L’ERE DU MICROPROCESSEUR

Le microprocesseur ou « puce » est composé de minuscules circuits électriques gravés sur une fine lame de silicium et fonctionne en réponse à des impulsions électriques représentant ainsi une unité d’information codée en 1 ou en 0, soit la numération binaire, sous forme de bits (BInary digiT = chiffre binaire)
L’ère du microprocesseur est celle du numérique, au contraire de l’analogique qui répond à un flot continu de données.

Le XXème siècle connaît donc la miniaturisation des systèmes de calculs dans une grande partie de l’équipement quotidien : montres numériques, appareils photos, thermomètres numériques, tensiomètres électroniques, vélos d’appartement, balances électroniques, automobile, détecteurs de fumée, de chaleur, à infrarouge. Le microprocesseur de ses appareils est piloté par des programmes spécifiques limités aux seules fonctions de l’objet.

L’ordinateur, lui, ne connaît pas de limite, ou presque. Le microprocesseur d’un ordinateur est capable d’adapter son travail aux instructions fournies par l’utilisateur. Chaque tâche est soigneusement définie par ce que l’on appelle des programmes ou des logiciels qui s’achètent dans le commerce, ce qui permet de traiter des informations diverses et variées telles que des jeux, des traitements de données en texte ou en calcul…
L’ordinateur est donc un outil polyvalent, facile à utiliser, « même par un enfant », dit-on

La numération binaire est un code d’impulsions positives ou négatives, équivalent électrique de 0 et de 1. Ce système code toutes les données dans un ordinateur, ce dernier se résume à une circulation d’informations exprimée en 0 et en 1. C’est un processus électronique standardisé qui permet aux ordinateurs du monde entier de se transmettre des informations sans avoir à en faire une traduction, c’est un langage électronique. Il est appelé ASCII ou American Standard Code for Information Interchange aux Etats-Unis ou encore norme ISO, International Organization for Standardization. Il est composé de 8 caractères appelés des bits.

Ce code à deux symboles n’est pas tout jeune. Certaines tribus africaines communiquent en notes aiguës ou graves avec leurs tam-tams. Tout comme le morse est composé d’un trait et d’un point.
Le système décimal basé tout simplement sur les dix doigts de la main humaine se voit substitué par la simplicité de la numération binaire. Aucune discipline n’y échappe : logique, philosophie, mathématiques, technique.

Le code binaire est apparu pour la première fois dans l’essai d’un jeune étudiant, Leibniz, qui parlait alors de langage universel mais il ne le mit pas à profit. Dans la même ligne de pensée, en 1854, un mathématicien britannique, George Boole, conçoit un système de logique symbolique appelé algèbre booléenne, formule originale du système de numération binaire de nos ordinateurs numériques électroniques actuels.

Les trois opérations de base de l’algèbre booléenne sont appelées ET, OU et NON : vrai ou faux, oui ou non, ouvert ou fermé, zéro ou un. Introduite par Peirce en 1867 dans les cours de logique et de philosophie des universités américaines, elle permet à un autre jeune étudiant, Shannon, de se démarquer et de la mettre en pratique. Pour cela, il modifie une machine à calculer, les rouages et les pignons d’un analyseur différentiel créé par un de ses professeurs et les remplace par des circuits électriques. Le bit ainsi défini est la plus petite unité d’informations en code binaire utilisée par les ordinateurs ordinaires. 4 bits forment un demi octet ou quartet et 8 bits forment un octet.

Reste le besoin évident d’une machine aux dimensions raisonnables. Trois chercheurs s’attèlent séparément à l’élaboration d’un prototype.
Atanasoff, professeur de physique dans l’Etat de l’Iowa établit la conception possible d’un calculateur qu’il concrétise en 1939.
Stibitz, chercheur mathématicien dans une compagnie de téléphonie, fait un jour de 1937 la comparaison des circuits électromécaniques du téléphone avec l’algèbre booléenne et matérialise cette logique en un « calculateur à nombres complexes » en janvier 1940.
Konrad Zuse, ingénieur berlinois, ignorant tout des thèses de Babbage et de Boole décide de créer un calculateur sur le mode binaire pour faciliter les nombreux calculs interminables dont il a besoin pour son travail. Il en fabrique un de deux mètres carrés avec clavier et tableau d’affichage en 1936, le Z1, qu’il améliore, le Z2, jusqu’en 1939.

La deuxième guerre mondiale donne un tournant nouveau au rôle du système binaire et les différentes inventions existantes feront l’objet de progrès majeurs.

Le langage de toutes les machines est depuis 1950 passé au système binaire. Ce dernier renforce l’efficacité des circuits et les rend moins coûteux. Cette capacité à traiter des informations diverses permet à un ordinateur d’étudier les sons par exemple et de les reproduire fidèlement. Dans ce cas, on dit que l’ordinateur « numérise » les données c’est-à-dire qu’il les traduit en chiffres binaires puis il les convertit en analogique pour que nous puissions les comprendre.

Du décimal au binaire et en sens inverse

Dans la numération binaire, comme en décimal, la valeur d’un chiffre est déterminée par son rang par rapport aux autres chiffres d’un nombre considéré. En décimal, en 1 vaut par lui-même 1, mais placé à la gauche de deux zéros, il détermine 100. Cette règle simple est utilisée en arithmétique ; ainsi, pour additionner ou soustraire des nombres, faut-il commencer par les aligner soigneusement en colonnes.
En numération décimale, chaque rang à la gauche de la virgule indique une puissance de 10. En binaire, ou base 2, chaque position à gauche signifie une puissance de deux : 2° est égal à un, 2¹ à deux, 2² à quatre, et ainsi de suite. Comme illustré ci-dessous, pour trouver l’équivalent décimal d’un nombre binaire, il suffit de noter quel rang occupent les 1 binaires et d’additionner leurs valeurs. La conversion est illustrée ci-dessous.

Comment lire les nombres binaires. Le système ne comprenant que deux symboles, chaque rang indique une incrémentation par puissance de deux, ce qui donne rapidement des nombres multi chiffres. En ajoutant la valeur de chaque colonne composée d’un 1, on obtient l’équivalent décimal. Ainsi, 101 binaire donne 5.

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