Année universitaire 2014/2015

Les bases de l’informatique

ة� ي� عب� ة� الش� مق�راطي� �ة� الدي ي�� ائ�ر ر� ة� الج� �مهوري الج�République Algérienne Démocratique et Populaire

حت� العلمي� م العالي� و الب� علي� ارة� الت� ور�Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique

وهران3 �ر ب ي� سي: ة� و علوم الت� �اري ج� Bبة� و ال �صادي Bت �ي� العلوم الاق ة� ف� �Jي ر ي� حض� Bبالمدرسة� الL’École Préparatoire en Sciences Économiques, Commerciales, et Sciences de Gestion d’Oran.

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حت� العلمي� م العالي� و الب� علي� ارة� الت� ور�Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche

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Sciences de Gestion d’Oran.

L’équipe du module:W.BENHABIB K.FELLAH S.MADOURI S.HAKIKI

M.A .MEZIANE

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Plan Historique Concepts de Base de l‘Informatique, l‘Information et des Ordinateurs

Notions sur le Fonctionnement d'un Ordinateur Le matériel (Hardware) Le logiciel (Software)

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Historique L’histoire de l’informatique est liée à la volonté d’automatiser certaines taches et particulièrement le calcul.

L’informatique est passée par les générations suivantes :

4

Les abaques : boulier

unitésdizainescentaines

Historique Génération Zéro :

C'est l'ère des calculateurs mécaniques et des premières machines programmables ,tel que : les machines à calculer ………

5

1632 William Oughtred invente la règle à calcul basée sur le principe des logarithmes.

utilisée pour les calculs scientifiques jusqu’en 1970 .

Historique Génération Zéro :

6

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

Historique Génération Zéro :

7

1843 Augusta Ada Comtesse de LovelaceDescription de la machine analytiquePremiers programmes (Algorithmes)

Historique Génération Zéro :

8

Les calculateurs sont munis de tubes à vide .

L'ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), fabriqué en 1945, est le premier ordinateur entièrement électronique.

Historique Première génération :

9

1948 Invention du Transistor bipolaire à JonctionLes transistors et les circuits imprimés marquent cette génération. Les transistors sont des circuits compacts qui ne craignent pas les chocs et ne chauffent pas. Ils permettent une miniaturisation des calculateurs et une amélioration des performances. Cette génération voit aussi l’apparition de langages de programmation évolués : Fortran et Cobol

Historique Deuxième génération :

10

Les circuits intégrés ou les puces électroniques (composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes) ont permis de :• Réduire le volume et la consommation d’électricité ,

• Réduire temps de conception • Réduire le prix de revient • Améliorer la fiabilité.

1958 Invention du Circuit Intégré1968 Premier ordinateur avec Circuits intégrés

Historique Troisième génération :

11

Historique Quatrième génération :

Naissance de la micro-informatique par l’invention du micro-processeur. La répartition des coûts machine/logiciel subit une énorme modification; en effet pendant les années 70 elle était la suivante : matériel 50% logiciel 50%. Pendant les années 70 , elle devient: matériel 5% logiciel 95%.

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Historique Quatrième génération

1981 IBM PC5150 Personal Computer Intel 8088 à 4.77 MHz64 Ko de Ram, 40 Ko de Rom, lecteur de disquettes 5"25 système d'exploitation PC-DOS 1.0 3000 $

Steve Jobs et Steve Wozniak mettent au point le premier AppleMOS 6502 à 1 Mhz8 ko RAM$666.66 Macintosh 1984

Motorola 68000, 8 Mhz128 ko RAM$2500

Concepts de Base de l‘Informatique, de l‘Information et des Ordinateur

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Informatique Information Ordinateurs

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Informatique

Informatique = Information + Automatique

La science du traitement automatique de l’information.De nos jours l’informatique est utilisée dans : L’industrie le commerce les services les transports et les télécommunications…etc.

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Définition d’une Information

Information = Données + Sens Une information est un ensemble de

données ayant un sens compréhensible par l'esprit humain. Tel que:

Une information peut être vue (une image), lue (texte), entendue (sons)

Pour être traitée, l'information doit être codée (numérisée : rendu numérique)

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Le codage de l’information établit une correspondance qui permet de passer d’une représentation de l’information à une autre . Cette dernière, dépend du système de numération, par exemple :

Le système de numération Egyptien

Le système de numération Romain

Le codage16

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Avec 1 bit on peut représenter 21 =2 combinaisons {0,1}Avec 2 bit on peut représenter 22 =4 combinaisons {00,01,10,11}Avec 3 bit on peut représenter 23 =8 combinaisons {000,001,010,011,100,1O1,11O,111}

……Avec n bit on peut représenter 2n combinaisons

Le codageL'alphabet d'un ordinateur est limité aux signes 0 et 1, ce qui correspond à un état électrique éteint (faux) ou allumé (Vrai). Cet état est représenté par un bit (Binary digIT). Tel que:

Unité Définitionbit (b) 1 ou 0Octet (o) 8 bitsKilo-octet (Ko) 1 kilo-octet = 1 024oMéga-octet (Mo) 1 méga-octet = 1 024 KoGiga-octet (Go) 1 giga-octet = 1 024 MoTéra-octet (To) 1 téra-octet = 1 024 Go

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Le codage des entiers positifs

Système Base Symbole Nombre de symbole

binaire 2 0,1 2

Octal 8 0,1,2,3,4,5,6,7 8

décimal 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 10

hexadécimal 16 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

16

En informatique, les systèmes de numération les plus courants sont :

19

Base = 10 Base = 2 Base = 8 Base = 160 0 0 01 1 1 12 10 2 23 11 3 34 100 4 45 101 5 56 110 6 67 111 7 78 1000 10 89 1001 11 910 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F

Le codage des entiers positifs

Il est possible de passer d’une représentation dans une base b à une représentation dans une base b’ par le biais du transcodage. Par exemple, Si on considère un entier X positif: Passer d’une base 10 à une base b: (X)10=(?)b1.Effectuer la division Xi+1 = Xi/b et le reste Ri2.Si (Xi=0) aller à 4 sinon aller 33.Xi = Xi+1 aller à 1 4.Arrêter la division . (X)10 =(Rn …..R4 R3 R2 R1 R0)b

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Le codage des entiers positifs

Exemple:73

2

1 36

2

0 18 20 9 2

1 4 20 2 2

0 1 21 0

(73)10=(1001001)2

125

8

5 15 87 1 8

1 0(125)10=(175)8

2596

16

4 162 162 10 16

10 0(2596)10=(A24)16

Passer d’une base b à une base 10 : (X)b=(an an-1….. a1 a0)b=(?)10(X)10= an * bn+ an-1 * bn-1 +…….. + a1 * b1+ a0 * b0

(1010011101)2=1*29+0*28+1*27+0*26+0*25+1*24+1*23+1.22

+0*21+1*20

= (669)10

Exemple:

(175)8 = 1*82+7*81+5*80

= (125)10

(A24)16 = A*162+2*161+4*160

= 10*162+2*161+4*160

= (2596)10

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Le codage des entiers positifs

Passer d’une base b’ à une base b =bn’:(X)b’=(?)b• Passage de l’octal au binaire:8=23 cela veut dire qu’il faut utiliser 3 bits pour représenter chaque chiffre octal. Exemple (175)8=(?)2

• Passage de l’hexadécimal au binaire:16=24 cela veut dire qu’il faut utiliser 4 bits pour représenter chaque chiffre hexadécimal. Exemple (A24)16=(?)2

Octal 1 7 5Binaire

001 111 101 (175)8 =(001111101)2 =(1111101)2

Hexadécimal

A 2 4

Binaire 1010 0010

0100

(A24)16 =(101000100100)2

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Le codage des entiers positifs

Passer d’une base b’=bn’ à une base b : (X)b’=(?)b• Passage du binaire à l’octal:8=23 donc il faut décomposer le nombre binaire en groupe de 3 bits (en partant de la droite). Exemple (1111101)2=(?)8

• Passage du binaire à l’hexadécimal:16=24 donc il faut décomposer le nombre binaire en groupe de 4 bits (en partant de la droite). Exemple (10100010100)16=(?)2

23

(1111101)2 = (001111101)2 =(175)8

Binaire

001 111 101

Octal 1 7 5

Binaire 1010 0010

0100

Hexadécimal

A 2 4

(101000100100)2 =(A24)16

Le codage des entiers positifs

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Chaque caractère possède donc son équivalent en code numérique : c'est le code ASCII (American Standard Code for Information Interchange - traduisez « Code Americain Standard pour l'Echange d'Informations »). Le code ASCII de base représe les caractères sur 7 bits (c'est-à-dire 128 caractères possibles, de 0 à 127).

Codage des caractères:

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Codage des imagesUne image est constituée d'un ensemble de points appelés pixels (pixel est une abréviation de PICture ELement) Le pixel représente ainsi le plus petit élément constitutif d'une image numérique. L'ensemble de ces pixels est contenu dans un tableau à deux dimensions constituant l'image .Le nombre de bits nécessaire pour représenter un pixel dépond du nombre de couleurs:Noir ou blanc(2 couleurs):2=2 par pixel.256 nuances grises:256=2 donc 8 bits par pixel.Trois couleurs de bases chacune à 256 nuances donc 24 bits par pixel.

Codages des images

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Codages du sons et des vidéosCodage des sons

• Une vidéo est une succession d'images par secondes (en anglais frame rate), exprimé en FPS (Frames per second, en français trames par seconde).

• la vidéo au sens multimédia du terme est généralement accompagnée de son.

Codage des vidéos

Signal analogique signal numérique

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Ordinateurs

Ordinateurs = Machines + Programmes

Machine permettant de traiter des informations selon des suites d'instructions prédéfinies, appelées programmes.Remarque : Un lave linge n’est programmé que pour laver le linge.

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Il y a 3 familles d’ordinateurs :

Ordinateurs Personnels (PC) Superordinateurs Tablettes PC Assistants personnels (PDA)

Ordinateurs

29Ordinateurs Personnels Les ordinateurs personnels (appelés PC, pour Personal Computer) sont utilisés pour les tâches de bureautique, d'Internet, de multimédia, de jeu….etc.

Parmi ces ordinateurs on distingue :

Les ordinateurs de bureau

Les ordinateurs portables

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Les superordinateurs (en anglais supercomputers) sont conçus pour atteindre les plus hautes performances en particulier en termes de vitesse de calcul. La science des superordinateurs est appelée HPC, pour High Performance Computing, ce qui se traduit par Calcul haute performance.

Les superordinateurs sont utilisés pour les prévisions météorologiques et la simulation d'explosion d'arme nucléaire.

Superordinateurs

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Tablettes PC

Les tablettes PC (en anglais tablet PC) sont composées d'un boîtier intégrant un écran tactile ainsi qu'un certain nombre de périphériques incorporés. Le tablet PC permet l’utilisation d’un panneau de saisie visuel, l’utilisation du stylet à la place de la souris

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Les assistants personels (appelés PDA, pour Personal digital Assistant) sont des ordinateurs de poche proposant des fonctionnalités liées à l'organisation personnelle.

Les PDAs servent d'agenda, de carnet d'adresses et de bloc-notes. On les dote de clavier, avec des petites touches, ou d'écran tactile, associé alors à un stylet.

Assistants personnels

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Notions sur le Fonctionnement d’un Ordinateur Le fonctionnement d’un ordinateur est basé sur un système informatiqueUn système informatique est l’ensemble de moyens matériels et logiciels (ensemble de programmes) nécessaire pour satisfaire les besoins de l’utilisateurs

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• La partie matériel: les éléments physique qui constituent la machine.

•La partie logiciel : l’ensembles des logiciels de traitement de l’information.

Notions sur le Fonctionnement d’un Ordinateur

35Matériels (Hardware)

Schéma général de l’ordinateur

36Matériels (Hardware)a-Éléments matériels de base d'un PC

Microprocesseur RAM Carte mère Carte graphique

b-Les mémoiresc-Les Périphériques d'E/S

37Le microprocesseurLe microprocesseur (CPU : Central

Processor Unit  « Unité centrale de traitement ») reçoit les informations via des périphériques d’entrée, les traitement puis les distribuent sur les périphériques de sortie.Le processeur est donc, en quelque sorte, le « moteur » ou le « cerveau » du PC. C’est lui qui traite toutes les informations (converties auparavant en binaire) et exécute les instructions.

la fréquence à laquelle un processeur traite les commandes qui lui parviennent se mesure en Hertz. En théorie, plus la fréquence est élevée, plus le processeur travaille rapidement

38Le microprocesseur

Le processeur est composé des éléments suivants– Unité Arithmétique et Logique (UAL):

Ensemble de circuits qui exécutent les opérations arithmétiques et logiques de base

– Différents Registres (CO, Etat, Instruction…)

– Unité de contrôle (ou de commande): Son rôle est : d’extraire une instruction du

programme en MC, de la faire exécuter par l’UAL ou un périphérique et de chercher l’instruction suivante.

Elle décode les instructions et trouve les données pour l’UAL

39RAM(Random Access Memory)

RAM (pour Random Access Memory) appelée aussi la mémoire vive, centrale ou encore interne. C’est la mémoire principale de l’odinateur, elle permet de stocker les données lors de l’exécution d’un programme. Ce stockage est temporaire, contrairement à une mémoire de masse comme le disque dur, car elle ne permet de stocker des données que tant qu’elle est alimentée électriquement.

40La carte mèreLa carte mère est le corps principal de l’ordinateur, elle est considérée comme son système nerveux. C'est sur elle que se connectent le microprocesseur, les barrettes de mémoire (mémoire vive ou la RAM) et les autres éléments matériels, tels que les périphériques d’entrée et de sortie, afin d'assurer la bonne communication entre les différents composants et le système d'exploitation

41La carte graphiqueLa carte graphique (en anglais graphic adapter), parfois appelée carte vidéo ou accélérateur graphique, est l'élément de l'ordinateur chargé de convertir les données numériques à afficher en données graphiques exploitables par un périphérique d'affichage.

42 Les mémoiresDispositif capable d’enregistrer, de stocker et de restituer des informations. Une mémoire possède les caractéristiques suivantes:– Deux modes d’accès :

En lecture : aucun effet sur le contenu En écriture : modifie son contenu

– Capacité : nombre d’octets– Accès

accès immédiat à l’informationséquentiel : pour accéder à une information, il faut avoir lu toutes les précédentes (ex : cassette audio)

– Temps d’accès : temps écoulé entre l’instant où l’information est demandée et celui où elle est disponible (en ms)

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Il existe trois types de mémoires: RAM ou mémoire vive:

mémoire à accès direct à taille limitée. Son contenu est volatile. l’ordinateur y stocke temporairement les données et instructions (programmes) qu’il est en train d’utiliser et d’exécuter(contient tous les programmes en cours d’exécution)

ROM ou mémoire morte La mémoire morte (Read Only Memory) Mémoire permanente et inaltérable .Elle contient des petits programmes écrits par le constructeur pour la mise en route de l’ordinateur BIOS (Basic Input/Output System)

mémoire de masse ou secondaireMémoire de grande capacité , non volatile et lente. Elle est utilisée pour le stockage. Exemples: Disque dur, bandes magnétiques, DVD ou CD

Les mémoires

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Il existe trois types de mémoires: RAM ou mémoire vive:

mémoire à accès direct à taille limitée. Son contenu est volatile. l’ordinateur y stocke temporairement les données et instructions (programmes) qu’il est en train d’utiliser et d’exécuter(contient tous les programmes en cours d’exécution)

ROM ou mémoire morte La mémoire morte (Read Only Memory) Mémoire permanente et inaltérable .Elle contient des petits programmes écrits par le constructeur pour la mise en route de l’ordinateur BIOS (Basic Input/Output System)

mémoire de masse ou secondaireMémoire de grande capacité , non volatile et lente. Elle est utilisée pour le stockage. Exemples: Disque dur, bandes magnétiques, DVD ou CD

Les mémoires

45 Les périphériques

Une pièce de matériel qui peut effectuer une fonction particulière. On distingue trois classes de périphériques :

•périphériques d'entrée (clavier, souris, lecteur de CD-ROM..)•périphériques de sortie (imprimante, moniteur..)•périphériques d'entrée-sortie (Graveur de CD, lecteur de disquette..).

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UCDonnéesInstructions Résultats

Périphériques d’entrée

Saisie RestitutionTraitement

Périphériques de sortie

Ecran Modem

ImprimanteHaut parleurModem

Micro

Clavier

Souris

CaméraCD-ROM

JoystickScanner

Mémoires auxiliaires

Disquette

Disque dur

Les périphériques

47 Logiciels (Software) Un logiciel = Un ensemble de programmes. Un programme = Une suite d’instructions

exécutée par l’ordinateur.

Avant d’exécuter un programme, l’ordinateur le charge à un endroit qu’on appelle Mémoire Centrale. La mémoire centrale se trouve sur la carte mère.

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Logiciels (Software) a-Classification des logiciels informatiques

1-Logiciels d'exploitation (systèmes d'exploitation).2-Logiciels d'application.

b-Principales familles de logiciels 1-Logiciels Progiciels2-Logiciels propriétaires 3-Logiciels payants4-Logiciels Sharewares (partagiciels)5-Logiciels Freewares (gratuiciels) 6-Logiciels libres

49 Logiciels (Software) a-Classification des logiciels informatiques

1-Logiciel d'exploitation : ( logiciel système)

2-Logiciel d'application

C’est un logiciel spécial assurant la gestion de l'ordinateur et de ses périphériques. Les systèmes d’exploitation et les différents utilitaires systèmes sont de ce type. Parmi ces logiciels on peut citer: Windows, UNIX, MS-DOS (Microsoft Disk Operating System)Les logiciels d’application sont des logiciels spécifiques à la résolution des problèmes de l'utilisateur. On distingue généralement leurs type suivant leur fonction : logiciels bureautiques, de gestion d'analyse de données statistiques…etc.

50 Logiciels (Software) a-Classification des logiciels informatiques

1-Logiciels d'exploitation : ( logiciel système)

2-Logiciels d'application

C’est un logiciel spécial assurant la gestion de l'ordinateur et de ses périphériques. Les systèmes d’exploitation et les différents utilitaires systèmes sont de ce type. Parmi ce type de logiciels on peut citer: Windows, UNIX, MS-DOS (Microsoft Disk Operating System)Les logiciels d’application sont des logiciels spécifiques à la résolution des problèmes de l'utilisateur. On distingue généralement leurs type suivant leur fonction : logiciels bureautiques, de gestion d'analyse de données statistiques…etc.

51 Logiciels (Software)

illustration des flux de données à l'intérieur d'un ordinateur

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b-Principales familles de logiciels

1-Logiciels Progiciels

2-Logiciels propriétaires et payant3-Logiciels Sharewares (partagiciels)4-Logiciels Freewares (gratuiciels) 5-Logiciels libres

Logiciels (Software)

Le terme progiciel résulte de la contraction des mots produit et logiciel. C'est donc un logiciel commercial. Le terme est très souvent employé pour des logiciels professionnels utilisés par des entreprises tels que les progiciels de comptabilité.

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b-Principales familles de logiciels

1-Logiciels Progiciels2-Logiciels propriétaires et payant

3-Logiciels Sharewares (partagiciels)4-Logiciels Freewares (gratuiciels) 5-Logiciels libres

Logiciels (Software)

Ces logiciels fabriqués par des sociétés de logiciel sont vendus à l’utilisateur lors de l’achat de son ordinateur, en boîte dans les magasins spécialisés ou sur Internet. Mais ce qui est vendu, ce n’est pas le droit de propriété de l’utilisateur sur le logiciel mais seulement un droit d’utilisation, c’est une licence utilisateur (le système d’exploitation Windows est de ce type).

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b-Principales familles de logiciels

1-Logiciels Progiciels2-Logiciels propriétaires et payant 3-Logiciels Sharewares (partagiciels)

4-Logiciels Freewares (gratuiciels) 5-Logiciels libres

Logiciels (Software)

Shareware, qui n'est pas vraiment gratuit. C'est un logiciel que l'on peut se procurer gratuitement afin de le tester pendant un temps limité (le plus souvent 30 jours)

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b-Principales familles de logiciels

1-Logiciels Progiciels2-Logiciels propriétaires et payant3-Logiciels Sharewares (partagiciels)4-Logiciels Freewares (gratuiciels)

5-Logiciels libres

Logiciels (Software)

Ces logiciels sont utilisables gratuitement, sans aucune restriction de fonctionnalités ou de durée d'utilisation

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b-Principales familles de logiciels

1-Logiciels Progiciels2-Logiciels propriétaires et payant3-Logiciels Sharewares (partagiciels)4-Logiciels Freewares (gratuiciels) 5-Logiciels libres

Logiciels (Software)

Ils sont financés par le paiement des prestations de services qui les entourent, formations, mise en place et installation, le code source ouvert est tout de même protégé par une licence spéciale, la GPL (en anglais, General Public Licence). Le système d’exploitation Linux est de ce type.