Introduction à l informatique IUT-R&T Ivan MADJAROV Maître de conférences en Informatique Septembre 2009 Introduction L'informatique à sa motivation initiale était de faciliter et d'accélérer le calcul, maintenant tse sont ajoutées de nombreuses fonctionnalités: automatisation, contrôle et la commande de pratiquement tout processus, la communication et le partage de l'information. IvMad, 2002-2009 2 1
Introduction Un ordinateur peut être découpé en plusieurs blocs fonctionnels : Traitement de l'information i par le processeur; Actions définies par des instructions; Données et instructions stockées en mémoire; Processeur et mémoire sont reliés par un bus; Communication par les dispositifs d'entrées et de sorties Le principe de la machine programmable IvMad, 2002-2009 3 Histoire des ordinateurs 1 ère génération Matériel : Logiciel : Usage : 1946 ENIAC Lampes électroniques, temps moyen entre deux pannes de l'ordre du quart d'heure Programmation en langage machine Calcul de tables, pour la balistique, la bombe, etc. IvMad, 2002-2009 4 2
2 ème génération Histoire des ordinateurs 1955 - IBM 650 Mtéil Matériel : transistor t et circuit it imprimé i Logiciel : Usage : système d'exploitation batch, programmation en assembleur, puis en FORTRAN Calcus numériques répétitifs IvMad, 2002-2009 5 Histoire des ordinateurs 3 ème génération Matériel : Logiciel : Usage : 1964 - IBM 360, CDC 6000, miniordinateurs circuits intégrés, parallélisme dans l'exécution pour améliorer la vitesse compilateurs de langages de programmation : FORTRAN, Cobol, Algol, PL/1, APL, Lisp, Pascal, C. Systèmes en temps partagé. Ordinateur central d'entreprise, spécialisé gestion ou calcul IvMad, 2002-2009 6 3
Histoire des ordinateurs 4 ème génération Matériel : Logiciel : Usage : 1976 microordinateurs Apple II, puis IBM PC microprocesseur VLSI (inventé en 1974 par Intel) : 1 MHz, 1Ko à 8 Ko de RAM applicatifs : tableur, texteur. Microordinateur individuel de bureau. Services informatiques d'entreprise centralisés en infocentre IvMad, 2002-2009 7 5 ème génération Histoire des ordinateurs 1984 - Macintosh, stations Sun Matériel : microprocesseurs : 8 MHz, 512 Ko à 1 Mo de RAM Logiciel : MSDOS, MacOS avec icônes et souris Usage : microordinateur individuel familial et de bureau, apparition progressive de la mise en réseau local, politique de downsizing en entreprise IvMad, 2002-2009 8 4
Histoire des ordinateurs 6 ème génération Matériel : Logiciel : Usage : 1992 PC, Wintel microprocesseurs : 33 MHz, 640 Ko à 4Mo de RAM, super ordinateurs : 150 Gigaflops (Fujitsu VPP 700, 1999) Navigateur pour le web, mutimédia Généralisation de lordinateur, l'ordinateur tandis que la puisance de calcul donne accès au traitement d'images et de sons. Internet. Groupware. IvMad, 2002-2009 9 7 ème génération Histoire des ordinateurs? Matériel : portable miniature, 3 GHz en 2001 intégré aux objets de la vie courante Logiciel : entrée - sortie vocale? Assistance à l'utilisateur par des agents intelligents? Usage : Ne se plante plus? Concept d'objet - terminal d'internet? IvMad, 2002-2009 10 5
Architecture de Von Neumann Architecture caractérisée par un processeur et une mémoire reliés par un bus : Instructions et données sont stockées dans la mémoire. Pour accéder à une information en mémoire le processeur affiche sur le bus l'adresse de celle-ci. IvMad, 2002-2009 11 Architecture de Von Neumann La machine de base ne présenterait aucun intérêt sans au moins un dispositif d'entrée/sortie pour une communication avec l'extérieur. Interface directement reliée au processeur : IvMad, 2002-2009 12 6
Architecture de Von Neumann Interface connectée au bus commun : Un fil spécialisé du bus indique si le processeur s'adresse à la mémoire ou à l'interface d E/S. IvMad, 2002-2009 13 Architecture de Von Neumann Interface vue par le processeur comme une partie de la mémoire : L'interface est sur le bus commun, le choix de l'adresse indique si le processeur s'adresse à la mémoire ou à l'interface. IvMad, 2002-2009 14 7
Processeur Le fonctionnement d'un processeur est basé sur l'exécution des instructions en étapes : chargement de l'instruction à exécuter ; décodage de l'instruction ; localisation des données en mémoire ; chargement des données si nécessaire ; exécution de l'instruction ; sauvegarde des résultats à leurs destinations respectives ; passage à l'instruction suivante. IvMad, 2002-2009 15 Horloge Tous les composants fonctionnent au même rythme, à une cadence imposée par une horloge, externe à l'unité centrale. A chaque cycle d'horloge, chaque unité va ouvrir ou fermer certaines portes pour déplacer, lire, écrire, comparer, additionner des bits. L'ordre d'exécution est donné par l'unité de contrôle. IvMad, 2002-2009 16 8
Mémoires Mémoireest tout dispositif capable de stocker des informations (instructions et données) Les informations peuvent être écrites ou lues Il y a écriture lorsqu'on enregistre des données en mémoire, lecture lorsqu'on sort des informations précédemment enregistrées IvMad, 2002-2009 17 Mémoires La capacité d'une mémoire est le nombre total de cellules qu'elle contient Elle s'exprime en nombre de bits, d'octets (bytes) ou de mots (words) Compte tenu de l'adressage binaire, les capacités des mémoires s'expriment en puissances de deux ou en multiples de 2 10 = 1024 IvMad, 2002-2009 18 9
Le Bus Un bus est le moyen de communication entre les éléments d une machine. C est un ensemble de fils électriques. Les éléments sont reliés au bus par des connecteurs Chaque emplacement (slot) du fond de panier peut recevoir une carte électronique IvMad, 2002-2009 19 Entrées/Sorties Les techniques d'échange d'informations entre l'ordinateur et son environnement externe sont appelées techniques d'entrées/sorties (E/S ou I/O pour Input/Output) IvMad, 2002-2009 20 10
Micro-ordinateur 16 bits IvMad, 2002-2009 21 La carte-mère IvMad, 2002-2009 22 11
Programme Un programme est une suite d'instructions élémentaires exécutées par le processeur. Ces instructions correspondent à des actions très simples : comme additionner deux nombres, lire ou écrire une case mémoire, etc. IvMad, 2002-2009 23 Système d exploitation Le système d'exploitation d'un ordinateur est le programme qui permet d'accéder aux ressources matérielles de cet ordinateur : processeur; mémoire; processus; le temps; les interactions homme-ordinateur; les périphériques (clavier, écran, liaisons réseau, imprimante, disque dur, etc). IvMad, 2002-2009 24 12
Système d exploitation Le rôle principal du système d'exploitation est d'isoler les programmes des détails du matériel. IvMad, 2002-2009 25 Système d exploitation Les systèmes d'exploitation les plus répandus sont les suivants : IvMad, 2002-2009 26 13
Le périphérique Les périphériques d'entrées/sorties les plus couramment utilisés sont : clavier, souris, écran, disques durs, imprimantes, autres mémoires secondaires. IvMad, 2002-2009 27 Les claviers Les claviers Il existe deux types de claviers : mécanique à membrane. IvMad, 2002-2009 28 14
Les écrans et l'affichage Un écran est constitué d'un tube cathodique (CRT, pour Cathodic Ray Tube), Tube cathodique : un faisceau d'électrons accélérés est défléchi verticalement puis horizontalement par des champs électriques; l'impact de ces électrons sur l'écran, constitué d'une fine couche de phosphore sur du verre, allume un petit point. Le signal vidéo est donc défini par deux fréquences importantes : la fréquence de balayage horizontal et la fréquence de balayage vertical. IvMad, 2002-2009 29 Les écrans et l'affichage IvMad, 2002-2009 30 15
Ecrans à cristaux liquides Les cristaux liquides (LCD : Liquid Crystal Display) sont des liquides dont les molécules l longues s'organisent selon un réseau comme les atomes d'un cristal. IvMad, 2002-2009 31 Ecrans à cristaux liquides Un filtre polarisant. Une plaque de verre. Une série d'électrodes en oxyde métallique transparent en forme de longues bandes parallèles. Une plaque de polymère gravée avec de très fines rainures parallèles à la polarisation dupremier filtre. Les cristaux liquides. Une seconde plaque d'alignement aux rainures orthogonales à celles de la première. Une seconde série d'électrodes en bandes orthogonales aux premières électrodes. Une couche de protection. Un filtre coloré constitué de bandes rouges, vertes et bleues parallèles et alternées. Une plaque de verre. Un second filtre polarisant croisé par rapport au premier. IvMad, 2002-2009 32 16
Les souris La plupart des souris actuelles sont optoélectroniques. IvMad, 2002-2009 33 Les imprimantes L'imprimante est un outil indispensable pour fournir les résultats des applications. Imprimantes à impact de marteaux Imprimante à marguerite Imprimantes à aiguilles ou matricielle Imprimantes thermiques Imprimantes à jet d'encre Imprimantes à laser IvMad, 2002-2009 34 17
Mémoires secondaires Les mémoires secondaires (ou auxiliaires) permettent de stocker et de retrouver de l'information de manière durable : l'information est conservée même en l'absence d'alimentation électrique. les disquettes les disques durs les CD - ROM et divers types de bandes magnétiques IvMad, 2002-2009 35 Mémoires secondaires Les disques durs capacité, mémoire cache nombre de données par plateaux Interfaces (IDE, SCSI). IvMad, 2002-2009 36 18
Mémoires secondaires Principe d'un disque dur IvMad, 2002-2009 37 Mémoires secondaires numéro de cylindre (la distance tête-axe de rotation); numéro de piste (le numéro de tête de lecture) ; numéro du secteur (lié à l'angle). IvMad, 2002-2009 38 19
Mémoires secondaires Lecteurs de CD-ROM Les CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) - des mémoires secondaires en lecture seule. Leur capacité est de 650 Mo ou 700 Mo (soit l'équivalent de 450 disquettes). IvMad, 2002-2009 39 Mémoires secondaires Le principe de la lecture des CD-ROM IvMad, 2002-2009 40 20
Le modem Les périphériques Le modem est utilisé pour transférer des informations i entre ordinateurs (2 à la base) via les lignes téléphoniques. IvMad, 2002-2009 41 Les périphériques Le port USB (Universal Serial Bus) Les ports USB supportent le Hot plug and play. Ainsi, i il est possible de brancher les périphériques sans éteindre l ordinateur (branchement à chaud). 128 périphériques (2 7 ) peuvent être connectés simultanément à un port de ce type. A raison de 5 m de câble maximum entre deux périphériques. IvMad, 2002-2009 42 21
Le port Firewire Les périphériques Un système d interconnexion permettant de fi faire circuler des données àhaute vitesse en temps réel, le bus FireWire (appelé IEEE 1394) a été mis au point à la fin de l année 1995. il est possible d adresser 65535 périphérique se basant sur adresses de 16 bits. Connexion par câble à six fils. IvMad, 2002-2009 43 22