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1 INFORMATIQUE DE BASE Année universitaire 2011-2012 Yassine El Ghoumari 1ère a

1 INFORMATIQUE DE BASE Année universitaire 2011-2012 Yassine El Ghoumari 1ère année ENCG Informatique = Information + Automatique Définition Yassine El Ghoumari traitement automatique de l’information par des machines Histoire de l’informatique Yassine El Ghoumari Utilisations de systèmes primitifs à base 5, 10, 60 Utilisation des chiffres romains : I V X L C Les systèmes numériques L’invention du calcul Yassine El Ghoumari Utilisation des chiffres romains : I, V, X, L, C calculer n’est pas trivial ! véritable savoir et maîtrise de ces systèmes pour réaliser des opérations de base apparition du 0 au XIIe siècle en Europe et mise en place de la numérotation décimale La mécanisation du calcul Les abaques : boulier Yassine El Ghoumari 1614 L’écossais John Neper (Napier, 1550-1617) invente les logarithmes simplifier les calculs trigonométriques en astronomie consiste à remplacer une multiplication par une addition + lecture d’une valeur dans une table La mécanisation du calcul Yassine El Ghoumari 2 Exemple : on veut calculer : 2 5 x 2 4 Première méthode : poser le calcul La mécanisation du calcul Yassine El Ghoumari 192 320 32 x 16 512 fastidieux erreurs Deuxième méthode (Neper) : utiliser une table 2 5 x 2 4 = 2 (5+4) = 2 9 La mécanisation du calcul 8 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2N 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1632 William Oughtred invente la règle à calcul basée sur le principe des logarithmes utilisée pour les calculs scientifiques jusqu’en 1970 La mécanisation du calcul 9 Les premières machines à calculer  1623 Schikard  1642 Pascaline (Bl Pascal) La mécanisation du calcul 10  1642 Pascaline (Bl. Pascal)  addition, soustraction  1670 Leibniz (Gottfried Leibniz)  pascaline + mult, div, racine carrée  1830 Colmar (Charles Xavier Thomas)  Arithmomètre L’Aube de la révolution industrielle La mécanisation du calcul 11 1728 Falcon construit un métier à tisser commandé par planchette de bois 1805 Jacquard perfectionne le modèle et utilise des cartes en carton perforées 1822 Machine différentielle (Ch Babbage) 2000 pièces de cuivre faites main, 2 tonnes Calcul du mouvement des planètes La mécanisation du calcul 12 Concept de registre 1830 Machine Analytique (Ch Babbage) 50.000 pièces capable de prendre des décisions en fonction des résultats précédents (contrôle de séquence, branchements et boucles) réalisée entre 1989 et 1991 bi-centenaire de la naissance de Babbage 3 1843 Augusta Ada Comtesse de Lovelace Description de la machine analytique Premiers programmes (Algorithmes) Boucles et branchements La mécanisation du calcul 13 Ada (1979) Langage de programmation (J. Ichbiach) 1890 Hermann Hollerith construit un calculateur statistique électromécanique plus performant que les calculateurs mécaniques Les calculateurs électromécaniques Yassine El Ghoumari 14 utilisation de cartes perforées utilisé pour le recensement américain de 1890 fonde la Tabulating Machine Company => IBM (International Business Machines) Avancées Technologiques Les calculateurs électromécaniques 15 1904 Diode par John Fleming 1907 Triode par L De Forest ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) construit par l’armée américaine entre 1943 et 1945, Philadelphie 5000 additions par secondes 500 000 d ll La première génération d’ordinateurs 16 500.000 dollars 30 tonnes 30 m de long x 2,50 haut 160 m2 1.500 relais, 17.468 tubes à vide problèmes liés à la chaleur et à la consommation électrique premier bug 1948 Invention du Transistor bipolaire à Jonction Walter H. Brattain, John Bardeen et William Shockley aux Bell Labs Avantages du Transistor 1956 TRADIC La seconde génération d’ordinateurs 17 1956 TRADIC 1957 FORTRAN par John Backus d’IBM 1958 Invention du Circuit Intégré par Jack Kilby de Texas Instruments (miniaturisation) La troisième génération d’ordinateurs 18 ( ) 1961 FairChild Corp commercialise la première série de circuits intégrés 1968 Premier ordinateur avec Circuits intégrés 4 1971 : le 4004 pour Busicom conçu par Ted Hoff 1968 Intel (Gordon Moore, Robert Noyce, Andy Grove) Le microprocesseur 19 La quatrième génération 20 Galette (wafer) L’ère de la Micro- Informatique 21 Depuis 1980 Développé pour l’INRA par André Truong et François Gernelle 1973 L Mi l N La micro-informatique 22  1973 Le Micral N  8500 F  Intel 8008  1974 + Ecran + Clavier  1975 + Disque dur Tout commença dans un garage… 1976 Steve Jobs et Steve Wozniak mettent au point le premier Apple La micro-informatique 23 MOS 6502 à 1 Mhz 8 ko RAM $666.66 Macintosh 1984 Motorola 68000, 8 Mhz 128 ko RAM $2500 Diversité des micro-ordinateurs / systèmes La micro-informatique 24 5 MOS 6502, 5 ko RAM, 2500 F MOS 6502, 8 ko RAM, 8600 F La micro-informatique 25 MOS 6510, 64 ko RAM, 4000 F Lecteur disquette 4000 F 1981 IBM PC 5150 Personal Computer Intel 8088 à 4.77 MHz 64 Ko de Ram, 40 Ko de Rom La micro-informatique 26 40 Ko de Rom, lecteur de disquettes 5"25 système d'exploitation PC-DOS 1.0 3000 $ Uniformisation L’ère du Numérique 27 Depuis 1990 1981 Philips commercialise le Compact Disk 1988 CD-R L’ère du Numérique 28 1996 DVD 1992 norme MPEG Les ordinateurs multi-cores : 2005 Actuellement 29 Core 2 duo : i3, i5, i7: processeur avec carte graphique intégrée Le futur 30 6 Biologique (ADN) Les ordinateurs de demain Le futur 31 Optique (Photon) Quantique (Spin électron) Neuronal (couplé aux neurones) à Nanopuce à Supraconducteur Résolution d’un problème mathématique avec un échantillon d’ADN L’ordinateur Biologique 32 Capable de d’effectuer de simples opérations comme identifier des chiffres binaire 1000 milliard de « machines à calculer » dans une goute d’eau Consommation en énergie infinitésimale Fiabilité de 99,9% Repose sur des propriétés quantiques de la matière L'élément de base de l'ordinateur quantique : le qubit L’ordinateur Quantique 33 Un ordinateur de 100 qubits permettrait de simuler le fonctionnement de tout un cerveau humain Un de 300 qubits l'évolution de l'univers entier depuis le Big Bang Les ordinateurs quantiques actuels n'ont pour le moment que 7 qubits Architecture des ordinateurs Yassine El Ghoumari Définition d’un ordinateur Machine qui : saisit (périphériques d’entrée) 35 saisit (périphériques d entrée), stocke (mémoire), traite (programmes) restitue (périphériques de sortie) des informations Schéma fonctionnel UC UC Données Données Instructions Instructions Résultats Résultats Saisie Saisie Restitution Restitution Traitement Traitement Mé i Mé i 36 Périphériques de sortie Périphériques de sortie Ecran Modem Imprimante Haut parleur Périphériques d’entrée Périphériques d’entrée Modem Micro Clavier Souris Caméra CD-ROM Joystick Scanner Mémoires auxiliaires Mémoires auxiliaires Disquette Disque dur Mémoire Mémoire 7 Constituants Composants matériels (Hardware) • Tout ce qui compose l’ordinateur et ses accessoires 37 • Chaque composant possède une fonction particulière • calcul • stockage des données • affichage vidéo • gestion du clavier... Logiciel (Software) • immatériel (non tangible) • ensemble de programmes exécutables par l’ordinateur Constituants 38 Différents types de logiciels • système d’exploitation (MS-DOS, Windows, Unix) • logiciels standards comme Word, Excel... • progiciels : logiciels spécifiques (paye, comptabilité, ...) Le logiciel pilote le matériel Codage binaire Le langage des ordinateurs Toutes communications à l'intérieur de 39 Toutes communications à l intérieur de l'ordinateur sont faites avec des signaux électriques • 0: éteint (absence de signal électrique) • 1: allumé (présence de signal électrique) Un même nombre peut être représenté dans plusieurs bases • 123 en base 10 (décimal) Codage binaire 40 ( ) • 1111011 en base 2 (binaire) • 173 en base 8 (octale) • 7B en base 16 (hexadécimale) De la base 10 à la base 2 • Il faut diviser le nombre par 2 puis réitérer l'opération en considérant que le nouveau é t t l' i ti t j 'à Codage binaire 41 numérateur est l'ancien quotient jusqu'à ce que ce dernier soit nul. La suite inverse des restes représente le nombre binaire Exemple 42 Ecrire 10 en base 2 8 Codage binaire Les opérations élémentaires en base 10 s’appliquent de la même façon en base 2 • Exemple: Addition, soustraction, multiplication, 43 p , , p , division Schéma fonctionnel 44 L’unité Centrale Fonctions • Sélectionner et exécuter les instructions du programme en cours 45 L’unité Centrale Partie de l’ordinateur qui contient les circuits de base • la mémoire principale • la mémoire vive (RAM) • la mémoire morte (ROM) 46 ( ) • la mémoire cache • le microprocesseur • les circuits de calcul (UAL-L’unité arithmétique et logique) • l’unité de contrôle ou de commande UC • l’horloge système • l’unité d’entrée-sortie • Elle contrôle et synchronise le microprocesseur et les composants associés • Sa vitesse (fréquence) est exprimée généralement en mégahertz (MHz) c’est à dire en million de cycles par L’horloge 47 mégahertz (MHz) c est-à-dire en million de cycles par seconde • L’efficacité du microprocesseur est directement proportionnelle à la fréquence de l’horloge : une fréquence élevée est donc souhaitable • Exemples: Intel i7, environ 3,4 GHz L’unité d’entrée-sortie • contrôle et gère le transfert d’informations entre l’UC et les périphériques • Exemples 48 Exemples • carte graphique (écran) • carte contrôleur (disque dur) • carte son (micro, haut-parleur) 9 Les Périphériques Définition •Tout ce qui gravite autour de l’UC c’est-à-dire l’écran, le clavier, la souris, les mémoires auxiliaires, l’imprimante, le scanner le uploads/Science et Technologie/ informatiquedebasemail3-pdf.pdf