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1 Etablissement Inter – Etats d’Enseignement Supérieur CENTRE D’EXCELLENCE TECH

1 Etablissement Inter – Etats d’Enseignement Supérieur CENTRE D’EXCELLENCE TECHNOLOGIQUE PAUL BIYA BP 13 719 Yaoundé (Cameroun) Tél. (237) 22 72 99 57/ (237) 22 72 99 58 Site web:www.iaicameroun.comE-mail: contact@iaicameroun.com PREMIERE ANNEE LICENSE GENIE LOGICIEL & SYSTEME ET RESEAUX 2017-2018 Electronique numérique Préparé et présenté par Jeannot Claude ABOGO NOGO Chap1 : Codage des informations I. Encodage, traitement, décodage Un ordinateur peut manipuler diverses formes d'information : du texte, de la vidéo, duson, et plein d'autres choses encore. Et vous devez le savoir, tout cela est stocké… avec des nombres. Aussi bizarre que cela puisse paraitre, un ordinateur n'est qu'une sorte de grosse calculatrice hyper-performante. Et pourtant cela suffit pour permettre d'écouter de la musique, de retoucher des images, de créer des vidéos, etc. Mais dans ce cas, comment faire la correspondance entre ces nombres et du son, du texte, ou toute autre forme d'information ? Et comment fait notre ordinateur pour stocker ces nombres et les manipuler ? Nous allons répondre à ces questions dans ce cours. A. Le codage de l'information 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. Pour montrer à quoi peut ressembler un codage, on va prendre trois exemples : du texte, une image et du son. Texte : standard ASCII Pour coder un texte, il suffit de savoir coder une lettre ou tout autre symbole présent dans un texte normal (on parle de caractères). Pour coder chaque caractère avec un nombre, il existe plusieurs codages : l'ASCII, l'Unicode, etc. Le codage le plus ancien, l’ASCII (American Standard Code for Information Interchange, qui signifie Code américain normalisé pour l'échange d'information), est intégralement défini par une table de correspondance entre une lettre et le nombre associé : la table ASCII. De nos jours, on utilise des codages de texte plus complexes, afin de gérer plus de caractères. Là où l'ASCII ne code 2 que l'alphabet anglais, les codages actuels comme l'Unicode (Unicode est un standard informatique qui permet des échanges de textes dans différentes langues, à un niveau mondial.) prennent en compte les caractères chinois, japonais, grecs, etc. Image Le même principe peut être appliqué aux images : l'image est décomposée en morceaux de même taille qu'on appelle des pixels. Chaque pixel a une couleur qui est codée par un nombre entier. Pour stocker une image dans l'ordinateur, on a besoin de connaitre sa largeur, sa longueur et la couleur de chaque pixel. Une image peut donc être représentée dans un fichier par une suite d'entiers : un pour la largeur, un pour la longueur, et le reste pour les couleurs des pixels. Ces entiers sont stockés les uns à la suite des autres dans un fichier. Les pixels sont stockés ligne par ligne, en partant du haut, et chaque ligne est codée de gauche à droite. Son Pour mémoriser du son, il suffit de mémoriser l'intensité sonore reçue par un microphone à intervalles réguliers. Cette intensité est codée par un nombre entier : si le son est fort, le nombre sera élevé, tandis qu'un son faible se verra attribuer un entier petit. Ces entiers seront rassemblés dans l'ordre de mesure, et stockés dans un fichier son, comme du wav, du PCM, etc. Généralement, ces fichiers sont compressés afin de prendre moins de place. B. Les différents codages : Analogique, numérique et binaire Dans les grandes lignes, on peut identifier deux grands types de codages : Dans le système analogique, une quantité mathématique est exprimée par une grandeur qui lui est directement proportionnelle. Par exemple, le tachymètre d'une automobile indique la valeur de la vitesse par la rotation d'une aiguille d'un certain angle. Lorsque la vitesse "entrée" varie, la position de l'aiguille "sortie" varie également, indiquant la nouvelle vitesse. L'entrée et la sortie varient constamment. Ainsi, le système analogique est en fait une "représentation constamment variable". Dans le système numérique par contre, les quantités sont exprimées par des nombres fractionnés ou par des symboles, plutôt que par des valeurs proportionnelles. Par exemple, une montre à affichage numérique indique les heures, minutes, secondes par période d’une seconde. Il n'y pas de variation continue entre les secondes une et deux, alors qu'il y a une infinité de divisions entre un et deux. Cette montre indique alors, soit "1" soit "2" et rien entre ces deux chiffres. Le principe ne change pas pour une montre numérique avec un chronomètre mesurant au centième de seconde, car il y a également une infinité de divisions entre 0.001 et 0.002. Comme il est impossible d'utiliser une infinité de chiffres pour exprimer une valeur précise, on utilise souvent un nombre approché. Dans ce système, les valeurs "approchées" et les sorties apparaissent sur des segments prédéterminés mais on ne peut pas voir les variations intermédiaires (système sans variation continue). Mais peu importe le codage utilisé, celui-ci a besoin d'un support physique, d'une grandeur physique quelconque : le codage analogique a besoin de quelque chose pour mémoriser un nombre, tandis que le codage numérique a besoin de quelque chose pour 3 représenter un chiffre. Et pour être franc, on peut utiliser tout et n’importe quoi. Par exemple, certains calculateurs assez anciens étaient des calculateurs pneumatiques, et utilisaient la pression de l'air pour représenter des chiffres ou nombres : soit le nombre encodé était proportionnel à la pression (codage analogique), soit il existait divers intervalles de pression pour chaque chiffre (codage numérique). De nos jours, on utilise soit l'aimantation d'un support magnétique, soit des tensions. Pour les supports de stockage électroniques, très courants dans nos ordinateurs, le support en question est une tension électrique. Ces tensions sont manipulées par différents circuits électroniques plus ou moins sophistiqués. Ces circuits ont besoin d'être alimentés en énergie. Pour cela, notre circuit possédera une tension qui alimentera le circuit en énergie, qui s'appelle la tension d'alimentation. Après tout, il faudra bien que notre circuit trouve de quoi fournir une tension de 2, 3, 5 volts : la tension codant un chiffre ne sort pas de nulle part ! De même, on a besoin d'une tension de référence valant zéro volt, qu'on appelle la masse, qui sert pour le zéro. En règle générale, le codage utilisé est un codage numérique : si la tension est dans tel intervalle, alors elle code tel chiffre. De nos jours, tous les appareils électroniques et ordinateurs utilisent un codage numérique ! C'est dû au fait que les calculateurs analogiques sont plus sensibles aux perturbations électromagnétiques (on dit aussi ils ont une faible immunité au bruit). Explication : un signal analogique peut facilement subir des perturbations qui vont changer sa valeur, modifiant directement la valeur des nombres stockés/manipulés. Avec le codage numérique, les perturbations ou parasites vont moins perturber le signal numérique. La raison est qu'une variation de tension qui reste dans un intervalle représentant un chiffre ne changera pas sa valeur. Il faut que la variation de tension fasse sortir la tension de l'intervalle pour changer le chiffre. II. Codage des nombres Les ordinateurs actuels utilisent un codage numérique. Cependant, il ne faut pas croire que ceux-ci comptent en décimal. Les ordinateurs n'utilisent que deux chiffres, 0 et 1 : on dit qu'ils comptent en binaire. La raison à cela est simple : cela permet de mieux résister aux perturbations électromagnétiques mentionnées précédemment. À tension d'alimentation égale, les intervalles de chaque chiffre sont plus petits pour un codage décimal : toute perturbation de la tension aura plus de chances de changer un chiffre. Mais avec des intervalles plus grands, un parasite aura nettement moins de chance de modifier la valeur du chiffre codé ainsi. La résistance aux perturbations électromagnétiques est donc meilleure avec seulement deux intervalles. 4 Ce codage binaire ne vous est peut-être pas familier. Aussi, dans ce cours, nous allons apprendre comment coder des nombres en binaire. Mais comme ce cours est une partie de l’architecture de l’ordinateur et que les mémoires sont codées en hexadécimal, nous parlerons d’abord des systèmes de numération. A. Systèmes de numération On utilise généralement les systèmes de numération suivants:  Le système décimal utilise les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 " base 10" pour représenter tous les nombres;  le système binaireutilise les chiffres 0,1 "base 2" pour représenter tous les nombres;  le système octal avec les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 "base 8";  le système hexadécimal ayant les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F "base16". 1. La Représentation Des uploads/S4/ wa0002.pdf