Logiciel

Un système informatique est composé de deux parties qui travaillent ensemble.

• Le matériel 硬件 est les parties physiques 物理 de l'ordinateur — les composants que vous pouvez toucher. Exemples : le CPU, la mémoire, le clavier, l'écran et le disque dur.
• Le logiciel 软件 est les programmes 程序 qui contrôlent l'ordinateur et disent au matériel quoi faire.

Le matériel ne peut rien faire d'utilisable tout seul. Le logiciel a besoin de matériel pour s'exécuter. Les deux sont nécessaires.

Le logiciel est divisé en deux types.

System software

Le system software 系统软件 contrôle l'ordinateur lui-même et fournit une base pour que d'autres programmes puissent s'y exécuter. Exemples :

• operating system 操作系统 (voir ci-dessous) ;
• compiler 编译器 et linker 链接器 (outils qui transforment les programmes en une forme exécutable par l'ordinateur) ;
• device driver 设备驱动程序 — logiciel qui permet au système d'exploitation de contrôler un composant matériel ;
• utility software 实用程序 — petits outils qui entretiennent l'ordinateur (par exemple anti-virus, sauvegarde, nettoyage de disque).

Sous le système d'exploitation se trouve le firmware 固件 – logiciel stocké définitivement sur ROM ou flash qui s'exécute dès que l'ordinateur est allumé. Le BIOS et le bootloader 引导程序 sont du firmware : ils testent le matériel puis chargent le système d'exploitation. Ainsi, les couches s'empilent hardware → firmware → operating system → application software, chacune s'exécutant sur la couche inférieure.

Logiciel d'application

Le application software 应用软件 permet à l'utilisateur d'accomplir une tâche utile. Exemples :

• word processing 文字处理 software (rédaction de documents) ;
• spreadsheet 电子表格 software (travail avec des nombres dans une grille) ;
• database management system 数据库管理系统 (stockage et recherche de données) ;
• web browser 网页浏览器 (affichage de pages web).

Un système d'exploitation (OS) est le principal système logiciel. Il contrôle tout l'ordinateur et permet au matériel, au logiciel applicatif et à l'utilisateur de travailler ensemble. Sans OS, l'ordinateur est très difficile à utiliser.

L'OS remplit de nombreux rôles :

• gérer les fichiers — sauvegarder, ouvrir, nommer, déplacer et supprimer des fichiers ;
• gérer les interruptions (voir ci-dessous) ;
• fournir une interface utilisateur 用户界面 afin que l'utilisateur puisse contrôler l'ordinateur ;
• gérer la mémoire — décider ce qui est conservé dans la RAM et où ;
• gérer les périphériques 外围设备和 leurs pilotes — contrôler des appareils comme les imprimantes ;
• gérer le multitasking 多任务处理 — permettre à plusieurs programmes de s'exécuter simultanément ;
• fournir une plateforme 平台 pour exécuter le logiciel applicatif ;
• gérer la sécurité — comptes utilisateurs, mots de passe et droits d'accès.

Une interruption 中断 est un signal envoyé au processeur 处理器 pour lui indiquer qu'il doit prêter attention à quelque chose maintenant.

Une interruption peut provenir de trois sources :

• matériel — par exemple une touche est pressée, ou une imprimante manque de papier ;
• logiciel — par exemple un programme essaie de diviser par zéro ;
• l'utilisateur — par exemple l'utilisateur appuie sur une touche "annuler".

Lorsqu'une interruption arrive, le processeur stoppe ce qu'il est en train de faire, sauvegarde son emplacement, et traite (gère) l'interruption. Une fois celle-ci traitée, il retourne à ce qu'il faisait auparavant. Cela permet à l'ordinateur de réagir rapidement aux événements importants.

Tous les ordinateurs traitent les données en utilisant le central processing unit 中央处理器 (CPU). Pour faire travailler le CPU, les gens écrivent des programs dans un programming language 编程语言. Il existe deux sortes.

High-level languages

Un langage de haut niveau 高级语言 est écrit avec des mots qui ressemblent un peu à l'anglais (par exemple Python). Il permet :

• d'être facile à lire, écrire et corriger par les humains;
• d'être indépendant de l'ordinateur — le même programme peut s'exécuter sur différents types d'ordinateurs.

Langages de bas niveau

Un langage de bas niveau 低级语言 est proche de ce que le matériel utilise réellement. Il comprend :

• le code machine 机器码 — instructions écrites en binaire (0 et 1), exécutées directement par le CPU;
• le langage assembleur 汇编语言 — code machine écrit avec des codes mots courts (mnémoniques) au lieu du binaire.

Un langage de bas niveau est lié à un type de CPU spécifique 特定的, donc un programme écrit pour un CPU donné peut ne pas s'exécuter sur un autre. Il est utilisé lorsque le programmeur a besoin d'un contrôle total du matériel ou d'un code très rapide et compact.

Le CPU ne peut exécuter que du code machine. Un programme en langage de haut niveau doit d'abord être converti en code machine. Le logiciel qui effectue cette conversion est un traducteur 翻译程序. Il existe trois types : un compilateur et un interpréteur (pour le code de haut niveau), et un assembleur (pour le code de bas niveau).

Compilateur

Un compilateur traduit le programme entier en code machine avant son exécution. Une fois traduits, les codes machines peuvent être exécutés plusieurs fois sans avoir besoin de recompiler.

• la traduction a lieu une seule fois, en intégralité;
• il signale toutes les erreurs regroupées, à la fin de la traduction;
• le programme final s'exécute rapidement et ne nécessite pas la présence du compilateur pour tourner.

Interprète

Un interpréteur 解释器 traduit et exécute le programme ligne par ligne.

• il s'arrête à la première erreur rencontrée, ce qui facilite le débogage;
• le programme s'exécute plus lentement, car il est traduit à chaque lancement;
• l'interpréteur doit être présent à chaque exécution du programme.

Utilisez un compilateur lorsque vous souhaitez distribuer un programme final rapide. Utilisez un interpréteur lors de l'écriture et du test d'un programme pour repérer facilement les erreurs.

Assembleur

Un assembleur 汇编器 traduit un programme en langage assembleur de bas niveau (écrit avec des mnémoniques comme LDA, ADD) en code machine. Chaque mnémotechnique devient une instruction machine — une traduction directe un-à-un, contrairement à un compilateur ou un interpréteur qui traitent du code de haut niveau.

Exemple résolu. Une équipe écrit un programme. Durant le développement, elle souhaite identifier et corriger rapidement les erreurs ; lors du déploiement, elle veut que les clients l'exécutent vite sans voir le code source. Quel traducteur convient à chaque étape ? Pour le développement, utilisez un interpréteur : il traduit et exécute ligne par ligne et s'arrête à la première erreur, facilitant ainsi la localisation des fautes. Pour le déploiement, utilisez un compilateur : il traduit le programme entier une fois en code machine, qui s'exécute ensuite rapidement sans traducteur présent, et le client reçoit uniquement le fichier exécutable et non le code source. Les deux ne sont pas rivaux — nommez la phase et donnez la raison, car dire simplement « un compilateur est plus rapide » ne rapporte aucun point.

Un environnement de développement intégré 集成开发环境 (IDE) est un logiciel qui aide à écrire des programmes. Il regroupe divers outils utiles dans une même interface :

• non éditeur de code 代码编辑器 — pour taper votre programme;
• non environnement d'exécution 运行时环境 — pour lancer le programme et le tester;
• non traducteur — un compilateur ou un interpréteur pour convertir votre code en code machine;
• le diagnostic d'erreurs 错误诊断 — messages aidant à trouver et comprendre les fautes;
• l'auto-complétion 自动补全 et l'auto-correction 自动纠错 — l'IDE complète ou corrige le code au fur et à mesure de la frappe;
• le joli affichage 美化打印 — mise en forme propre avec couleurs et retraits pour faciliter la lecture.

• Le matériel (Hardware) désigne les composants physiques ; le logiciel (Software) désigne les programmes. Le logiciel système fait fonctionner l'ordinateur (Système d'exploitation, pilotes, utilitaires) ; le logiciel applicatif effectue une tâche pour l'utilisateur.
• Un compilateur traduit le programme entier d'un coup (le programme final s'exécute vite et toutes les erreurs sont signalées à la fin) ; un interpréteur traduit ligne par ligne (il s'arrête à la première erreur, s'exécute plus lentement et est requis à chaque lancement).
• Les langages de haut niveau sont proches de l'anglais et fonctionnent sur tout ordinateur ; les langages de bas niveau (assembleur, code machine) sont liés à un type de CPU spécifique.
• Une interruption (interrupt) est un signal qui force le CPU à s'arrêter, sauvegarder sa position, traiter l'événement, puis reprendre là où il était arrêté.
• Apprenez les rôles du système d'exploitation : gestion des fichiers, de la mémoire, des périphériques, du multitâche, de la sécurité et de l'interface utilisateur.