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Le blog d'education et de formation

J'apprends l'informatique

13 Février 2009 , Rédigé par mazagan Publié dans #TICEتكنولوجيا المعلومات

Chapitre 1, généralités

 Définition d'un ordinateur

Un ordinateur est une machine capable d'effectuer toute sorte d'opération et de traitement tel que des calculs, maniement de textes et d'images par exemple.

 Fonctionnement interne d'un ordinateur

Nous ne détaillerons pas ici son fonctionnement électronique, mais il faut savoir que de par sa conception même (électrique), l'ordinateur fonctionne en mode binaire (numérotation à base 2). On convient que quand dans un fil le courant passe, il est représenté par un 1 et 0 quand il n'y a pas de courant (Voir le chapitre sur l'algèbre booléenne). Toute les données (textes, images, nombres, etc) devront donc être d'abord codées en binaire pour être traitées par l'ordinateur.

Concernant les données à traiter et les instructions à exécuter, d'une façon générale chaque ordinateur à sa façon de coder les informations. Ce qui explique les incompatibilités entre ordinateurs dès que l'on désire échanger des informations ou des logiciels. Comme pour deux personnes qui doivent parler la même langue pour communiquer.

 Le code ASCII

Pour le codage des textes, les caractères doivent évidemment être codés sous une forme numérique qu'on appelle le code ASCII (American Standard Code for Information Interchange, code standard américain pour l'échange d'informations). Par exemple le A majuscule est codé 01000001 en binaire (65 en décimal). Il existe d'autres façon de coder les textes, mais le code ASCII est le plus répandu dans le monde.

La séquence binaire 01000001, qui représente un A sur la plupart des ordinateurs, sera interprété par une autre lettre sur un autre ordinateur. Ce qui explique qu'un texte codé en code ASCII donnerait un autre texte complètement incompréhensible si l'on en exportait les séquences binaires sur un autre ordinateur utilisant un codage autre que l'ASCII. Cet autre ordinateur interpréterait évidemment les séquences différemment.

L'exemple le plus flagrant en est pour les différents alphabets (latin, grec, russe et arabe par exemple). L'anglais ne connaissant pas les accents, en Espagne ils ont par exemple leur point d'interrogation à l'envers pour les questions ou l'accent tilde que nous ne connaissons pas en France.

 Système numérique

Il existe trois façons d'exprimer les nombres en informatique :

décimal
base 10

binaire
base 2

hexadécimal
base 16

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111

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

 

Schéma général d'un ordinateur

Commençons d'abord par voir le schéma général d'un ordinateur, puis nous détaillerons ensuite chacun des éléments.

On distingue l'unité centrale (appelée aussi UC) des périphériques (ce qu'il y a autour de l'ordinateur). Les périphériques permettent de fournir à l'ordinateur les données à traiter et de les récupérer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'unité centrale

L'unité centrale (appelé aussi microprocesseur)

 

 

 

 

 

 

 

Nous distinguons trois parties principales :

  •  
    • La mémoire qui permet de stocker momentanément les données à traiter, et dans cette mémoire nous devons distinguer deux formes de données :
      la liste des données à traiter,
      et bien sur le logiciel (appelé aussi programme) qui est la liste des instructions que devra exécuter l'ordinateur.
    • L'unité de traitement chargée d'interpréter et d'exécuter le logiciel qui est en mémoire, et de commander les différents périphériques.
    • L'unité arithmétique (ou unité de calcul) qui effectue tout les calculs.

 

Les périphériques

Il y a l'ordinateur en lui même qui effectue les traitements. Mais pour cela il faut évidement fournir à l'ordinateur les données à traiter et lui dire ce qu'il doit en faire. L'acquisition et la récupération des données se font par les périphériques.

Nous distinguons quatre sortes de périphériques :

  •  
    • Les périphériques d'entrée qui permettent effectivement de fournir à l'ordinateur les données à traiter :
      le clavier pour la saisie des textes,
      le micro pour la saisie des sons,
      le scanner pour la saisie des images, etc.
      Pour ne citer que les trois les plus couramment employés.
    • Les périphériques de sortie :
      l'écran,
      l'imprimante,
      le haut-parleur, etc.
    • Le stockage des données :
      Bien sûr, une fois que le traitement est effectué, nous n'avons momentanément plus besoin des données, soit que nous désirons traiter d'autre données ou les archiver par exemple. Il faudra évidemment les stocker dans ce qu'on appelle les mémoires de masse tel que disque dur, disquette, streamer (bande magnétique de très grande capacité de stockage) et cassette.
    • L'échange de données entre ordinateurs :

Nous pouvons aussi échanger des données entre ordinateurs. Ce qui ce fait principalement par le Modem (appareil spécialisé dans la transmission des données informatique) et le téléphone (service minitel pour ne citer que le plus connu).

 Le stockage des données

 Fonctionnement interne des disquettes et disque dur

Toutes les données inscrites sur ces disquettes et disques dur, sont enregistrées sous forme magnétique. Imaginez des milliers de petits aimants. En fonction de la polarité de ces aimants (pôle nord et sud), l'ordinateur sait qu'il s'agit de 0 ou de 1 (voir la numérotation binaire en algèbre booléenne). Bien sûr, sur ces disquettes et disques dur, il y a des repères permettant au lecteur de savoir ou commence chaque groupe de bits (0 ou 1) pour pouvoir correctement retrouver les données stockées sur ces mémoires de masse.

Il est évident que pour une bonne conservation de ces disquettes, nous devons les tenir éloignés de tout aimants, métaux ou toute autre perturbation électromagnétique (de type tube cathodique) qui risqueraient de détériorer la qualité des données inscrites dessus en les démagnétisant. Il en est de même pour tous les périphériques de type magnétique (comme les streamers et cassettes).

 Les Compact Disk (ou CD ROM)

Se sont des mémoires de masse à lecture seule, les données y ont été inscrites une bonne fois pour toute. On ne peut plus effacer leur contenu.

Le système d'enregistrement des données de ces CD ROM est optique, à la différence des disquettes et disques durs qui sont magnétique. Imaginez des milliers de petits miroirs inscrits sur ces CD ROM. Un laser est envoyé dessus, si un miroir est présent la lumière en est renvoyée sur une cellule photoélectrique qui en provoque un passage de courant électrique. S'il n'y a pas de miroir à cet endroit, aucune lumière ne sera renvoyé, donc il n'y aura aucun courant électrique de créé sur la cellule photoélectrique. Le courant passe, la cellule est à l'état 1, il n'y a pas de courant et la cellule est l'état 0. Nous retrouvons le codage binaire compatible avec celui des ordinateurs.

Les CD ROM, ont une capacité de 650 méga octets, 1 à 10 giga octets pour les disques dur, 1,4 méga octets pour les disquettes (méga = 1 million, giga = 1 milliard).

 Utilisation des mémoires de masses

Les cassettes deviennent maintenant inusitées du fait même de leur lenteur d'accès et des performances des disquettes et disques dur.

Sinon on travaille maintenant de plus en plus sur disque dur, les disquettes et streamer servent qu'au stockage des fichiers.

 Les imprimantes

 L'imprimante matricielle

Le principe est qu'une tête d'impression comporte des aiguilles et qu'un ruban encreur se situe entre la tête et le papier. Les aiguilles viennent frapper le ruban encreur pour déposer des points d'encre sur le papier. Le papier est entraîné par un rouleau.

Il y a eu un essai d'imprimante matricielle en couleur. Le ruban encreur dispose de plusieurs bandes (une par couleur primaire).

L'intérêt des imprimantes matricielles est que l'on peut imprimer simultanément un document en plusieurs exemplaires. Dans ce cas un papier carbone est placé entre les couches de papier. La force de frappe des aiguilles est assez grande pour imprimer les couches de feuilles.

Mais dans les deux cas (noir et blanc et couleur) la définition d'impression est trop basse pour être exploitable en PAO et dans tous les domaines où l'on a besoin d'une bonne qualité d'impression. On se sert encore de ce type d'imprimante dans les cas où la vitesse est plus importante que la qualité d'impression.

 

L'imprimante à jet d'encre

Il n'y a que la tête d'impression et le papier (et bien sûr le rouleau entraînant le papier). Dans la tête d'impression il y a des résistances chauffantes. Avec la chaleur l'encre se dilate et est projetée sur le papier.

Dans la tête d'impression il y a des buses. Les buses (une par ligne) sont comme les aiguilles des seringues, elles guident l'encre vers le papier.

L'avantage est que l'impression est plus silencieuse que le procédé matriciel.

 

L'imprimante laser

Ce mode d'impression est dérivé des photocopieuses.

Le principe est qu'un tambour soit sensible à la lumière (il est dit photosensible).

Étapes :

Un laser balaye le tambour (en rotation) pour polariser électriquement chaque point à imprimer.
Puis une couche de toner (encre) est déposée sur le tambour par les points électrisés.
Dans un troisième temps, une feuille de papier est passée sur le tambour pour récupérer les points d'encre.
En dernier lieu le papier passe par un four pour sécher l'encre (et l'imprégner sur le papier).

Ce qui implique évidemment, d'un point de vue électromagnétique, que le tambour et le toner soient de polarité différente pour que l'encre soit attirée par les différents points du tambour.

Sur ce principe, certaines machines font à la fois office de photocopieur, d'imprimante et de fax.

Il y a maintenant des imprimantes laser couleur.
******************************************************************************************************************************

Chapitre 2, les répertoires

Définition

Pour pouvoir stocker les données sur les mémoires de masse, on peut constituer des dossiers contenant la liste de tous les fichiers et leur contenus.

Imaginez une bibliothèque. Si l'on stocke en vrac tous les livres dans une seule pièce, on ne retrouverait que très difficilement un livre dès qu'il y en aurait des centaines voire des milliers. C'est pour cela que l'on constitue des rayons où l'on regroupe par thèmes ces livres. Il en est, normalement, de même en ce qui concerne l'archivage des fichiers sur les mémoires de masse.

Pour cela on créé des dossiers où l'on regroupe les logiciels et les données (constitués sous forme de fichiers) par thème. On créera par exemple un dossier concernant les traitements de textes, la PAO (Publication Assistée par Ordinateur), la comptabilité, les jeux, etc.

 Organisation des dossiers

Ce qui peut donner une arborescence (groupement des dossiers) sous cette forme :

 

La racine est l'ensemble de la pièce. Dans la pièce il y a plusieurs armoires (équivalent aux dossiers). Chaque armoire peut comporter plusieurs rayons où il y a les livres (les fichiers). Mais chaque rayons peut aussi comporter plusieurs tiroirs équivalent à des sous répertoires.

Comme les poupées russes, dans chaque sous répertoires, il y a avoir autant de sous répertoires que l'on désire. On n'est limité que par la capacité de mémorisation du disque dur ou de la disquette.

Dans notre schéma, si l'on parle d'arborescence, c'est parce que l'organisation des dossiers fait penser à un arbre. La racine (de l'arbre) équivaut à l'entrée principale de la pièce, chaque branche peut se subdiviser en plusieurs autres.

Pour utiliser une autre métaphore, prenons un arbre généalogique avec l'aïeul et ses enfants, les petits enfants, les arrières (arrières, arrières...) petits enfants.

*********************************************************************************************************************

Algèbre booléenne

Codage de l'information

Conversion de numérotation

Conversion de la numérotation binaire au système décimal
Conversion du décimal en binaire

Longueur

Fonctions booléennes de base (ET, OU et NON)

Symboles utilisés dans ce document
Fonction ET, circuit en série
Fonction OU, cas de deux interrupteurs en parallèle
Fonction NON, cas du relais thermique

Tableau récapitulatif des trois fonctions de base (ET, OU et NON)

Simplification d'équations

Les tableaux de karnaugh

 

 

Codage de l'information

L'ordinateur ne peut pas tout comprendre. Il faut transcrire (coder) les informations dans un langage compréhensif par l'ordinateur. De par sa conception électronique et électrique, le codage binaire a été choisi. Le courant passe dans un fil, on dit qu'il est à l'état 1, il ne passe pas, il est à l'état 0. Ce qui correspond à la numérotation à base 2, dite binaire.

On appelle bit l'unité élémentaire des deux chiffres 0 et 1.

 

Conversion de numérotation

Conversion de la numérotation binaire au système décimal

1) On multiplie chacun des bits par la puissance de deux correspondante. Pour la puissance de deux, on commence par la droite à partir de 0.

2) Puis on additionne les résultats.

Exemple, 101110 à convertir :

nombre

1

 

0

 

1

 

1

 

1

 

0

 

puissance de 2

25

 

24

 

23

 

22

 

21

 

20

 

à convertir

= 32

 

= 16

 

= 8

 

= 4

 

= 2

 

= 1

 

multiplication des bits par les puissances de 2 correspondantes

1×32

 

 

0×16

 

 

1×8

 

 

1×4

 

 

1×2

 

 

0×1

 

additions des résultats

32

+

0

+

8

+

4

+

2

+

0

= 46

 

Conversion du décimal en binaire

On divise successivement la valeur par 2, le reste de chaque division donne les bits.

Exemple, 93 à convertir en binaire :

93/2

=

46

+

1

46/2

=

23

+

0

23/2

=

11

+

1

11/2

=

5

+

1

5/2

=

2

+

1

2/2

=

1

+

0

93 en binaire donne

1

0

1

1

1

0

1

 

Longueur

Avec un minimum de chiffres (bits), on doit pouvoir avoir un maximum d'informations.

Un groupe de x bits est appelé un mot.

Un quarté est une série de quatre bits.

Un octet est une série de huit bits.

En général, les micro-ordinateurs utilisent des octets.

Certains ordinateurs utilisent des mots de seize ou trente-deux bits (voir plus).

 

Les fonctions booléennes de base ET, OU et NON

On convient que quand le courant passe, on dit qu'il est représenté par le chiffre 1, et quand il ne passe pas c'est le chiffre 0.

En électricité, imaginons deux interrupteurs A et B :
- dans un premier cas ils sont en série,
- dans un deuxième cas en parallèle,
- puis un autre cas ou il y a un relais thermique qui ouvre ou ferme un autre interrupteur selon l'état d'un interrupteur A.

Dans les trois cas, une lampe témoin L sera placée en série avec le circuit d'interrupteurs pour montrer que le courant électrique passe ou ne passe pas.

En algèbre booléenne, il existe trois fonctions de base : ET, OU et NON.

Symboles utilisés dans ce document

 interrupteur ouvert, le courant ne passe pas (état 0)

 interrupteur fermé, le courant passe (état 1)

Fonction ET, circuit en série

Il faut que les deux interrupteurs soient fermés tout les deux en même temps pour que le courant passe et que la lampe s'allume, si l'un des deux interrupteurs au moins (ou même les deux à la fois) est ouvert, le courant ne passe pas, la lampe reste éteinte.

Circuits en séries :

lampe éteinte

lampe éteinte

lampe éteinte

lampe allumée

Cela signifie que l'interrupteur A ET l'interrupteur B soient égaux à 1 pour que la lampe L soient égale à 1. Le courant électrique doit obligatoirement passer par les deux interrupteurs pour allumer cette lampe L.

On peut représenter ce cas aussi en tableau (qu'on appelle aussi table de vérité) :

A

B

L

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Mathématiquement, on note : L = A . B

ou L = A AND B

Fonction OU, cas de deux interrupteurs en parallèle

Il faut que l'un des deux interrupteurs A ou B au moins, soit fermé pour que le courant passe, et que la lampe témoin L s'allume.


Lampe
éteinte


Lampe
allumée


Lampe
allumée


Lampe
allumée

Cela signifie que si l'un des deux interrupteurs au moins (A OU B) est égal à 1, alors la lampe L sera égale à 1. C'est-à-dire que le courant doit passer par au moins un des deux interrupteurs pour allumer la lampe L.

On peut représenter ce cas dans une table de vérité :

A

B

L

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Mathématiquement, on note : L = A + B

ou L = A OR B

Fonction NON, cas du relais thermique

Si l'interrupteur A est à l'état ouvert (c'est-à-dire que le courant ne passe pas), à cause du relais, l'interrupteur B sera fermé (le courant passera dans cet interrupteur). Ou vice versa, si le courant passe dans A, le relais thermique ouvrira l'interrupteur B et le courant ne passera pas dans B.

A

B



lampe allumée

lampe éteinte

A

B



lampe allumée

lampe éteinte

Cela signifie que si A est égal à 0, B sera forcément égal à 1, et B = 0 si A = 1. B est le contraire de A. On peut représenter ce cas dans une table de vérité :

A

B

0

1

1

0

Mathématiquement, on note : B =

ou B = NON A

 se lit A barre.

 

Tableau récapitulatif des trois fonctions de base (ET, OU et NON)

A

B

A+B

A.B

+

.

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

D'après cette table, on constate que :
= .
+ =

Du tableau récapitulatif, on peut en déduire les équations remarquables suivantes :

 

Équation

Initiale

équation

simplifiée

1

A + 0

A

2

A.0

0

3

A + 1

1

4

A.1

A

5

A + A

A

6

A.A

A

7

A +

1

8

A .

0

 

Applications, simplifier les équations suivantes

Équation L

L = A . B + A . B

Mise en facteur : L = A (B + B)

Simplification : L = A . B puisque B + B = B (5)

d'où L = A . B

Équation R

R = A + AC + AB + A

Mise en facteur : R = A (1 + C + B + )

Simplification : R = A (1 + 1 + B)

R = A (1) puisque 1 + B = 1 (3)

R = A . 1

d'où R = A

 

Utilisation des tableaux de Karnaugh (méthode graphique)

La méthode graphique est mathématique en ce sens que les simplifications obtenues peuvent toutes être démontrées par l'algèbre binaire de Boole. Des règles simples permettent ensuite d'éviter d'avoir recours à cette algèbre et en conséquence de gagner du temps, but principal de cette méthode.

Conventions

Représentons l'état des variables A et B par un rectangle :

 

 

 

A

 

 

 

 

B

B

 

A

 

 

 

 

L'intersection de ces deux rectangles symbolise le produit logique A . B :

 

 

A

 

 

 

 

 

 

A

B

 

AB

Û B

AB

Ainsi le produit logique A.B est figuré par une case rectangulaire, dont les côtés s'identifient avec les termes de ce produit (A et B).

Exemples :

 

A

 

 

AB

 

 

A

B

AB

 

C

ABC

 

BC

ABC

 

L = A.B

 

 

L = (A.B).C

 

 

L = A.(B.C)

En comparant cette représentation avec celle d'Euler-Venn, on constate qu'elles donnent toutes les deux les différents produits logiques des variables A et B :

 

A

.

A.

B

.B

AB

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Glossaire informatique

 

Chapitre 1, généralités

Définition d'un ordinateur
Fonctionnement interne d'un ordinateur
Système numérique

Schéma général d'un ordinateur

L'unité centrale

Les périphériques

Le stockage des données

Les imprimantes

 

Chapitre 2, les répertoires

Définition

Organisation des dossiers

 Algèbre booléenne

             Glossaire lexique

             Glossaire MSDOS

                         Excel

                         D'après  Thibaut BERNARD        www.alphaquark.com

http://site.voila.fr/cfijdida2/informatique/definition.htm

 

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