvent utilisée pour la recherche scientifique dans les cas où les ordinateurs traditionnels n'ont pas la puissance de calcul pour effectuer les calculs nécessaires, comme dans la modélisation moléculaire . Les grosses molécules et leurs réactions sont bien trop complexes pour être calculées par les ordinateurs traditionnels, mais la puissance de calcul des ordinateurs quantiques pourrait fournir un outil pour effectuer de tels calculs.