Introduction au codage de l information:

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Raphaël Beaupré
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1 Introduction au codage de l information: Quelques éléments d architecture de l ordinateur Comparaison de la carte perforée au DVD Pourquoi est-il nécessaire de coder l information? Numérisation Formats à partir du powerpoint «Le codage de l information» Manipuler à l aide d opérations élémentaires les 3 unités de base : bit, octet, mot Ajouter 2 entiers exprimés en binaire

Numérisation Formats à partir du powerpoint «Le codage de l information» Manipuler à l aide d

2 Base binaire Quelle que soit la nature de l information traitée par un ordinateur (image, son, texte, vidéo ), elle est codée en binaire c est-à-dire écrite sous la forme d un ensemble de 0 ou 1. Cela donne un nombre écrit en base 2. Exemple :

est codée en binaire c est-à-dire écrite sous la forme d un

3 En électronique, les 0 et les 1 correspondent à des niveaux électriques. 0 : le courant ne passe pas 1 : le courant passe Avec un fil, on peut coder 2 caractères ( 0 ou 1) Avec 2 fils, on peut coder 2² caractères (00;01;10;11) Avec 3 fils, on peut coder 2 3 caractères (000;001;.à compléter)

coder 2 caractères ( 0 ou 1) Avec 2 fils, on peut coder 2² caractères

4 Combien de caractères, peut-on coder avec 8 fils? On peut coder 2 8 caractères soit 256. Chaque caractère sera constitué de 8 bits : c est-à-dire un octet. Bit : «binary digit», c est-à-dire 0 ou 1 en numérotation binaire. C est la plus petite information manipulable par une machine numérique

Chaque caractère sera constitué de 8 bits : c est-à-dire un octet.

5 Octet (en anglais byte ou B avec une majuscule dans les notations) Unité standardisée par l IEC (International Electrotechnical Commission) depuis 1998 L octet est l unité de base pour calculer le contenu des supports informatiques (CD, disque dur, )

Electrotechnical Commission) depuis 1998 L octet est l unité

6 Entiers naturels Sur 8 bits, on peut coder les entiers naturels de 0 à 255.

En base 10: 238 = 2 * 100 + 3 * 10 + 8 = 2 * 10 2 + 3 *

7 En base 10: 238 = 2 * * = 2 * * * 10 0 Rang de poids fort Rang de poids faible

8 En base = 1 * * * * = = Convertir : en décimal

9 1 ère méthode Convertir un décimal en binaire Il faut faire une suite de divisions euclidiennes. Résultat: =

10 Convertir un décimal en binaire 2ème méthode : conversion de 77 en binaire Rang binaire <0 donc = 13 >0 donc < 0 donc < 0 donc = 5 >0 donc = 1 >0 donc < 0 donc 0 Il faut faire une suite de soustractions successives.

77-64 = 13 >0 donc 1 13-32 < 0 donc 0 13-16 < 0 donc 0 13-8 = 5 >0 donc 1 5-4 =

11 Exercice 1 Trouver la représentation en base deux du nombre Exercice 2 Chercher sur le Web la date de la mort de Charlemagne. Trouver la représentation en base deux de ce nombre. Exercice 3 Donner les représentations en base deux des nombres 1, 3, 7, 15, 31 et 63 (en utilisant les deux méthodes). Expliquer le résultat. Exercice 4 Peut-on avec 32 bits représenter un nombre entier naturel comme 10 78? (10 78 correspond pour les physiciens au nombre d'électrons dans l'univers.)

Exercice 3 Donner les représentations en base deux des nombres 1, 3, 7, 15, 31 et 63 (en utilisant les deux méthodes).

12 Exercice 5 Combien de chiffres binaires faut-il pour représenter le chiffre ? (Ne pas chercher à convertir le nombre) Exercice 6 Ecrire, en pseudo-code, un algorithme permettant de convertir un nombre binaire sur 8 bits en un entier naturel de 0 à 255. Le traduire en algobox. Exercice 7 De même, écrire un algorithme permettant de convertir un entier naturel de 0 à 255 en binaire sur 8 bits.

de convertir un nombre binaire sur 8 bits en un entier naturel de 0 à 255. Le traduire en algobox.

13 Les entiers relatifs Méthode non retenue

14 Sur 8 bits (1 octet), l'intervalle de codage est [-128, 127]. Sur 16 bits (2 octets), l'intervalle de codage est [ , ]. Sur 32 bits (4 octets), l'intervalle de codage est [ , ]. D'une manière générale, le plus grand entier relatif positif codé sur n bits sera 2 n-1-1.

Sur 32 bits (4 octets), l'intervalle de codage est [-2 147 483 648, 2 147

15 Le complément à deux : Méthode 1. Ecrire la valeur absolue du nombre en base 2. Le bit de poids fort doit être égal à Inverser les bits : les 0 deviennent des 1 et vice versa. On fait ce qu'on appelle le complément à un. 3. On ajoute 1 au résultat. Cette opération correspond au calcul de 2 n - x, où n est la longueur de la représentation et x la valeur absolue du nombre à coder. Exemple: -1 s écrit comme 256-1=255= , pour les nombres sur 8 bits.

On fait ce qu'on appelle le complément à un. 3. On ajoute 1 au résultat.

16 Exemple: Trouver la représentation binaire sur 8 bits de Ecrire 27 en binaire: Ecrire son complément à 1: Ajouter 1: Résultat : =

17 Exercice 1. Codez les entiers relatifs suivants sur 8 bits (16 si nécessaire) : 456, -1, Que valent en base dix les trois entiers relatifs suivants : ?

18 Réponses: = = = Remarque : l addition en binaire = 0 avec une retenue de = = = = = -19 Remarque : 2 8 = = = 237 > = = Remarque : 2 16 = = 32768

= 108 10 11101101 2 = 237-256 = -19 Remarque : 2 8 = 256 2 7 = 128 11101101 2 = 237

19 Méthode pour convertir un nombre binaire m en entier relatif: Si cet entier relatif est donné par le mot m, on commence par calculer l entier naturel p représenté par ce mot. Si p est strictement inférieur à 2 n-1, c est l entier relatif représenté, s il est supérieur ou égal à 2 n-1, l entier relatif représenté est p 2 n.

20 Construire un algorithme permettant d ajouter 2 entiers exprimés en binaire?? Exercice 7.35* Representer les entiers relatifs 96 et 48 en binaire sur huit bits. Ajouter les deux nombres binaires obtenus en utilisant l algorithme de l addition binaire du chapitre 18. Quel est l entier relatif obtenu? Pourquoi est-il negatif?

35* Representer les entiers relatifs 96 et 48 en binaire sur huit bits.

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