Les périphériques (entrée et sortie)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de 1. Définir précisément ce qu’est un périphérique d’entrée ou de sortie. 2. Classer les périphériques selon leur fonction (entrée, sortie, stockage) et selon le type de donnée traitée. 3. Décrire le fonctionnement technique des périphériques les plus courants (clavier, souris, scanner, microphone, webcam, écran, imprimante, haut‑parleur, projecteur). 4. Calculer des caractéristiques simples (débit de transfert, résolution d’image, taille de fichier, temps d’impression) à l’aide de formules adaptées. 5. Expliquer les principes d’installation, de configuration et de dépannage d’un périphérique via les interfaces usuelles (USB, HDMI, Bluetooth, etc.). 6. Résoudre des problèmes pratiques liés à l’utilisation de périphériques dans un contexte scolaire ou professionnel. **Prérequis** : - Connaître les éléments de base d’un ordinateur (unité centrale, mémoire vive, mémoire de stockage, système d’exploitation). - Savoir manipuler une souris et un clavier. - Avoir entendu parler des notions de résolution d’écran et de fréquence de rafraîchissement. --- ## Introduction contextualisée Dans les établissements scolaires du Cameroun, l’usage de l’informatique dépasse désormais la simple saisie de textes : les élèves réalisent des présentations multimédias, des projets de programmation, des travaux de recherche nécessitant l’acquisition d’images, de sons ou de vidéos. Tous ces échanges entre l’utilisateur et la machine passent par des **périphériques d’entrée et de sortie**. Comprendre leur fonctionnement permet non seulement d’utiliser efficacement le matériel disponible, mais aussi de choisir le périphérique le plus adapté à un besoin donné, d’anticiper les problèmes de compatibilité et de réaliser des installations simples sans faire appel à un technicien à chaque fois. Ce chapitre s’inscrit donc dans la logique du programme officiel MINESEC/IGE qui vise à développer chez l’élève une **approche par compétences** : savoir faire, savoir être et savoir devenir face aux outils numériques. --- ## I. Périphériques d’entrée ### A. Définition et rôle > **Un périphérique d’entrée** est tout dispositif matériel permettant de convertir une grandeur physique (lumière, pression, mouvement, onde sonore, etc.) en signaux électriques interprétables par l’unité centrale de l’ordinateur. Cette définition implique deux étapes essentielles : la **transduction** (conversion de la grandeur physique en signal électrique) et l’**encodage** (mise en forme du signal selon un protocole compréhensible par le système d’exploitation). ### B. Classification selon le type de donnée | Type de donnée captée | Exemples de périphériques | Unité de mesure courante | |-----------------------|---------------------------|--------------------------| | Texte et commandes | Clavier, pavé tactile, lecteur de code‑barres | Touches / codes | | Position et mouvement | Souris, trackpad, stylet, joystick, manette de jeu | DPI (dots per inch) ou compteurs de pas | | Image fixe | Scanner, appareil photo numérique, webcam en mode capture | DPI, mégapixels | | Image animée (vidéo) | Webcam, caméra IP, carte d’acquisition | Images par seconde (fps), résolution (px) | | Son | Microphone, entrée ligne, carte son | Hertz (Hz), décibels (dB) | | Autres (température, lumière, etc.) | Capteurs divers (ex. : carte Arduino) | Selon la grandeur mesurée | ### C. Exemples détaillés #### 1. Clavier **Fonctionnement** : Chaque touche est associée à un contact mécanique qui, lorsqu’il est fermé, envoie un code scan à l’ordinateur via le contrôleur clavier. Ce code est ensuite traduit en caractère ASCII ou Unicode par le pilote du clavier. **Caractéristiques techniques** : - Nombre de touches (généralement 105 pour un clavier AZERTY complet). - Type de connexion : USB, PS/2, sans fil (2,4 GHz ou Bluetooth). - Durée de vie des contacts : 10 à 20 millions de frappes. **Exemple de calcul** : Supposons qu’un étudiant tape un texte de 500 caractères en 2 minutes. Le débit moyen en caractères par seconde est $$ \text{Débit} = \frac{500\ \text{caractères}}{120\ \text{s}} \approx 4,17\ \text{car/s}. $$ #### 2. Souris optique **Fonctionnement** : Une diode électroluminescente (LED) éclaire la surface sous la souris ; un capteur CMOS détecte les variations de réflexion et calcule le déplacement relatif. Ce déplacement est transmis sous forme de Δx, Δy (en compts) à l’ordinateur. **Caractéristiques techniques** : - Résolution (DPI) : nombre de points détectés par pouce de déplacement physique. - Taux de rapport (polling rate) : fréquence à laquelle la souris envoie ses données (ex. : 125 Hz, 500 Hz, 1000 Hz). - Type de connexion : USB, PS/2, sans fil (2,4 GHz ou Bluetooth). **Exemple de calcul** : Une souris réglée à 800 DPI est déplacée de 5 cm sur le tapis. Le nombre de points détectés est $$ \text{Points} = 800\ \frac{\text{points}}{\text{pouce}} \times \frac{5\ \text{cm}}{2,54\ \text{cm/pouce}} \approx 1575\ \text{points}. $$ Si le taux de rapport est de 500 Hz, le temps moyen entre deux rapports est $$ T = \frac{1}{500\ \text{Hz}} = 0,002\ \text{s} = 2\ \text{ms}. $$ #### 3. Scanner à plat **Fonctionnement** : Une source lumineuse (généralement une lampe fluorescente ou une LED) balaie le document ligne par ligne. Un capteur CIS (Contact Image Sensor) ou CCD convertit la lumière réfléchie en signal électrique proportionnel à l’intensité lumineuse. **Caractéristiques techniques** : - Résolution optique (dpi) : nombre de points capturés par pouce dans chaque direction. - Profondeur de couleur : nombre de bits par canal (ex. : 24 bits = 8 bits × 3 canaux RVB). - Format de sortie : BMP, JPEG, PNG, PDF. **Formule de taille de fichier** (pour une image non compressée) : $$ \text{Taille (octets)} = \frac{L \times H \times R^2 \times P}{8}, $$ où - $L$ = largeur en pouces, - $H$ = hauteur en pouces, - $R$ = résolution en dpi, - $P$ = profondeur de couleur en bits par pixel. **Exemple 1 (simple)** : Numérisation d’une photo de 10 cm × 15 cm à 300 dpi, 24 bits. Conversion en pouces : $L = 10/2,54 ≈ 3,94$ po, $H = 15/2,54 ≈ 5,91$ po. $$ \text{Taille} = \frac{3,94 \times 5,91 \times 300^2 \times 24}{8} ≈ \frac{3,94 \times 5,91 \times 90\,000 \times 24}{8} ≈ \frac{3,94 \times 5,91 \times 2\,160\,000}{8} ≈ \frac{50\,300\,000}{8} ≈ 6,29\ \text{Mo}. $$ **Exemple 2 (délicat)** : On souhaite numériser une page A4 (21 cm × 29,7 cm) à 600 dpi en niveaux de gris (8 bits). Quelle sera la taille approximative du fichier BMP non compressé ? Largeur en pouces : $21/2,54 ≈ 8,27$ po. Hauteur en pouces : $29,7/2,54 ≈ 11,69$ po. $$ \text{Taille} = \frac{8,27 \times 11,69 \times 600^2 \times 8}{8} = 8,27 \times 11,69 \times 360\,000 ≈ 34\,800\,000\ \text{octets} ≈ 33,2\ \text{Mo}. $$ > **À retenir** : La taille d’une image non compressée varie au carré de la résolution ; doubler la résolution quadruple la taille du fichier. #### 4. Microphone **Fonctionnement** : Transduction acoustique → électrique via un diaphragme qui varie la capacité (micro à condensateur) ou la résistance (micro à électret). Le signal analogique est ensuite numérisé par une carte son (ADC). **Caractéristiques techniques** : - Réponse en fréquence (Hz) : plage de fréquences capturées (ex. : 20 Hz‑20 kHz). - Sensibilité (dBV/Pa) : tension de sortie pour une pression sonore donnée. - Directivité : omnidirectionnelle, cardioïde, etc. **Exemple de calcul** : Un microphone de sensibilité –40 dBV/Pa produit une tension de $$ V = 10^{\frac{-40}{20}} \times 1\ \text{V/Pa} = 0,01\ \text{V/Pa}. $$ Si la pression sonore ambiante est de 0,1 Pa (environ 60 dB SPL), la tension de sortie est $$ V_{out} = 0,01 \times 0,1 = 0,001\ \text{V} = 1\ \text{mV}. $$ #### 5. Webcam **Fonctionnement** : Capteur CMOS ou CCD qui convertit la lumière incidente en charges électriques ; lecture ligne par ligne, conversion analogique‑numérique, compression (souvent H.264) puis transmission via USB. **Caractéristiques techniques** : - Résolution (px) : ex. : 640 × 480 (VGA), 1280 × 720 (HD), 1920 × 1080 (Full HD). - Taux de rafraîchissement (fps) : images par seconde (ex. : 30 fps, 60 fps). - Interface : USB 2.0 (débit théorique 480 Mbit/s) ou USB 3.0 (5 Gbit/s). **Exemple de calcul** : Débit théorique nécessaire pour une webcam 1280 × 720 à 30 fps, 24 bits couleur, sans compression. Nombre de pixels par image : $1280 \times 720 = 921\,600$ px. Bits par image : $921\,600 \times 24 = 22\,118\,400$ bits ≈ 2,64 Mo. Débit vidéo : $2,64\ \text{Mo} \times 30\ \text{fps} ≈ 79,2\ \text{Mo/s} ≈ 634\ \text{Mbit/s}$. Ce débit dépasse largement l’USB 2.0 ; c’est pourquoi la compression (H.264) est indispensable pour réduire le débit à quelques mégabits par seconde. > **À retenir** : Sans compression, la vidéo numérique consomme un débit très élevé ; les codecs modernes permettent de réduire ce débit tout en présenant une qualité acceptable. ### D. Installation et pilotes La plupart des périphériques d’entrée modernes sont **plug‑and‑play** : dès leur connexion, le système d’exploitation détecte le périphérique, charge un pilote générique (ex. : pilote HID pour claviers/souris) et le rend disponible. Si le périphérique possède des fonctionnalités avancées (touches multimédia, réglage DPI, etc.), un pilote spécifique fourni par le constructeur peut être installé pour activer ces fonctions. Sous Windows, le **Gestionnaire de périphériques** permet de vérifier l’état du périphérique, de mettre à jour le pilote ou de le désinstaller. Sous Linux, les périphériques HID sont généralement pris en charge par le noyau ; les outils comme `lsusb` ou `xinput` permettent de les inspecter. --- ## II. Périphériques de sortie ### A. Définition et rôle > **Un périphérique de sortie** est un dispositif qui convertit les signaux électriques provenant de l’unité centrale en une forme perceptible par l’homme (image, son, impression papier, etc.). ### B. Classification selon le type de restitution | Type de sortie | Exemples | Unité de mesure caractéristique | |----------------|----------|---------------------------------| | Affichage visuel | Écran LCD/LED, projecteur, téléviseur | Résolution (px), taux de rafraîchissement (Hz), luminosité (cd/m²) | | Impression | Imprimante jet d’encre, laser, traceur | Résolution (dpi), vitesse (ppm – pages par minute) | | Sortie audio | Haut‑parleur, casque, enceinte | Puissance (W), réponse en fréquence (Hz) | | Sortie mixte | Écran tactile avec retour haptique | Combinaison des unités précédentes | ### C. Exemples détaillés #### 1. Écran LCD/LED **Fonctionnement** : Une couche de cristaux liquides, placée entre deux polariseurs, modifie la polarisation de la lumière provenant d’un rétroéclairage (LED) en fonction de la tension appliquée à chaque sous‑pixel. Chaque sous‑pixel (rouge, vert, bleu) peut laisser passer plus ou moins de lumière, produisant ainsi une couleur. **Caractéristiques techniques** : - Résolution native (ex. : 1920 × 1080 px). - Taux de rafraîchissement (Hz) : nombre d’images affichées par seconde (60 Hz standard, 144 Hz pour le gaming). - Temps de réponse (ms) : délai pour qu’un pixel passe d’une couleur à une autre. - Luminosité (cd/m²) et contraste (rapport blanc/noir). **Exemple de calcul** : Nombre de pixels d’un écran Full HD $$ N_{px} = 1920 \times 1080 = 2\,073\,600\ \text{px}. $$ Si chaque pixel utilise 24 bits (8 bits × 3 canaux), la taille de la trame vidéo (sans compression) est $$ \text{Taille trame} = 2\,073\,600 \times 24\ \text{bits} = 49\,766\,400\ \text{bits} ≈ 6,22\ \text{Mo}. $$ À 60 fps, le débit brut nécessaire serait $$ 6,22\ \text{Mo} \times 60 ≈ 373\ \text{Mo/s} ≈ 2\,985\ \text{Mbit/s}, $$ d’où la nécessité de la compression vidéo (ex. : H.264) pour les flux transmis via HDMI ou DisplayPort. > **À retenir** : Le taux de rafraîchissement détermine la fluidité perçue ; un taux trop bas provoque un effet de scintillement ou de saccade. #### 2. Imprimante jet d’encre **Fonctionnement** : Des buses microscopiques chauffent l’encre (technologie thermique) ou utilisent une piézoélectricité (technologie piézo) pour ejecter des gouttelettes d’encre sur le papier. La tête d’impression effectue des allers‑retours tandis que le papier avance par pas. **Caractéristiques techniques** : - Résolution d’impression (dpi) : nombre de points d’encre déposés par pouce (ex. : 4800 × 1200 dpi). - Vitesse d’impression (ppm) : pages par minute en mode brouillon ou qualité. - Type d’encre : pigmentée (durable) ou dye‑based (couleurs vives). **Exemple de calcul** : Temps nécessaire pour imprimer une page A4 en qualité normale à 15 ppm. Une page A4 comporte environ 5 000 caractères (environ 2 500 mots). En mode qualité, l’imprimante dépose environ 300 dpi dans chaque direction, ce qui donne environ $$ \text{Points par page} ≈ 210\ \text{mm} \times 297\ \text{mm} \times \left(\frac{300}{25,4}\right)^2 ≈ 8,3 \times 10^6\ \text{points}. $$ À 15 ppm, le temps pour une page est $$ T = \frac{60\ \text{s}}{15} = 4\ \text{s}. $$ > **À retenir** : La vitesse d’impression dépend fortement du mode (brouillon, normal, haute qualité) et du type de papier. #### 3. Imprimante laser **Fonctionnement** : Un faisceau laser balaye un tambour photorécepteur chargé électrostatiquement ; les zones exposées perdent leur charge, attirent le toner (poudre fine) qui est ensuite transféré sur le papier et fixé par chauffage. **Caractéristiques techniques** : - Résolution (dpi) : généralement 600 × 600 dpi, parfois 1200 × 1200 dpi. - Vitesse (ppm) : souvent supérieure à celle des jet d’encre (20‑40 ppm en bureautique). - Coût à la page : plus faible pour de gros volumes grâce au toner. **Exemple de calcul** : Comparaison du coût à la page entre une imprimante jet d’encre (cartouche 10 ml à 12 €, rendement 300 pages) et une imprimante laser (toner 2 000 pages à 80 €). Jet d’encre : $$ \text{Coût/page} = \frac{12\ €}{300} = 0,04\ €/page. $$ Laser : $$ \text{Coût/page} = \frac{80\ €}{2000} = 0,04\ €/page. $$ Dans cet exemple, les coûts sont égaux ; toutefois, pour des volumes supérieurs à 2 000 pages, le laser devient plus économique. > **À retenir** : Le coût à la page dépend du prix de la consommable et de son rendement ; il faut toujours comparer ces deux paramètres. #### 4. Haut‑parleur **Fonctionnement** : Un bobine mobile placée dans un champ magnétique crée une force proportionnelle au courant audio ; cette force fait vibrer un cône qui déplace l’air, produisant des ondes sonores. **Caractéristiques techniques** : - Puissance nominale (W) : puissance maximale que le haut‑parleur peut supporter sans distorsion. - Impédance (Ω) : généralement 4 Ω, 6 Ω ou 8 Ω. - Réponse en fréquence (Hz) : plage de fréquences reproduites (ex. : 60 Hz‑20 kHz). - Sensibilité (dB SPL @ 1 W/1 m) : niveau de pression sonore pour une puissance donnée. **Exemple de calcul** : Un haut‑parleur de 8 Ω, de sensibilité 88 dB @ 1 W/1 m, alimenté par un ampli de 10 W. Quelle est la pression sonore théorique à 1 mètre ? La puissance délivrée est 10 W, soit 10 fois la puissance de référence (1 W). En décibels, l’augmentation est $$ \Delta L = 10 \log_{10}(10) = 10\ \text{dB}. $$ Donc $$ L = 88\ \text{dB} + 10\ \text{dB} = 98\ \text{dB SPL}. $$ > **À retenir** : Doubler la puissance augmente le niveau sonore d’environ 3 dB ; multiplier par 10 augmente d’environ 10 dB. #### 5. Projecteur **Fonctionnement** : Source lumineuse (lampe UHE ou LED) envoie un faisceau à travers un système de panneaux LCD ou DLP qui modulent la lumière selon l’image à projeter ; un objectif lens projette l’image sur une surface. **Caractéristiques techniques** : - Résolution native (px) : ex. : 1280 × 800 (WXGA), 1920 × 1080 (Full HD). - Luminosité (lumens) : flux lumineux émis (ex. : 2500 lm pour salle de classe). - Ratio de projection (distance/taille de l’image) : détermine la distance nécessaire pour obtenir une certaine taille d’image. - Contraste : rapport entre le blanc le plus lumineux et le noir le plus profond. **Exemple de calcul** : On souhaite obtenir une image de 2 m de base sur un écran avec un projecteur ayant un ratio de projection de 1,5 : 1. Quelle distance doit-on placer le projecteur ? $$ \text{Distance} = \text{Base} \times \text{Ratio} = 2\ \text{m} \times 1,5 = 3\ \text{m}. $$ > **À retenir** : Un ratio de projection faible permet de placer le projecteur près de l’écran (utile dans les petites salles). ### D. Installation et configuration Comme pour les périphériques d’entrée, la plupart des périphériques de sortie sont plug‑and‑play. Toutefois, certains nécessitent des réglages spécifiques : - **Écran** : réglage de la résolution, du taux de rafraîchissement, du calibrage des couleurs (via le panneau de configuration ou des sondes de calibrage). - **Imprimante** : sélection du type de papier, de la qualité d’impression, installation du pilote (souvent fourni sur CD ou téléchargeable). - **Haut‑parleur** : configuration de la sortie audio dans le système d’exploitation (choix du dispositif de lecture, réglage du volume, activation du son surround). - **Projecteur** : ajustement de la mise au point, du zoom, du décalage de l’image (lens shift) et du mode d’affichage (4:3, 16:9). Sous Windows, le **Panneau de configuration → Matériel et audio → Périphériques et imprimantes** permet d’ajouter, de supprimer ou de modifier les propriétés. Sous Linux, les outils comme `xrandr` (écran), `lpstat` (imprimante) et `pavucontrol` (audio) sont utilisés. --- ## III. Interfaces de connexion et gestion des périphériques ### A. Types d’interfaces | Interface | Débit théorique maximal | Alimentation | Usage typique | |-----------|------------------------|--------------|---------------| | USB 2.0 | 480 Mbit/s (60 Mo/s) | 5 V, jusqu’à 500 mA (ou jusqu’à 900 mA avec recharge Battery Charging) | Claviers, souris, disques externes, webcams | | USB 3.0/3.1 | 5 Gbit/s (625 Mo/s) | 5 V, jusqu’à 900 mA (ou jusqu’à 1,5 A avec recharge Battery Charging) | Disques SSD, stations d’accueil, périphériques haute vitesse | | USB‑C (USB 3.2 Gen 2x2) | 20 Gbit/s (2,5 Go/s) | 5 V/3 A, 9 V/3 A, 15 V/3 A, 20 V/5 A (Power Delivery) | Moniteurs, docking stations, charge rapide | | HDMI 1.4 | 10,2 Gbit/s (≈1,28 Go/s) | 5 V (via câble) | Transmission audio/vidéo vers téléviseurs, projecteurs | | DisplayPort 1.4 | 32,4 Gbit/s (≈4,05 Go/s) | 3,3 V (via câble) | Moniteurs haute résolution, multi‑stream | | Bluetooth 5.0 | 2 Mbit/s (≈250 ko/s) | 3 V (batterie) | Périphériques sans fil (souris, casques, enceintes) | | Wi‑Fi 802.11ac | jusqu’à 1,3 Gbit/s (≈162 Mo/s) | 3,3 V (module) | Connexion réseau, impression sans fil, partage d’écran | | Thunderbolt 3/4 | 40 Gbit/s (≈5 Go/s) | Jusqu’à 100 W (Power Delivery) | Stations d’accueil, GPU externes, écrans 8K | > **À retenir** : Le débit théorique est rarement atteint en pratique à cause du protocole, de l’overhead et du partage du bus. ### B. Caractéristiques importantes - **Longueur maximale du câble** : USB 2.0 ≤ 5 m (avec répéteur), USB 3.0 ≤ 3 m, HDMI ≤ 15 m (câble passive) pour des résolutions jusqu’à 1080p ; au‑delà, utiliser un câble actif ou un répéteur. DisplayPort ≤ 3 m (câble passive) pour 4K ; au‑delà, câble actif. - **Gestion de l’alimentation** : Certains périphériques (disques durs externes, webcams) tirent leur énergie du bus USB ; d’autres nécessitent une alimentation séparée (adaptateur secteur). - **Hot‑plug** : La plupart des interfaces modernes permettent le branchement à chaud (plug‑and‑play) sans redémarrage. ### C. Installation et gestion 1. **Détection automatique** : Dès la connexion, le contrôleur hôte (ex. : contrôleur USB) envoie un signal d’énumération ; le périphérique répond avec ses descripteurs (identifiant de classe, de sous‑classe, de protocole). Le système d’exploitation charge alors le pilote approprié (souvent un pilote générique de la classe HID, MSC, UVC, etc.). 2. **Mise à jour du pilote** : Via le Gestionnaire de périphériques (Windows) ou `apt-get upgrade` / `yum update` (Linux). 3. **Désinstallation** : Retirer physiquement le périphérique, puis supprimer le pilote si plus nécessaire (pour éviter les conflits). 4. **Résolution de problèmes courants** : - Périphérique non reconnu → vérifier le câble, essayer un autre port, tester sur un autre ordinateur. - Périphérique reconnu mais ne fonctionne pas → mettre à jour le pilote, vérifier les conflits d’IRQ (rare sous systèmes modernes), désactiver le sélecteur de suspension sélective (USB). - Bande passante insuffisante → réduire la résolution ou le taux de rafraîchissement, utiliser une interface de débit supérieur (ex. : passer de l’USB 2.0 à l’USB 3.0). ### D. Dépannage basique (exemple) **Problème** : Une webcam USB 2.0 ne montre aucune image, mais le voyant s’allume. **Étapes de résolution** : 1. Vérifier que le câble est bien branché aux deux extrémités. 2. Brancher la webcam sur un autre port USB 2.0 du même ordinateur → si l’image apparaît, le premier port était défectueux. 3. Tester la webcam sur un autre ordinateur → si elle fonctionne, le problème vient du pilote ou du contrôleur USB de la première machine. 4. Ouvrir le Gestionnaire de périphériques → chercher sous « Périphériques d’imagerie » → si un point d’exclamation apparaît, faire un clic droit → « Mettre à jour le pilote ». 5. Si la mise à jour échoue, désinstaller le périphérique, redémarrer l’ordinateur, puis rebrancher la webcam pour forcer une ré‑énumération. > **À retenir** : La plupart des dysfonctionnements USB proviennent soit d’un câble défectueux, soit d’un port défaillant, soit d’un pilote obsolète ou corrompu. --- ## Synthèse du chapitre - **Périphérique d’entrée** : convertit une grandeur physique en signal numérique (ex. : clavier, souris, scanner, microphone, webcam). - **Périphérique de sortie** : transforme un signal numérique en forme perceptible (ex. : écran, imprimante, haut‑parleur, projecteur). - **Caractéristiques clés** : résolution (dpi ou px), taux de rafraîchissement (Hz ou fps), débit de transfert (bit/s), luminosité (cd/m² ou lm), puissance (W), sensibilité (dB). - **Formules utiles** : - Débit : $D = \frac{T}{t}$ (T = taille en bits, t = temps en secondes). - Taille d’image non compressée : $S = \frac{L \times H \times R^2 \times P}{8}$ (L, H en pouces, R en dpi, P en bits/pixel). - Niveau sonore : $L = L_0 + 10\log_{10}\left(\frac{P}{P_0}\right)$. - **Interfaces courantes** : USB (2.0, 3.0, C), HDMI, DisplayPort, Bluetooth, Wi‑Fi, Thunderbolt. Chacun possède un débit théorique, une longueur maximale et une capacité d’alimentation. - **Installation** : généralement plug‑and‑play ; pilote générique (HID, MSC, UVC) chargé automatiquement ; pilote spécifique pour fonctions avancées. - **Dépannage** : vérifier câble/port, tester sur autre machine, mettre à jour/reinstaller le pilote, ajuster résolution ou débit si nécessaire. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **Périphérique d’entrée** | Dispositif qui convertit une grandeur physique en signaux numériques pour l’ordinateur. | | **Périphérique de sortie** | Dispositif qui transforme les signaux numériques de l’ordinateur en forme perceptible (image, son, impression). | | **Résolution (dpi)** | Nombre de points (pixels ou d’encre) pouvant être représentés sur un pouce linéaire. | | **Taux de rafraîchissement (Hz)** | Nombre d’images affichées par seconde sur un écran. | | **Débit (bit/s)** | Quantité de données transférée par unité de temps. | | **Plug‑and‑play** | Capacité d’un périphérique à être reconnu et configuré automatiquement lors de son branchement. | | **Pilote (driver)** | Logiciel permettant au système d’exploitation de communiquer avec le matériel périphérique. | | **Interface USB** | Bus série universel permettant le transfert de données et l’alimentation de périphériques. | | **HDMI** | Interface numérique transmettant de la vidéo et de l’audio non compressés. | | **Bluetooth** | Technologie de communication sans fil à courte portée utilisant la bande ISM 2,4 GHz. | | **Thunderbolt** | Interface combinant PCI Express et DisplayPort, offrant haut débit et alimentation. | | **Latence** | Délai entre l’envoi d’un signal et sa réception ou son effet perceptible. | | **Consommable** | Élément devant être remplacé périodiquement (encre, toner, lampe). | | **Calibrage** | Ajustement des paramètres d’un périphérique (couleur, géométrie) pour obtenir une sortie fidèle à une référence. | | **Polling rate** | Fréquence à laquelle un périphérique (souris, clavier) rapporte ses états à l’ordinateur. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Calcul de taille d’image **Énoncé** : On numérise une photographie de 13 cm × 18 cm à 400 dpi en couleurs réelles (24 bits). Quelle est la taille approximative du fichier BMP non compressé ? **Corrigé** : 1. Convertir les dimensions en pouces : $L = 13/2,54 ≈ 5,12$ po, $H = 18/2,54 ≈ 7,09$ po. 2. Appliquer la formule : $$ S = \frac{L \times H \times R^2 \times P}{8} = \frac{5,12 \times 7,09 \times 400^2 \times 24}{8} $$ 3. Calculer étape par étape : $400^2 = 160\,000$. $5,12 \times 7,09 ≈ 36,30$. $36,30 \times 160\,000 = 5\,808\,000$. $5\,808\,000 \times 24 = 139\,392\,000$. $139\,392\,000 / 8 = 17\,424\,000$ octets. 4. Convertir en mégaoctets : $17\,424\,000 / 1\,048\,576 ≈ 16,6$ Mo. **Réponse** : Environ **16,6 Mo**. --- ### Exercice 2 – Débit vidéo nécessaire **Énoncé** : Une webcam capture du vidéo en 1280 × 720 pixels, 30 images par seconde, avec une couleur codée sur 16 bits (5‑6‑5 RGB). Quel débit théorique (en Mbit/s) est nécessaire si aucune compression n’est appliquée ? **Corrigé** : 1. Pixels par image : $1280 \times 720 = 921\,600$ px. 2. Bits par image : $921\,600 \times 16 = 14\,745\,600$ bits ≈ 1,76 Mo. 3. Débit : $1,76\ \text{Mo} \times 30\ \text{fps} = 52,8\ \text{Mo/s}$. 4. Convertir en Mbit/s : $52,8 \times 8 = 422,4\ \text{Mbit/s}$. **Réponse** : **≈ 422 Mbit/s**. --- ### Exercice 3 – Temps d’impression **Énoncé** : Une imprimante laser imprime à 25 ppm en mode qualité. Combien de temps faut‑il pour imprimer un rapport de 12 pages ? **Corrigé** : Temps pour une page = $60\ \text{s} / 25 = 2,4\ \text{s}$. Pour 12 pages : $12 \times 2,4 = 28,8\ \text{s}$. **Réponse** : **≈ 29 secondes**. --- ### Exercice 4 – Niveau sonore d’un haut‑parleur **Énoncé** : Un haut‑parleur de sensibilité 90 dB @ 1 W/1 m est alimenté par un ampli de 25 W. Quel est le niveau sonore théorique à 1 mètre, en négligeant les pertes ? **Corrigé** : Rapport de puissance : $25\ \text{W} / 1\ \text{W} = 25$. Augmentation en dB : $10 \log_{10}(25) ≈ 10 \times 1,398 = 13,98\ \text{dB}$. Niveau sonore : $90\ \text{dB} + 13,98\ \text{dB} ≈ 104\ \text{dB SPL}$. **Réponse** : **≈ 104 dB SPL**. --- ### Exercice 5 – Choix d’interface pour un disque dur externe **Énoncé** : Un étudiant doit transférer régulièrement des fichiers vidéo de 5 Go depuis son ordinateur vers un disque dur externe. Il dispose d’un port USB 2.0 et d’un port USB 3.0 sur son PC. Quelle interface devrait-il privilégier pour minimiser le temps de transfert, et quel serait le temps théorique de copie en supposant que le disque puisse écrire à sa vitesse maximale théorique de l’interface utilisée ? **Corrigé** : - USB 2.0 débit théorique : 480 Mbit/s = 60 Mo/s. - USB 3.0 débit théorique : 5 Gbit/s = 625 Mo/s. Temps avec USB 2.0 : $5\ \text{Go} / 60\ \text{Mo/s} = 5000\ \text{Mo} / 60 ≈ 83,3\ \text{s}$ ≈ 1 min 23 s. Temps avec USB 3.0 : $5000 / 625 = 8\ \text{s}$. **Réponse** : Privilégier l’**USB 3.0** ; temps théorique ≈ **8 secondes** (en pratique un peu plus à cause de l’overhead). --- ### Exercice 6 – Résolution nécessaire pour un affichage **Énoncé** : Un professeur veut projeter une image détaillée d’une carte géographique sur un écran de 2 m de base. Le projecteur disponible a une résolution native de 1280 × 800 pixels. Quelle est la taille approximative d’un pixel sur l’écran, en millimètres ? **Corrigé** : Base de l’image = 2 m = 2000 mm. Nombre de pixels sur la base = 1280. Taille d’un pixel = $2000\ \text{mm} / 1280 ≈ 1,5625\ \text{mm}$. **Réponse** : Environ **1,56 mm** de côté par pixel (les pixels sont carrés, donc même taille en hauteur si l’image occupe toute la hauteur proportionnellement). --- ## Erreurs fréquentes | Erreur fréquente | Pourquoi elle se produit | Comment l’éviter | |------------------|--------------------------|------------------| | **Confondre résolution d’écran (px) et résolution d’impression (dpi)** | L’élève pense que plus de pixels sur l’écran signifie une meilleure impression, sans tenir compte de la taille physique du support. | Rappeler que la résolution d’impression dépend du nombre de points déposés par pouce sur le papier ; vérifier toujours l’unité (px vs dpi). | | **Oublier de convertir les unités avant d’appliquer une formule** | Utiliser directement des centimètres dans une formule qui attend des pouces entraîne des erreurs de facteur 2,54. | Toujours convertir les longueurs en pouces (ou en mètres selon la formule) avant de calculer ; noter les unités à chaque étape. | | **Croire que le débit théorique d’une interface est toujours atteint** | L’élève utilise le débit maximal annoncé (ex. : 5 Gbit/s pour USB 3.0) sans tenir compte de l’overhead du protocole, du partage du bus ou des limites du périphérique. | Préciser que le débit réel est généralement 70‑90 % du théorique ; prévoir une marge de sécurité dans les estimations de temps de transfert. | | **Ne pas vérifier l’alimentation du périphérique USB** | Brancher un disque dur externe qui consomme 900 mA sur un port USB 2.0 limité à 500 mA entraîne un non‑reconnaissance ou un fonctionnement erratique. | Consulter la fiche technique du périphérique ; si le courant requis dépasse celui du port, utiliser un hub alimenté ou un câble en Y. | | **Utiliser un câble HDMI trop long sans répéteur** | Au‑delà de 15 m, le signal se dégrade, entraînant des scintillements ou une perte d’image. | Respecter les longueurs maximales spécifiées ; pour de plus longues distances, employer un câble actif ou un répéteur HDMI. | | **Ne pas mettre à jour le pilote après un changement de périphérique** | Après le remplacement d’une imprimante, l’ancien pilote provoque des conflits d’impression ou des messages d’erreur. | Toujours désinstaller l’ancien périphérique (ou au moins son pilote) avant d’en installer un nouveau ; utiliser le Gestionnaire de périphériques pour vérifier l’état. | --- *Fin du cours de référence.*