ORDINATEUR Eléments d architecture & représentation de l'information

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Quentin Labrie
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1 Informatique et sciences du numériques en terminale S ORDINATEUR Eléments d architecture & représentation de l'information S.Maurer Lycée Saint Louis Villa Pia - Bayonne

2 L unité centrale Alimentation Lecteur graveur DVD Processeur (CPU) Boitier ATX et Ventilateur Ventirad Mémoire vive RAM Carte Graphique Disque dur interne Port PCI Connexion cartes (son, réseau, vidéo, ) Carte Mère

3 La carte mère

Le processeur (CPU) Il exécute les instructions : Calculs, instructions logiques, accès mémoire, gestion de l énergie, Il est composé de transistors.

4 Le processeur (CPU) Il exécute les instructions : Calculs, instructions logiques, accès mémoire, gestion de l énergie, Il est composé de transistors. Il possède des registres, mémoires très petites mais à accès très rapide. Sa fréquence indique le nombre d opérations qui peut effectuer par seconde (ex : 1,6 GHz). Un processeur 32 bits sera 2 fois moins performant (en théorie) qu un processeur 64 bits pour une même fréquence donnée.

5 Le transistor De façon simplifiée, suivant la grandeur de la tension appliquée sur la grille (gate) du transistor, le courant passe, ou non, de la source au drain. Ces 2 états physiques (tensions) possibles représentent le 1 (allumé) et le 0 (éteint).

6 Le binaire (base 2) Dans le système décimal, il y a 10 chiffres 0, 1, 2,, 9. C est la numération en base 10. Dans le système binaire, il y a 2 chiffres 0 et 1. C est la numération en base 2. Ces chiffres sont appelés bits (contraction de binary digit). Décimal Binaire

7 Conversion binaire décimal Soit un nombre composé des chiffres base 2 alors, en base 10, il s écrit : Exemple : C0, C1,..., Cn n n dans la C C C C C C C C n n n n Pour écrire un nombre décimal en binaire, on fait une succession de divisions euclidiennes par 2 jusqu à obtenir un quotient nul. Méthode avec un exemple :

8 Conversion : exercices Conversion d un binaire en décimal : 100 ; ; Conversion d un décimal en binaire : 13 ; 22 ; 57.

9 Addition des nombres binaires On utilise la même méthode qu avec les nombres décimaux, Exemple : Vérification avec des décimaux :

10 Addition : exercices a) Effectuer les additions suivantes: = = b) Vérifier les résultats obtenus en convertissant les nombres en décimaux.

11 Les nombres en mémoire En programmation, à chaque type de valeur (entier court, entier long, nombre en virgule flottante, ) est alloué un espace mémoire particulier. Exemples : un entier court (ShortInt) dispose de 8 bits en mémoire (on dit aussi un octet). Une suite de bits est appelée un mot. Représentation d un nombre binaire sur un octet : On peut ainsi stocker 2 8 = 256 valeurs ; Un entier long (LongInt) dispose de 2 octets en mémoire, ce qui permet de stocker 2 16 = valeurs ; 2

12 Nombres négatifs en binaire Méthode du complément à 2 : Supposons au préalable que la mémoire allouée à notre entier est de 1 octet (on dit que le nombre est codé sur un octet). On inverse les bits du nombre puis on ajoute 1 au nombre obtenu. Exemple : Nombre de départ Bits inversés On ajoute 1 : 203 ou -53 Par définition, l opposé de a, noté -a, est le nombre tel que : a + (-a) = 0 Dans l exemple, = et comme le nombre est codé sur un octet, en mémoire on a Donc est bien l opposé de

13 Soustraction : exercices Donner le complément à 2 des nombres suivants codés sur 1 octet : 100 ; ; 1001 ; Effectuer les soustractions suivantes sur 1 octet : ;

14 L hexadécimal (base 16) Pour représenter des grands nombres, le binaire est inadapté. On code donc souvent les nombres en hexadécimal (base 16), Il y a donc 16 chiffres 0,1,2,,9,A,B,C,D,E,F (non sensible à la casse). n n Exemple : C C C C C C C C n n n n AE Pour écrire un nombre décimal en hexadécimal, on fait une succession de divisions euclidiennes par 16 jusqu à obtenir un quotient nul. Exemple : 159 = = donc 159 9F 16

15 Codage du texte ASCII : (American Standard Code for Information Interchange ) Norme d'encodage informatique des caractères alphanumériques de l'alphabet latin sur 7 bits. La norme ASCII établit une correspondance entre une représentation binaire des caractères de l'alphabet latin et les symboles, les signes, qui constituent cet alphabet. Il ne code que 128 caractères. La norme ASCII permet à toutes sortes de machines de stocker, analyser et communiquer de l'information textuelle. En particulier, la quasi totalité des ordinateurs personnels et des stations de travail utilisent l'encodage ASCII. L'Unicode est une extension d'ascii utilisant 8 bits pour la norme UTF-8 et 16 bits pour le norme UTF-16,.

16 Table ASCII Un caractère est codé par un nombre binaire sur 7 bits. Ex : le caractère? est codé (c est aussi son code en UTF-8 de unicode). Le caractère é est codé (écriture décimale) en UTF-16 de unicode.

17 Codage des couleurs Une couleur RGB (red, green, blue) est un mélange de rouge, vert et bleu. Elle est codée sur 3 octets : 1 octet pour le rouge qui a une valeur comprise entre 0 et 255, 1 octet pour le vert qui a une valeur comprise entre 0 et 255, 1 octet pour le bleu qui a une valeur comprise entre 0 et 255. On attribue ainsi une suite de 3 codes hexadécimaux à une couleur. Exemple : a le code hexadécimal B2A8F1.

18 Codage du son Une son est une onde mécanique qui est transformée en onde électrique lors de l enregistrement du son. Pour numériser un son, on découpe l onde en tranches verticales assez fines (échantillonnage). Puis on note l amplitude (hauteur de chaque rectangle). Le taux d échantillonnage est le nombre de rectangles (échantillons) par seconde (fréquence mesurée en Hertz). Pour un CD, la fréquence d échantillonnage est Hz et l amplitude d un échantillon est stockée sur 16 bits alors que pour le téléphone, elle n est que de 8000Hz et le stockage est sur 8 bits.

19 FIN

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