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Architecture et technologie des ordinateurs P001-624-9782100784592.indd 1 07/08/18 2:28 PM Linux Programmation système et réseau 4e édition Joëlle Delacroix 384 pages Dunod, 2012 Bases de données Concepts, utilisation et développement, 3e édition Jean-Luc Hainaut 704 pages Dunod, 2015 Informatique Joëlle Delacroix et al. 480 pages Dunod, 2017 d P001-624-9782100784592.indd 2 02/08/18 10:27 PM 6e édition Cours et exercices corrigés Paolo Zanella Ancien professeur d’informatique à l’université de Genève Yves Ligier Membre du comité de direction d’une institution genevoise Ancien enseignant en informatique Emmanuel Lazard Maître de conférences à l’université Paris-Dauphine Architecture et technologie des ordinateurs P001-624-9782100784592.indd 3 07/08/18 2:28 PM © Dunod, 2003, 2005, 2008, 2011, 2015 5 rue Laromiguière, 75005 Paris www.dunod.com ISBN 978-2-10-072705-6 Illustration de couverture : Binary code © iStock.com/fatido Illustration de couverture : © scanrail – 123RF © Dunod, 1991, 1993, 1998, 2005, 2013, 2018 11 rue Paul Bert, 92240 Malakoff www.dunod.com ISBN 978-2-10-078459-2 P001-624-9782100784592.indd 4 02/08/18 10:00 PM Table des matières Avant-propos de la sixième édition Chapitre 0 – Informatique et société 1 Chapitre 1 – Histoire de l’ordinateur 9 1.1 Introduction 9 1.2 Développement historique et conceptuel 10 1.3 Progrès au XIXe siècle 12 1.4 XXe siècle 14 1.5 Naissance de l’ordinateur : 1945 15 1.6 Naissance de l’industrie informatique 17 1.7 Évolution du matériel informatique 18 1.8 Évolution du logiciel 20 1.9 L’informatique au XXIe siècle 21 Chapitre 2 – Présentation générale 23 2.1 Ordinateur et informatique 23 2.2 Principaux éléments d’un ordinateur 24 2.3 Valeurs et acteurs de référence 26 2.4 Principes de fonctionnement du matériel 30 2.5 Développement de logiciel 35 2.6 Utilisation des ordinateurs 37 2.7 Conclusion 39 Chapitre 3 – Représentation interne des informations 41 3.1 Introduction 41 3.2 Données non numériques 42 3.2.1 UNICODE - ISO/IEC 10646 43 3.3 Données numériques 51 3.3.1 Entiers positifs ou nuls 52 3.3.2 Entiers négatifs 54 3.3.3 Nombres réels 57 3.3.4 Décimaux codés en binaire 61 Exercices 63 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. P001-624-9782100784592.indd 5 02/08/18 9:05 PM VI Architecture et technologie des ordinateurs Chapitre 4 – Encodage de l’information 69 4.1 Codes détecteurs et correcteurs d’erreurs 69 4.1.1 Codes auto-vérificateurs 70 4.1.2 Codes auto-correcteurs 70 4.1.3 Détection d’erreurs groupées 75 4.2 Compression 78 4.2.1 Codage de Huffman 79 4.2.2 Codage de Lempel-Ziv-Welch (LZW) 80 4.2.3 Run Length Encoding (RLE) 81 4.2.4 JPEG 82 4.2.5 Ondelettes 82 4.2.6 JPEG 2000 84 4.3 Chiffrement 86 4.3.1 Data Encryption Standard (DES) 87 4.3.2 Algorithme RSA 88 4.3.3 Pretty Good Privacy (PGP) 88 Exercices 89 Chapitre 5 – Circuits logiques 93 5.1 Notion de circuit logique 93 5.2 Circuits combinatoires 93 5.2.1 Algèbre de Boole 94 5.2.2 Fonctions d’une variable 94 5.2.3 Fonctions de deux variables 94 5.2.4 Synthèse d’un circuit combinatoire 100 5.2.5 Analyse d’un circuit combinatoire 105 5.2.6 Multiplexeurs et démultiplexeurs 106 5.2.7 Décodeurs - Codeurs - Transcodeurs 107 5.3 Circuits séquentiels 110 5.3.1 Concept d’automate fini 111 5.3.2 Circuits asynchrones et synchrones 113 5.3.3 Bascules 114 5.3.4 Synthèse d’un circuit séquentiel 119 5.3.5 Analyse d’un circuit séquentiel 121 Exercices 123 Chapitre 6 – Composants électroniques 131 6.1 Électrons dans la matière 131 6.2 Électrons dans le vide 133 6.3 Conductivité 133 P001-624-9782100784592.indd 6 02/08/18 9:05 PM Table des matières VII 6.3.1 Conducteurs 134 6.3.2 Isolants 134 6.3.3 Semi-conducteurs 134 6.4 Diode 137 6.5 Transistors 138 6.5.1 Transistor bipolaire 139 6.5.2 Transistor à effet de champ 141 6.6 Circuits intégrés 143 6.7 Circuits de base 149 Exercices 153 Chapitre 7 – Mémoires 157 7.1 Généralités et définitions 157 7.1.1 Hiérarchie des mémoires 157 7.1.2 Organisation des informations 160 7.2 Mémoire centrale 161 7.2.1 Mémoires à semi-conducteurs 162 7.2.2 Structure physique de la mémoire centrale 167 7.3 Mémoire cache 168 7.4 Mémoires auxiliaires 169 7.4.1 Enregistrement magnétique 170 7.4.2 Disques magnétiques 175 7.4.3 Disques optiques numériques 178 7.4.4 Cartouches et bandes magnétiques 183 7.4.5 Disques SSD 185 7.4.6 Gestion du stockage 187 Exercices 191 Chapitre 8 – Unité centrale de traitement 195 8.1 Architecture 195 8.2 Unité de commande 196 8.3 Synchronisation des opérations 198 8.4 Séquenceur 199 8.5 Niveaux de programmation 201 8.6 Structure des instructions niveau machine 202 8.7 Jeu d’instructions 204 8.8 Registres du CPU 205 8.9 Adressage des opérandes 208 8.10 Taille de l’adresse et taille de la mémoire 209 8.11 Unité arithmétique et logique (UAL) 210 Exercices 210 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. P001-624-9782100784592.indd 7 02/08/18 9:05 PM VIII Architecture et technologie des ordinateurs Chapitre 9 – Superordinateurs et microprocesseurs 213 9.1 Introduction 213 9.1.1 Accroissement de la puissance des ordinateurs 214 9.1.2 Technologie et performance 217 9.1.3 Évaluation de la performance 220 9.2 Superordinateurs 223 9.3 Microprocesseurs 225 9.3.1 Microprocesseur et micro-ordinateur 225 9.3.2 Évolution des microprocesseurs 225 9.3.3 Micro-ordinateurs 229 9.3.4 Performances 232 9.4 Machines parallèles 233 9.4.1 Histoire et évolution des idées 233 9.5 Parallélisme 236 9.5.1 Parallélisme et applications 237 9.5.2 Toujours plus vite 238 9.6 Évolution de l’architecture du CPU 239 9.6.1 Architectures RISC et CISC 239 9.6.2 Amélioration des performances 241 9.6.3 Tendances futures 249 9.6.4 L’importance du logiciel 250 9.6.5 Conclusions 250 Chapitre 10 – Entrées / sorties 251 10.1 Évolution 251 10.2 Clavier 253 10.3 Souris et autres dispositifs de pointage 254 10.4 Écrans 255 10.4.1 Écrans cathodiques 255 10.4.2 Écrans plats 260 10.5 Imprimantes 268 10.5.1 Imprimantes avec impact 269 10.5.2 Imprimantes sans impact 270 10.5.3 Traceurs 274 10.5.4 Imprimantes 3D 274 10.6 Scanners 276 10.7 Identification et surveillance 277 10.8 Architectures et procédures d’entrées/sorties 281 10.8.1 Système d’interruption 281 10.8.2 Accès direct à la mémoire (DMA) 284 10.8.3 Canaux d’entrées/sorties 286 P001-624-9782100784592.indd 8 02/08/18 9:05 PM Table des matières IX 10.8.4 Contrôleur de périphériques 288 10.8.5 Bus 289 10.9 Principaux bus d’extension 290 10.9.1 Bus locaux 290 10.9.2 Bus externes 292 10.9.3 Bus local et externe 296 Exercices 297 Chapitre 11 – Réseaux 299 11.1 Introduction 299 11.2 Voies de transmission 301 11.2.1 Transmissions série et parallèle 302 11.2.2 Modes de transmission et synchronisation 302 11.2.3 Modes d’exploitation d’une voie de transmission 304 11.2.4 Bande passante et capacité 304 11.3 Transmission analogique et modulation 306 11.3.1 Transmission analogique 306 11.3.2 Modulation d’amplitude, de fréquence et de phase 306 11.4 Transmission digitale et modulation 308 11.4.1 Transmission digitale ou numérique 308 11.4.2 Modulation par impulsion et codage 309 11.5 Multiplexage 310 11.6 Topologie et protocoles 312 11.6.1 Types de réseaux 312 11.6.2 Techniques de commutation de données 313 11.6.3 Topologie 314 11.6.4 Protocoles 316 11.6.5 Modèle ISO-OSI 316 11.6.6 Connexions entre réseaux 319 11.6.7 Protocole HDLC 319 11.6.8 Méthodes d’accès dans les réseaux locaux 320 11.6.9 Exemple de réseau local : Ethernet 322 11.7 Développement des réseaux 324 11.7.1 Standard FDDI 324 11.7.2 Évolution de la commutation par paquets 325 11.7.3 Relais de trames 325 11.7.4 Relais de cellules 326 11.7.5 Réseau numérique à intégration de services 327 11.7.6 ADSL 327 11.7.7 Réseaux locaux sans fil 328 11.7.8 Réseaux mobiles 330 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. P001-624-9782100784592.indd 9 02/08/18 9:05 PM X Architecture et technologie des ordinateurs 11.7.9 Sécurité des réseaux 330 11.8 TCP/IP : protocoles d’Internet 332 Exercices 337 Chapitre 12 – Systèmes d’exploitation 343 12.1 Introduction au logiciel d’exploitation 343 12.2 Évolution des systèmes d’exploitation 344 12.2.1 Préhistoire 344 12.2.2 Systèmes par lots 345 12.2.3 Vers l’indépendance des entrées/sorties 346 12.2.4 Multiprogrammation 347 12.2.5 Temps partagé 348 12.3 Caractéristiques des systèmes d’exploitation 349 12.3.1 Exploitation des ressources 350 12.3.2 Virtualisation de la machine 351 12.3.3 Machine à deux états 352 12.3.4 Notions de programme, processeur et processus 353 12.3.5 Structure d’un système d’exploitation moderne 354 12.4 Noyau 356 12.4.1 Allocation du CPU 356 12.4.2 Gestion des interruptions 357 12.4.3 Support de l’environnement des processus 357 12.5 Gestion de la mémoire centrale 359 12.5.1 Partitions de taille fixe 360 12.5.2 Partitions de taille variable 360 12.5.3 Translation dynamique et protection 362 12.5.4 Segmentation 363 12.5.5 Mémoire virtuelle 365 12.5.6 Pagination 365 12.6 Organisation des entrées/sorties 373 12.6.1 Quelques aspects du problème 374 12.6.2 Une approche répandue 374 12.7 Gestion de fichiers 376 12.7.1 Pourquoi un système de fichiers ? 376 12.7.2 Objectifs 377 12.7.3 Enregistrements logiques et physiques 378 12.7.4 Gestion des ressources disques 379 12.7.5 Catalogues 379 12.7.6 Méthodes d’accès 381 12.7.7 Intégrité et sauvegarde 381 12.7.8 Performance 382 P001-624-9782100784592.indd 10 02/08/18 9:05 PM Table des matières XI 12.7.9 Serveurs de fichiers 383 12.8 Allocation des ressources 383 12.8.1 Grappes de serveurs et grilles 384 12.9 Interface utilisateur 384 12.10 Virtualisation 386 12.11 L’informatique dans les nuages 388 12.11.1 Cloud grand public 388 12.11.2 Cloud d’entreprise 389 12.12 Systèmes actuels 390 12.12.1 Systèmes pour smartphones 391 12.12.2 Systèmes pour ordinateurs personnels 392 12.12.3 Systèmes pour ordinateurs centraux 395 Exercices 398 Chapitre 13 – Langages de programmation 401 13.1 Langage machine 401 13.2 Traduction et interprétation 402 13.3 Assembleur 403 13.3.1 Codes opérations mnémoniques 404 13.3.2 Opérandes et étiquettes 404 13.3.3 Littéraux 404 13.3.4 Directives 405 13.3.5 Expressions arithmétiques 405 13.3.6 Macros et sous-programmes 406 13.4 Fonctionnement de l’assembleur 410 13.4.1 Macro-assembleur et cross assembleur 411 13.5 Développement d’un programme 412 13.5.1 Éditeur de texte 412 13.5.2 uploads/Science et Technologie/ feuilletage 9 .pdf