Initiation à l’informatique 1

Home / Initiation à l’informatique 1

Présentation

En 1966, l’informatique a été définie par l’Académie française comme la étant la science du traitement rationnel, notamment par machines automatiques, de l’information considérée comme le support des connaissances humaines et des communications dans les domaines techniques, économiques et sociaux.

Un ordinateur CRAY
Un ordinateur CRAY

 

Ces machines automatiques, appelées ordinateurs en France et calculateurs dans certains pays (computer en anglais), sont des machines électroniques qui fonctionnent par la lecture séquentielle d’un ensemble d’instructions, organisées en programmes, qui leur font exécuter des opérations logiques et arithmétiques sur des chiffres binaires d’où le terme de traitement numérique (seul les valeurs 0 et 1 sont utilisées).

 

Quelques rappels historiques

  • 1642 Blaise Pascal conçut les plans d’une machine à calculer appelée plus tard pascaline.
  • 1837 Charles Babbage conçut les théories d’une machine à calculer programmable.
  • 1906 Henry Babbage construisit une version simplifiée de l’unité centrale de la machine analytique de son père.
  • 1914 Leonardo Torres Quevedo remplaça toutes les fonctions mécaniques de Babbage par des fonctions électromécaniques.
  • 1937 Howard Aiken présenta à IBM un projet de machine à calculer par l’ASCC (début de l’informatique moderne).
  • 1937 – 1946 Six machines furent construites : 2 machines avec le Complex Number Calculator, l’ASCC/Mark I d’IBM, le Zuse 3, le Colosse et l’ENIAC. Ces machines peu fiables pouvaient peser des dizaines de tonnes.
  • 1949 Le premier micro-ordinateur (ordinateur personnel) fut décrit dans le livre d’Edmund Berkeley.
  • 1950 Turing propose une expérience connue sous le nom de test de Turing permettant de qualifier une machine de consciente (Intelligence Artificielle).
  • 1969 Le microprocesseur fut inventé par Ted Hoff.
  • 1969 – 1972 le réseau ARPANET fut développé pour l’armée américaine.
  • 1971 Intel commercialisera le microprocesseur 4004, copie de l’architecture du DEC PDP-8, le premier mini-ordinateur.
  • 1972 Naissance du InterNetworking Working Group, organisme chargé de la gestion d’Internet basé sur Arpanet.
  • 1975 Vente au public du micro-ordinateur Altair 8800. Bill Gates, Paul Allen, Steve Wozniak et Steve Jobs (ordre chronologique) firent tous leurs débuts sur cette machine.
  • 1981 IBM produit à grande échelle le PC (Personal Computer).
  • 1990 Annonce publique du World Wide Web (web ou Toile) développé au CERN, centre européen de physique des particules situé sur la frontière franco-suisse, pourr utiliser plus facilement Internet.

 

Eniac4
Eniac4

 

Quelques rappels mathématiques

Actuellement, la quasi totalité des ordinateurs fonctionnent en mode binaire, c’est à dire qu’ils travaillent avec des nombre en base 2. Ceci vient du fait qu’ils utilisent des composants électroniques permettant de tester 2 états : le courant passe ou ne passe pas !

Dans notre système habituel de représentation décimale, c’est à dire en base 10, nous utilisons dix chiffres pour écrire nos nombres entiers positifs : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9.

Prenons le nombre 1337. Le chiffre le plus à droite est le chiffre des unités, celui à côté est pour les dizaines, suivi du chiffre des centaines… Cela nous donne : 1×1000 + 3×100 + 3×10 + 7×1

En informatique, on utilise rarement la base 10 à laquelle nous sommes tant habitués. Nous utilisons à la place trois autres bases pour des raisons techniques ou de gain de place :

– La base 2 (système binaire) : les chiffres utilisés sont 0 et 1.

– La base 8 (système octal) : les chiffres utilisés sont 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7.

– La base 16 (système hexadécimal) : les chiffres utilisés sont 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 ; auxquels s’ajoutent les six premières lettres de notre alphabet : A, B, C, D, E et F.

On précise la base utilisée pour un nombre en l’indiquant en indice entre parenthèses. Exemple : 10(10) = 1010(2) = 12(8) = A(16).

Voici le tableau des 16 premiers nombres des bases citées ci-dessus :

Bases de numération
Bases de numération

 

Bien entendu, toutes les opérations mathématiques classiques sont également possibles avec ces bases de numération peu habituelles. Il est ainsi possible de transformer un nombre écrit dans une base donnée vers son équivalent dans une autre base. Vous trouverez dans ce cours des liens vers des sites expliquant ces opérations. Ne soyez donc pas surpris si votre ordinateur vous affiche des données écrites dans une base différente de la base 10 dans certaines manipulations ou lors des messages dus à des erreurs d’exécution.

Exemple simple de conversion du nombre décimal 77 en son équivalent binaire 1001101 par divisions successives par 2 et lecture des restes de droite à gauche :

Conversion par divisions
Conversion par divisions

 

 

Les codes (ou codecs) utilisés pour le stockage des données

Pour représenter une information avec des nombres binaires (0 et 1), l’ordinateur utilise un code qui attribue un nombre à une lettre, à une couleur, à un son ou à toute autre donnée traitée. Un des plus anciens code utilisé en informatique est basé sur le standard ASCII qui attribue, par exemple, le nombre 65 à la lettre A qui est ainsi stockée sous la forme binaire 1000001 dans l’ordinateur. Ce code attribue également un nombre à des caractères semi-graphiques tel qu’un cœur ou à des opérations tel qu’un saut de ligne dans un texte. Pour représenter des caractères chinois, arabes ou non prévus en ASCII, la plupart des ordinateurs utilisent le code unicode qui est compatible avec le standard ASCII : les 128 premiers symboles de l’unicode sont ceux de la table ASCII et sont rangés dans le même ordre.

Caractères chinois
Caractères chinois

 

Introduction aux mémoires d’un ordinateur

En informatique, on appelle mémoire tout composant électronique capable de stocker des données. Les données sont stockées sous la forme de zones mémoires, appelées octets (byte en anglais), contenant 8 cases, ou bits (digit en anglais), qui peuvent prendre les valeurs 0 ou 1.

Un octet
Un octet

On distingue ainsi deux grandes catégories de mémoires :

  • la mémoire centrale (appelée également mémoire interne) permettant de mémoriser temporairement les données lors de l’exécution des programmes. La mémoire centrale est réalisée à l’aide de micro-conducteurs, c’est-à-dire des circuits électroniques spécialisés rapides. La mémoire centrale correspond à ce que l’on appelle la mémoire vive.
  • la mémoire de masse (appelée également mémoire physique ou mémoire externe) permettant de stocker des informations à long terme, y compris lors de l’arrêt de l’ordinateur. La mémoire de masse correspond aux dispositifs de stockage magnétiques, tels que le disque dur, aux dispositifs de stockage optique correspondant par exemple aux CD-ROM ou aux DVD-ROM.

Les principales caractéristiques d’une mémoire sont les suivantes :

La capacité, représentant le volume global d’informations que la mémoire peut stocker ; Le temps d’accès, correspondant à l’intervalle de temps entre la demande de lecture/écriture et la disponibilité de la donnée ; Le temps de cycle, représentant l’intervalle de temps minimum entre deux accès successifs ; Le débit, définissant le volume d’information échangé par secondes ; La non volatilité caractérisant l’aptitude d’une mémoire à conserver les données lorsqu’elle n’est plus alimentée électriquement.

Les mémoires les plus rapides sont également les plus onéreuses, c’est la raison pour laquelle différentes technologies sont utilisées dans un ordinateur selon les impératifs techniques : les mémoires les plus rapides sont situées en faible quantité à proximité du processeur et les mémoires de masse, moins rapides, servent à stocker les informations de manière permanente.

La mémoire vive

La mémoire vive, généralement appelée RAM (Random Access Memory, traduisez mémoire à accès direct), est la mémoire principale du système, c’est-à-dire qu’il s’agit d’un espace permettant de stocker de manière temporaire des données lors de l’exécution d’un programme. En effet, contrairement au stockage de données sur une mémoire de masse telle que le disque dur, la mémoire vive est volatile, c’est-à-dire qu’elle permet uniquement de stocker des données tant qu’elle est alimentée électriquement. Ainsi, à chaque fois que l’ordinateur est éteint, toutes les données présentes en mémoire sont irrémédiablement effacées.

La mémoire morte

La mémoire morte, appelée ROM pour Read Only Memory (traduisez mémoire en lecture seule) est un type de mémoire permettant de conserver les informations qui y sont contenues même lorsque la mémoire n’est plus alimentée électriquement. A la base ce type de mémoire ne peut être accédée qu’en lecture. Toutefois il est désormais possible d’enregistrer des informations dans certaines mémoires de type ROM.

La mémoire flash

La mémoire flash est un compromis entre les mémoires de type RAM et les mémoires mortes. En effet, la mémoire Flash possède la non-volatilité des mémoires mortes tout en pouvant facilement être accessible en lecture ou en écriture. En contrepartie les temps d’accès des mémoires flash sont plus importants que ceux de la mémoire vive.