Chapitre 1

L’Informatique

Définitions

Informatique

Définition de l’Association française de normalisation : « Ensemble des disciplines scientifiques et techniques, spécifiquement applicable au traitement d’information, effectué notamment par des moyens automatiques ».

Définition de l’Académie française : « Science du traitement rationnel, notamment par machine automatique, de l’information considérée comme le support des connaissances et communications dans les domaines technique, économique et social ».

Dans la langue courante l’informatique tend à recouvrir toutes les techniques d’utilisation d’ordinateurs, qui est une traduction du terme américaine «computer science».

Information

On appelle information tout ce qui réduit l’incertitude.

Dans la langue courante on confond souvent le terme «informatique» et le terme «donnée».

· La donnée est une représentation codée.

· L’information c’est la signification que l’homme attribue à la donnée.

Strictement on doit dire : « L’ordinateur traite les données et l’homme, seul, traite l’information. Mais on utilise le terme «information» comme un ensemble des données. Une information est contenue dans un message (ex. texte, nombres, image son etc.) qui est enregistré sur un support physique (ex. papier, disquette).

Traitement d’information

En informatique «traiter l’information» c’est effectuer les opérations suivantes :

· Collecte des données –remplir un bon de livraison

· Saisie – coder l’information sur un support

· Contrôle et modification – par exemple reproduire, classer, sélectionner, calculer.

· Stockage et mémorisation – en général sur des supports magnétiques ou optiques.

· Diffusion des résultats – sur des supports papier, vidéo etc.

· Transmission – ceci concerne à la fois les données et les résultats.

Tout ce que permet de réaliser ces opérations (moyens matériels, organisation) constitue le système informatique.

Schéma fonctionnel d’un ordinateur

La machine automatique doit permettre de réaliser tout ou partie des opérations de traitement, c’est en particulier ce que pourra faire un ordinateur.

Les unités périphériques

Exemples d’organes d’entrée :

· clavier

· souris

· crayon optique (light pen)

· écran tactile

· manette à jeux (joystick)

· tablette graphique

· microphone

· digitaliseur

· lecteur de code-barre

· capteur directe (scanner)

Mémoires auxiliaires :

· bandes magnétiques

· cassettes magnétiques

· disquettes magnétiques / disques souples (floppy disks)

· disques magnétiques / disques durs (fixes et extractible)

· disques optiques (CD ROM)

· disques magnéto-optiques

· mémoire flash

Organes de communication :

· carte réseau

· modem

Organes de sortie :

· machine à écrire

· imprimante (printer) à ligne, à marguerites, à matrice d’aiguilles, sans impact, laser etc.

· écran vidéo

· traceur des courbes (plotter)

· haut-parleur

· synthétiseur

· outils divers

L’ordinateur est une machine programmable, c’est à dire que dans l’unité centrale se trouve un logiciel (programme) permettant d’enchaîner les différentes instructions que l’homme désire donner à cette machine en fonction qu’il attend d’elle, et ainsi faire fonctionner le matériel : matériel (hardware) et logiciel (software) n’ont aucune utilité l’un sans l’autre.

L’unité centrale

Dans les ordinateurs personnels l’unité de traitement est constituée dans une puce, appelée microprocesseur.  On divise la mémoire centrale en :

· mémoire vive (RAM), dont le contenu peut être modifié. Elle est soit :

o rémanente – le contenue n’est pas détruit s’il manque d’alimentation.

o volatile – le contenue est effacé avec le coupe d’alimentation.

· mémoire morte (ROM) – dont le contenue ne peut être modifié. On ne peut que la lire.

· tampon (buffer) – c’est une mémoire vive intercalée entre la mémoire principale est un organe périphérique pour stocker les données temporairement. Les tampons sont nécessaires pour la  grande différence des vitesses de la mémoire centrale et les périphériques.

Représentation des données et du logiciel dans la mémoire

Car la mémoire ne peut contenir que des nombres nous allons examiner les systèmes de représentation de nombre appelés systèmes de numération.

Systèmes de numération de position

Le nombre est une mesure de quantité. Le système de numération est un moyen de présenter les nombres à l’aide de symboles (caractères), appelés chiffres. Dans la vie quotidienne nous utilisons le système décimal qui est un système de numération de position parce que la valeur du nombre ne dépend seulement des valeurs des chiffres, mais aussi du positon de chaque chiffre dans la représentation.  Si la  représentation d’un nombre est , alors le nombre  actuel est , ou q est un nombre qui s’appelle base du système. pour le système décimal q=10. Par exemple, le nombre 374 est en effet 4.10⁰ + 7.10¹+3.10². Le nombre de différents chiffres. Le système décimal nous permet de présenter n’importe quel nombre à l’aide de 10 chiffres. Il est très convenable pour les hommes et il a été établi dans les siècles précédants. Mais pour l’ordinateur la base la plus convenable c’est 2 parce qu’on peut présenter tous les nombres à l’aide de deux chiffres – 0 et 1. De leur coté ces chiffres sont présentés très facilement par l’absence ou la présence de tension ou de courant ou par l’orientation du champ magnétique. Par exemple 101₍₂₎ = 1.2⁰+0.2¹+1.2²=5₍₁₀₎.

Pour calculer les chiffres d’un nombre dans le système de base q examinons le nombre  qui est en effet . On peut présenter ce polynôme comme . Mais le polynôme en parenthèses est le quotient du nombre et q, et a₀ c’est le reste de la division et à la fois il est le dernier chiffre du nombre. En répétant cette procédure sur le quotient on va obtenir le chiffre suivant a₁. On doit continuer jusqu’au quotient devient zéro. Exemple :374 = 37.10 + 4 = (3.10+7).10+4 ® les chiffres sont 3,7 et 4. En système binaire les chiffres sont 101110110. 374₍₁₀₎= 101110110₍₂₎=176₍₁₆₎=566₍₈₎.

Dans l’informatique on utilise et les systèmes de numération de base 8(octal) et 16(hexadécimal). Ils sont très convenables pour représenter les nombres binaires, parce que 8 = 2³ et 16=2⁴, c’est à dire que chaque chiffre octal peut être remplacé par 3 chiffres binaires et chaque chiffre hexadécimal – par 4 chiffres binaires. Le tableau de correspondance et ci-dessous :

Valeur décimale	Chiffres binaires	Chiffres octaux	Chiffres hexadécimaux
0	0000	00	0
1	0001	01	1
2	0010	02	2
3	0011	03	3
4	0100	04	4
5	0101	05	5
6	0110	06	6
7	0111	07	7
8	1000	10	8
9	1001	11	9
10	1010	12	A
11	1011	13	B
12	1100	14	C
13	1101	15	D
14	1110	16	E
15	1111	17	F

Représentation des données

Les nombres sont présentés dans le système binaire. Les autres types de données sont en auparavant codés en forme numérique et puis stockés dans la mémoire. La mémoire nécessaire pour stocker une chiffre binaire s’appelle «bit».

Les caractères sont codés selon un tableau de codage. Il y en a plusieurs mais le plus répandu d’eux et le tableau ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Les caractères sont codés par les nombres de 0 à 255 (huit chiffres binaires). Maintenant il y a un nouveau système de codage «Unicode» qui permets de coder tous les caractères nationaux y compris les caractères chinois et japonais en codant chaque caractère par un nombre de 16 chiffres binaires (0 ¸ 65535).

Une image est codée en la divisant en petits carrés appelés «pixels». Chaque pixel est codé selon sa couleur. Si l’image est noire et blanche il suffit un bit par pixel. Les images gris sont codées par 8 bits par pixel. Les images couleur sont codées par 24 bits par pixel (8 bits pour chaque couleur de base – rouge, bleu, vert).

Il y a plusieurs systèmes pour coder les sons et la musique et nous n’allons pas examiner cette question ici.

Organisation de la mémoire centrale

La mémoire centrale est divisée en unités de 8 bits appelées octets (bytes). Les octets sont numérotés  de 0 à N-1 (N est le nombre des octets, appelé capacité de la mémoire). Le numéro d’un octet s’appelle son adresse. La capacité est mesurée en Ko (KB – 1024 o), Mo(MB – 1024 Ko), Go (GB – 1024Mo).

Il y a de plus grandes unités de mémoire appelées mots machine. Un mot et la quantité d’information qui peut être traitée à la fois par le processeur. Par exemple les PC contemporains ont un mot de 32 bits ou 4 octets.

Le langage machine et la gestion programmable

Chaque ordinateur a un système d’instructions appelé langage machine. Chaque instruction est construit par un code numérique d’instruction et d’opérandes.  Les opérandes sont des adresses dans la mémoire ou des nombres. Par exemple l’instruction suivante peut signifier : « additionner le contenu du mot avec adresse 2546 et le contenu du mot avec adresse 3742 et placer le résultat dans le mot 7126.

Les instructions du programme sont mémorisées une après l’autre dans la mémoire et le processeur les exécute dans cette ordre. Mais il y a des instructions de branchement qui ordonnent un saut conditionnel ou obligatoire. L’exécution continue jusqu’à la rencontre d’une instruction FIN ou STOP.