2. Définition 1:
Qu'est-ce que l'informatique ?
INFORmation + autoMATIQUE
Définition de l'Académie Française :
Science du traitement rationnel, notamment par machines
automatiques, de l’information considérée comme le support
des connaissances et des communications, dans les domaines
technique, économique et social
Sciences et Technologies de l ’Information et de la Communication
2
(STIC)
3. Définition 2:
Qu'est-ce que l'informatique ?
•Science : donc des théories et des modèles
•Traitement rationnel : c'est à dire l'utilisation de méthodes précises,
fondées, réplicables
•Machines automatiques : qui seront capables de mettre en oeuvre ces
méthodes dans un «langage» qu'elles peuvent «comprendre»
•Information : texte, image ou son (et mêmes odeurs, saveurs et toucher),
représentés sous une forme manipulable par la machine en fonction
de sa technologie
3
4. L’ORDINATEUR
Un ordinateur : est un ensemble de dispositifs
mécaniques, électroniques et logiciels capable de réceptionner,
de traiter et d'émettre de l'information.
L’orsque un homme dit
(«c'est la faute à l'ordinateur, j'y peux rien moi»)
Il raconter des «bobards»
les ordinateurs n'aiment pas «l'à peu près»)
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
5. Disciplines de l'informatique
Informatique théorique (algorithmique, calculabilité, complexité, graphes,...)
Programmation, génie logiciel
Réseaux, logiciels de télécommunications, sécurité des échanges d’information
Logiciels de base (systèmes d'exploitation,bases de données, compilateurs ...)
Systèmes embarqués, robotique
Images, son, multimédia, interfaces homme/machine, infographie ...
Systèmes d’information, ingénierie des connaissances ...
Calcul scientifique, optimisation, intelligence artificielle, bio-informatique,
traitement des langues ...
5
6. Disciplines de l'informatique
Informatique de gestion
Compatibilité, facturation, paye, gestion des stocks et du système de
production, gestion des relations clients, banques et bourse, aide à la
décision .
Informatique industrielle et technologique
Conception et fabrication assistées, modélisation et simulation de systèmes
complexes, informatique embarquée, télécommunications et réseaux ...
Internet
e-commerce, recherche d'informations, sécurité ...
Et aussi disciplines scientifiques, médicales, sciences humaines et sociales, arts
6
7. Les métiers de l'Informatique
Métiers de l'exploitation
Technicien de maintenance, technicien support (Hot Liner),
administrateur de système d'information, de système, de réseau, webmestre
Métiers de la conception et du développement
Analyste-programmeur, concepteur de logiciel, architecte de systèmes
d'information, web designer, ergonome ...
Métiers de la recherche En informatique « pure » ou appliquée à d'autres
domaines
Métiers du conseil et de l'expertise
Mise en oeuvre de systèmes d'information, protocoles
de sécurité,impact sur l'organisation de l'entreprise ...
Métiers du marketing
Ingénieur technico-commercial, chef de produit
7
9. HISTORIQUE
Algorithme qui provient du nom latinisé
d’Al-Khowarizmi
Algèbre qui provient du nom latinisé
du mot al-jabr
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
10. HISTORIQUE
Machine arithmétique
Blaise Pascal
LA PASCALINE
1623 1662
La première machine mécanique et automatique de calcul !
Fait addition – soustraction –multiplication -division
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
11. HISTORIQUE
1671 a construit leStep Reckoner
Gottfried Wilhelm Leibniz
1646 1716
Cette machine pouvait calculer les additions, soustractions,
et aussi les multiplications, les divisions et les racines
carrées par des séquences d’additions décalées.
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
12. HISTORIQUE
Joseph Marie Jacquard
1752 1834
Charle Babbage
1792 1871
Conception des cartes perforées et de machines à tisser
programmables
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
14. HISTORIQUE
Cartes perforées
Les cartes perforées étaient utilisées pour représenter la musique pour
les pianos mécaniques, machines de tabulations et plus tard dans les
programmes pour les ordinateurs etc.
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
15. HISTORIQUE
Etape 1 : Création du Modèle
dessiner sur papier, ce dessin doit être agrandi six
fois afin de permettre la codification du modèle
sur une carte perforée suivant le système jacquard.
Etape 2 : Codification
placée sur une "machine à piquer". On réalise
ensuite le travail de piquage, chaque points de
broderie (des milliers pour le macramé) est codifié
selon le système jacquard sur un carton perforé.
15
16. HISTORIQUE
Etape 3 : Réalisation de la Broderie
Le carton perforé est ensuite placé sur le métier à
broder. C'est le programme du dessin, ce carton
contient les codes qui vont diriger le grand cadre à
l'intérieur du métier à broder. Les aiguilles piquent
toujours au même endroit.
Etape 4 : Les Finitions
Ces étapes de finitions sont très importantes pour
une qualité irréprochable de notre fabrication.
Après toutes ces différentes étapes, on
obtient ainsi le produit fini.
16
17. HISTORIQUE
La cryptographie et les machines
1939 Enigma : machine de
chiffrement allemand
1940 La Bomba : machine
électro-mécanique
des
Alliés pour le décryptage
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
18. HISTORIQUE
John von Neumann
1903 1957
Clarifie le concept de programme et des données, tout
deux stockés dans la mémoire.
1945, ENIAC
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
19. HISTORIQUE
ENIAC:
1945
Aujourdhui
un monstre de 30 tonnes
200 kW de consommation
d’énergie nécessitant un
climatisation puissante
19000 lampes électroniques
500 relais
Des centaines de milliers de
résistances, condensateurs,
inducteurs
10 millions de fois plus
puissant…
carte perforées (données),
programmes à la main
multiplication en 3,5 ms
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
22. HISTORIQUE
Les micro-processeurs
1971 : le premier microprocesseur, Intel 4004
Intel 4040: 740 KHz, 24-pin – la
même vitesse que Intel 4004, une
plus grande mémoire
Intel 4004
Ce microprocesseur intègre les opérations
logiques, arithmétiques etc.,
la mémoire et d’autres services
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
23. La calcul parallèle
Seymour Roger Cray
1925 1996
Principe: distribuer les calculs et les données sur
différents processeurs ; faire plusieurs choses en
même temps.
1978 : sortie du premier superordinateur parallèle, le Cray-1 avec 256
processeurs pour 160 MegaFlops
2005 : BlueGene/L, IBM, près de 16000
processeurs et jusqu’à 136 TeraFlops
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
24. Langages de Programmation
Robin Milner
Kristen Nygaard Haskell Curry
Alan Kay
John Backus
1954 : Fortran (Forma Translator), premier langage de programmation :
Langage impératif de John Backus.
1955 : LISP, langage fonctionnel de John McCarty
1958 : Algol, amélioration de Fortran (Equipe Backus)
1967 : Simula, langage orienté objets de Ole-Johan Dahl et Kristen
Nygaard
1970 : ADA, premier langage des systèmes embarqués
1975 : ML, langage fonctionnel basé sur une théorie des types ( Haskell
Curry 1900-1982, Robin Milner, aussi processus concurrents)
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
1976 : Smalltalk, langage orienté objet (Alan Kay)
25. Systèmes d’exploitations
Dennis Ritchie
Kenneth
Thompson
Linus Benedict
Torvalds
Richard
Stallman
Steve Jobs
Bill Gates
Steve Wozniak
Unix dans les années 70 (Ritchie, Thompson); c’est le système
d’exploitation (operating system) le plus connu; Encore présent dans
certains serveurs d’Internet
Ancêtre de GNU/Linux (1991, Torvalds, Stallman)
Bien mieux que MS-DOS (1973 et 1981, Gates), Windows (1988 et 1995,
Microsoft)
le Macintosh (Jobs, Wozniak) d ’apple
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
26. La première génération d’ordinateurs
Architecture Von Neumann
Von Neumann définit l’architecture des machines actuelles
Mémoire
Unité Arithmétique
Et
Logique
26
Unité de
Contrôle
Entrées
Sorties
27. La seconde génération d’ordinateurs
1948 Invention du Transistor bipolaire à Jonction
Walter H. Brattain, John Bardeen et William Shockley aux Bell Labs
Avantages du Transistor
1956 TRADIC
1957 FORTRAN par
John Backus d’IBM
27
28. La troisième génération d’ordinateurs
1958 Invention du Circuit Intégré par Jack Kilby
de Texas Instruments (miniaturisation)
1961 FairChild Corp commercialise la première
série de circuits intégrés
1968 Premier ordinateur avec Circuits intégrés
28
30. Le microprocesseur
1968 Intel (Gordon Moore, Robert Noyce, Andy Grove)
1971 : le 4004 pour Busicom conçu par Ted Hoff
30
1974 Loi de Moore
31. La loi de Moore (1965, 1975)
Le nombre de transistors double tous les 18 mois
31
32. La micro-informatique
Tout commença dans un garage… 1976
Steve Jobs et Steve Wozniak mettent au point le
premier Apple
MOS 6502 à 1 Mhz
8 ko RAM
$666.66
Macintosh 1984
Motorola 68000, 8 Mhz
128 ko RAM
$2500
32
33. La micro-informatique
MOS 6502, 8 ko RAM, 8600 F
MOS 6502, 5 ko RAM, 2500 F
Lecteur disquette 4000 F
33
MOS 6510, 64 ko RAM, 4000 F
34. La micro-informatique
1981 IBM PC
5150 Personal Computer
Intel 8088 à 4.77 MHz
64 Ko de Ram,
40 Ko de Rom,
lecteur de disquettes 5"25
système d'exploitation PC-DOS 1.0
3000 $
Uniformisation
34
35. Le présent
Les ordinateurs multi-cores : 2005
Les dual core existent déjà mais pas pour les particuliers
Intel : HyperThreading
Dual, Quadri et
Octo cores
35
37. Le futur
Les ordinateurs de demain
Biologique (ADN)
Optique (Photon)
Quantique (Spin électron)
Neuronal (couplé aux neurones)
à Nanopuce
à Supraconducteur
37
41. Objecifs
• Comprendre ce qu’est un ordinateur
– Composants nécessaires
– Fonctionnement général
• Stockage d’informations
– Hiérarchie des mémoires
– Fonctionnement d’un disque dur
• Le processeur
– Performance des processeurs
– Architectures multicoeurs
41
42. C’est quoi un ordinateur?
• Un ordinateur est une machine
– Qui prend des données en entrée
– Leur applique une série d’instructions
– Fournit des résultats en sortie
• C’est plus ou moins compliqué
– Ordinateurs mécaniques (ex: métier à
tisser)
– Distributeur automatique
– Téléphone, PDA, PC
42
44. un ordinateur?
Composants d’un ordinateur
• Processeur (CPU)
• Mémoire
• Stockage (Disque dur, CD, carte mémoire…)
• Périphériques de sortie (carte vidéo, écran, carte
son… )
• Périphériques d’entrée (clavier, souris, capteur …)
• Tous ces éléments sont placés sur une carte mère
44
46. un ordinateur?
Si on regarde de plus près...
Sortie vidéo
Carte « mère »
Disque
CD-ROM
Sortie Imprimante
Connecteur souris,
clavier
Architecture générale
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
46
Disquette
47. un ordinateur?
De manière plus générale...
Carte mère
UC
MC
E/S
Vidéo
BUS
Carte
Interface1
Architecture générale
Carte
Interface2
47
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
50. Le processeur
• C’est le coeur de l’ordinateur
• Il applique un programme sur des données
– Un programme est une suite d’instructions
– Les données sont situées en mémoire
• Principe général
– Lecture d’une instruction en mémoire
– Lecture des paramètres nécessaires en mémoire
– Exécu4on de l’instruction
– Stockage du résultat en mémoire
50
51. Le processeur
Contenu d’un processeur
• Un processeur est composé de transistors
– Sorte d’interrupteurs, ouverts ou fermés
• Ces transistors sont gravés sur une pastille de silicium
– Finesse de gravure == taille d’un transistor
– Actuellement 45nm (45.10‐9 m) au mieux
• Nombre de transistors par CPU
– Core 2 Duo E6850 : 265 millions sur 143 mm2
– Phenom 9950 : 463 millions sur 288 mm2
51
53. Le processeur
En entrée :
1) Il dispose d ’une adresse dans la mémoire ;
2) Il charge le contenu de cette adresse et le considère comme
étant une instruction ;
Mémoire
3) Ensuite, il charge le contenu de l ’adresse suivante, et il
contenant le
Adresse
recommence.
programme
2000H
En sortie :
1) Il donne le résultat de la première instruction ;
2) Il donne le résultat de la deuxième instruction ;
3) ...
I1
I2
I3
Ik
2xxxH
Ik+1
Ik+2
54. La mémoire
• Le CPU a accès à la mémoire vive (RAM)
• Utilisation d’une adresse mémoire
– Nombre identifiant de manière unique une zone mémoire
– Taille dépendant de l’architecture du processeur
(8,16,32,64 bits)
• Il peut lire ou écrire des données
• Ces données sont
– Instruction à exécuter (addition, multiplication…)
– Valeurs (opérande pour addition, …)
54
55. Mémoire centrale
Organisée en mots (octets) de format identique, repérés par leur
adresse
Adresse Mémoire
2000H
mot 1
mot 2
mot 3
mot k
mot k+1
2xxxH mot k+2
57. Mémoire centrale
Mémoire Centrale
Unité Centrale
instruction
donnée
8
7
6
5
4
3
2
1
@instruction
UAL
@donnée
+
commande
H
0
Contrôleur
Mémoire
Registres
BUS
Unité Centrale
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
57
58. La mémoire
ROM (Read Only Memory) programmée par le fabriquant (PROM
programmable une fois par l’utilisateur, EPROM reprogrammable)
RAM (Random Access Memory) lecture-écriture mais volatile,
stockage des données provisoires
59. Les bus
Un bus, c’est :
Le regroupement de n lignes (fils) permettant l’envoi en parallèle
d’un mot de n bits entre deux composants 1 et 2
n
Composant 1
Composant 2
60. Le bus d’adresse (BA)
Relie le microprocesseur à tout circuit adressable (mémoire,
interfaces d'entrée/sortie ...)
Unidirectionnel
Microprocesseur
BA
16(20...)
Circuit
(mémoire, E/S ...)
61. Le bus de données (BD)
Transmet les données entre le microprocesseur et le circuit
adressé
Bidirectionnel
Microprocesseur
BD
8(16...)
Circuit
(mémoire, E/S ...)
62. Le bus de contrôle (BC)
Ensemble de lignes transmettant des signaux permettant le
fonctionnement du microprocesseur, des circuits mémoire, des
circuit d’interface ...
R/W
Microprocesseur
INT
BC
Circuit
(mémoire, E/S ...)
63. Mémoire cache
Vitesse du proceseur est plus rapide que la mémoire
Utiliser une mémoire cache
Invisible pour le système d’exploitation
Utilisée comme une mémoire virtuelle
Augmente la vitesse d’accès
63
65. les entrées-sorties
L’affichage vidéo
Chaque pixel (picture element)
a son équivalent en mémoire
vidéo. Chaque point voit
sa couleur codée sur 1,2, 3 ou 4 octets.
Le contenu de la mémoire vidéo est
réaffiché 25 fois par seconde à l’écran.
Modifier les informations de la
mémoire vidéo = modifier l’affichage
Contrôleur moniteur
Connectique externe
Mémoire Vidéo
Contrôleur Mémoire
Connexion au bus
BUS
Vidéo
65
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
67. Unité de disque
Une unité de disques est constituée d’un empilement de
disques. Chaque face d’un disque est lue par une tête
de lecture qui « vole » à quelques microns au dessus
de la surface. Un disque tourne à plusieurs milliers de tours
par minute.
E/S standard blocs
BENLATRECHE ABDELOUAHAB
67
71. Déf
Système d'exploitation
Ensemble intégré de programmes dont le but est de gérer
les ressources d'un système informatique ...
L’ordinateur et ses périphériques
Le système d'exploitation a comme principale fonction de
maximiser la productivité d'un système informatique
71
72. Déf
Système d'exploitation
angl. « Operating System (OS) »
Qu'est-ce que c'est?
« Programme assurant la gestion de l'ordinateur et de ses
périphériques »
A quoi ca sert?
à simplifier la vie des utilisateurs et des programmeurs
à gérer les ressources de la machine d'une manière efficace
72
73. Déf
Abstraction
Cacher la complexité des machines pour l'utilisateur afin
d'utiliser la machine sans savoir ce qui est derrière
Abstraction du terme « Machine » selon Coy:
machine réelle = Unité centrale + périphériques
machine abstraite = machine réelle + système d'exploitation
machine utilisable = machine abstraite + application
75. Déf
Autre façon de voir le SE
Logiciels d’application
Système d’exploitation
Pilotes
75
Matériel
76. Déf
Autre façon de voir le SE
Ce dernier modèle permet de faire ressortir le rôle des pilotes
Le pilote (driver) est un programme informatique qui permet
au SE d’interagir avec un périphérique
Les périphériques sont nombreux et il est impossible des tous
les intégrer à un SE
Les périphériques qui sont créés après la sortie d’un SE ...
76
77. Types de SE
Types de systèmes d’exploitation
Mono usager /mono tâche
C’est le cas le plus simple ...
Un seul usager à la fois et une seule tâche à la fois
Les systèmes d’exploitation des premiers micro-ordinateurs ne
dépassaient pas ce niveau de complexité
Ex: Dos
77
78. Types de SE
Types de systèmes d’exploitation
Multi tâches
Partager le temps du processeur (UCT) entre plusieurs
programmes (tâches)
Impression de réalisation simultanée
Le passage de l’exécution d’un processus à une autre
(commutation) peut être initié ...
Par les programmes eux mêmes (coopératif)
78
Par le système d’exploitation (préemptif)
79. Types de SE
Types de systèmes d’exploitation
Multi usagers (temps partagé)
Plusieurs utilisateurs peuvent utiliser simultanément une
même machine pour des applications similaires ou
différentes
Chaque utilisateurs a l’impression d’être le seul à utiliser
l’ordinateur ...
79
80. Types de SE
Types de systèmes d’exploitation
Multi processeurs
Un processeur central (maître) peut coordonner une série de tâches sur
plusieurs autres processeurs (esclaves)
Sur un même ordinateur
Organisations à l’extérieur d’une série de tâches sur plusieurs
processeurs (machines)
Systèmes répartis
80
81. Types de SE
Types de systèmes d’exploitation
Systèmes Temps réels
Sert pour le pilotage et le contrôle des déroulements
externes (p.ex. centrale électrique)
doit garantir des temps de réactions données pour des
signaux extérieur urgents
82. Types de SE
Types de systèmes d’exploitation
Systèmes distribués
doit permettre l'éxecution d'un seul programme sur
plusieurs machines
distribuer les processus et les remettre ensemble
pour gros calculs, p.ex. inversion de grandes matrices
83. Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
CP/M (depuis 1974), Digital Research
UNIX (depuis 1969-1979), premier par AT&T
MS-DOS (depuis 1981), Microsoft
MacOS (depuis 1984), Apple
Windows (depuis 1991), Microsoft
Linux (depuis 1992), OpenSource
84. Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
CP/M (depuis 1974), Digital Research
Gestion de disque dur, mais pas d'arborescence
Pas de graphisme
Exemple:
CPU 8088, 2 MHz
64 KO de RAM
5 MO de disque dur
cf. la loi de Murphy
85. Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
UNIX (depuis 1969-1979), AT&T
a servi de modèle pour MS-DOS, Windows, ..
Multi-tâche et Multi-utilisateurs
accès simultané aux fichiers, péripheriques, mémoire, processeurs, ..
Protection mémoire : aucun programme ne peut faire planter
le système
systèmes de fichiers hiérarchique
GUI X-Windows
88. Exemples de SE
Systèmes d'exploitation Windows
Windows 3.11
pas de multitâche, pas de multi-utilisateurs
Windows 95
multi-tâche
premier système 32 bit
Windows 98
Internet integré dans le GUI
Plug & Play
parallèlement Windows NT
système d'exploitation réseaux multi-utilisateur
Windows 2000, et après Windows XP
jumellage entre système d'exploitations réseaux et « stand-alone »
89. Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
Linux (depuis 1992), OpenSource
finlandais Linus Thorwald
Licence GPL (General Public Licence) – OpenSource
Multi-tâche et Multi-utilisateurs
Distributions
Red Hat
Fedore
S.u.S.e
Debian
Mandrake..
90. Historique
1945 - 55 : tubes et interrupteurs
Pas de système d'exploitation
1955 - 65 : transistors, cartes perforées
Traitement par lots
1965 - 80 : circuits intégrés, disques
Multiprogrammation, temps-partagé, entrées/sorties
Unix, version BSD, AT&T, interface POSIX
1980 -- : ordinateurs personnels (PC)
Interface graphique (concept crée vers 1960, Stanford)
Réseaux et systèmes distribués
--> Système d'exploitation nécéssaire
91. Rôles du système d'exploitation
Réalise cinq (5) activités essentielles pour
le système informatique
Interface utilisateur
Gestion des ressources
Gestion des tâches
Gestion des fichiers
Utilitaires et autres fonctions
91
92. Rôles
Rôles du système d'exploitation
Interface utilisateur
Permet la communication entre l'utilisateur et la machine
Il existe trois grands types d'interface utilisateur:
piloté par commandes (DOS)
piloté par menus (peu commun)
interface utilisateur graphique (Windows)
92
93. Rôles
Rôles du système d'exploitation
Interface utilisateur (graphique)
Développé par Xerox dans son centre de recherche PARC
Popularisé par la compagnie Apple avec son ordinateur
Macintosh
Est apparu dans l’environnement IBM et compatibles avec
Windows 3.1
On retrouve aussi ce type d’interface sur d’autres types
d’ordinateurs (Sun)
93
94. Rôles du système d'exploitation
Gestion des ressources
l'unité centrale de traitement
la mémoire vive (réelle ou virtuelle)
les unités de mémoires auxiliaires
les périphériques d'entrée et de sortie
les ports de communication
accès aux réseaux (Intranet et Internet)
94
95. Rôles
Rôles du système d'exploitation
Gestion des tâches
attribution d'une tranche de temps de l'UCT à chaque tâche
interruption des opérations et substitution par la tâche suivante
multitâche, multiprogrammation, temps partagé ...
95
96. Rôles
Rôles du système d'exploitation
Gestion des fichiers
création et suppression de fichiers
gestion des accès et de la protection
création et gestion des répertoires
suivi de la position des fichiers
96
97. Rôles
Rôles du système d'exploitation
Utilitaires et autres fonctions
Vérification de disque et défragmentation
Éditeurs de lignes ou de page
Outils de compression et de décompression
Rapports d’erreurs (journal)
Accessoires de Windows
Calculatrice, Bloc-notes, Paint, …
97
Etc.
98. Fichier
Suite logique d’informations binaires
A un début et une fin (EOF)
Le début contient des informations telles que le type de fichier,
la taille du fichier, ...
La fin (EOF) indique que les informations binaires qui suivent
ne font pas partie de ce fichier
Peut être manipulé comme un tout
98
Copié, déplacé, effacé, ...
99. Fichier
Un fichier doit avoir un nom
Pour permettre au SE de le retrouver
Ce nom doit être unique
Du moins dans un répertoire donné
Le format du nom de fichier est le suivant :
nom_du_fichier.ext
La longueur du nom peut varier selon le SE
Dos / Windows 3.1
99
8car.3car
Win 95 et suivants
256 caractères
100. Fichier
Format des fichiers
L’extension (.ext) est un moyen de reconnaître le type de fichier
ainsi que le programme avec lequel le fichier peut être ouvert
100
.doc
.xls
.ppt
.bmp
.zip
.exe
MS-Word
Excel
PowerPoint
Image bitmap
Fichier compressé
Fichier exécutable
101. Répertoires
Un répertoire (dossier) est une structure informatique qui
contient des fichiers (ou d’autres répertoires)
C’est une façon de structurer de l’information sur un disque
On parle aussi de structure « arborescente »
Ce type de structure n’est pas propre à Windows. On la
retrouve aussi chez Unix
101
102. Système de fichiers
Façon d’organiser les données sur un disque de
manière à les retrouver
C’est le formatage logique qui permet de créer un
système de fichiers sur le disque
Le formatage physique permettait de diviser le disque en
pistes concentriques et en secteurs
102
103. Système de fichiers
Basé sur la gestion des « Clusters » (unités d’allocation)
Plus petite unité du disque que le SE est capable de gérer
Composé d’un ou plusieurs secteurs (2, 4, 8 …)
Plus la taille d’un « Cluster » est grande, …
Moins le SE sera performant …
Plus de gaspillage
103
104. Système de fichiers
Système de fichiers
Le choix d’un système de fichiers se fait en
fonction du SE utilisé
Dos
Fat 16
Win 95
Fat 16
Win 98
Fat 16, Fat 32
Win XP
Fat 16, Fat 32, NTSF
Mac OS
HFS (Hierarchical File system)
Sun Solaris UFS (Unix File System)
104
105. Système de fichiers
Système de fichiers -NTFS
NTSF (New Technology File System)
Permet aussi les noms longs mais est sensible à la casse
Utilise une « table de fichier maître » (MFT)
Utilise un arbre binaire performant pour localiser les
fichiers
105
106. Différent types des SE
Le problème: pas de système
Universel!
Windows
Mac OS
Solaris
Unix
BeOS
GNU/Linux
etc…
…alors que certains systèmes d'exploitation ne
fonctionnent qu'avec un seul type de matériel
informatique
107. Différent types des SE
Exemple:
Mac OS
Windows
ordinateur
Apple-Macintosh
architectures
PC
Linux
108. Différent types des SE
Chaque système a sa propre manière de
dialoguer avec les logiciels…
Exemple 1:
Exemple 2:
« Indique-moi
la position de la
souris »
« Préviens-moi
lorsque la souris
est déplacée »
109. conclusion…
Les systèmes d’exploitation reflètent
l’évolution de l’informatique
Le choix d’un SE dépend du type
des tâches que l’on veut effectuer
110. conclusion…
Les systèmes d’exploitation modernes intègrent par
ailleurs d’autres caractéristiques ….
l’interconnexion des différentes machines et des
différents systèmes par des réseaux locaux ou étendus
d’où des architectures informatiques fondés sur des
clients et des serveurs (cf I2-SI)
Multi-fenêtrage
Editor's Notes
1) Préambule : Comment fonctionne l’ordinateur ?
Un système informatique est un système complexe à tous les niveaux, puisqu’il intègre de très nombreux composants matériels et logiciels interagissant étroitement.
C’est le prix à payer pour disposer d’un outil particulièrement versatile capable d’être l’assistant d’un nombre de tâches sans cesse croissant.
Tirer profit d’un tel outil quand on se destine à un métier scientifique ou technique est essentiel. Exploiter ses possibilités ne nécessite pas de devenir un spécialiste de l’informatique, mais posséder des « idées justes » sur son fonctionnement devient très important pour « piloter » cet outil en tant que scientifique, avec la volonté d’en comprendre les principes explicatifs principaux.
C’est l’objet de ce cours de fournir les clés d’accès à une vision correcte sur laquelle tout scientifique pourra s’appuyer pour exploiter l’outil informatique au mieux de ses besoins.
2) Introduction
Si les ordinateurs ont beaucoup évolué dans leurs technologies depuis leur apparition, les principes qui régissent leur fonctionnement n’ont pas beaucoup évolués.
L’ordinateur tel qu’on le voit de l’extérieur est composé de ce que beaucoup appellent l’ « unité centrale » (une tour dans le cas de l’image présentée) à laquelle sont « connectés » un écran, un clavier et une souris.
Installer un ordinateur consiste le plus souvent à positionner ces composants et à « connecter » chaque élément périphérique par son cordon à l’arrière de la tour en général.
Si l’écran, le clavier et la souris sont effectivement des « unités périphériques », ce que l’on appelle par abus de langage « l’unité centrale » est en fait une boite contenant plusieurs composants comme on va le découvrir.
Si les ordinateurs ont beaucoup évolué dans leurs technologies depuis leur apparition, les principes qui régissent leur fonctionnement n’ont pas beaucoup évolués.
L’ordinateur tel qu’on le voit de l’extérieur est composé de ce que beaucoup appellent l’ « unité centrale » (une tour dans le cas de l’image présentée) à laquelle sont « connectés » un écran, un clavier et une souris.
Installer un ordinateur consiste le plus souvent à positionner ces composants et à « connecter » chaque élément périphérique par son cordon à l’arrière de la tour en général.
Si l’écran, le clavier et la souris sont effectivement des « unités périphériques », ce que l’on appelle par abus de langage « l’unité centrale » est en fait une boite contenant plusieurs composants comme on va le découvrir.
3) Architecture générale
Si on regarde de plus près la façade de la tour et si (encore plus curieux!), on ouvre la boite, différents composants essentiels se découvrent:
- des périphériques de stockage comme l’unité de disquette, l’unité de disque dur, l’unité de disque optique (CD ou DVD), l’unité de gravage optique (CD ou DVD), éventuellement une unité de stockage (bande, bernouilly, ..)
et comme il y a des périphériques, il y a bien un centre:
- une carte « mère », qui est une carte électronique assemblant les éléments processeurs et d’accès aux moyens de communications avec les périphériques (via ce que l’on appelle un « bus » comme nous le verrons).
Cette carte mère est organisée autour du microprocesseur, mais possède des caractéristiques propres au constructeur qui l’a conçue, ce qui donne des performances parfois très différentes entre deux cartes construites autour du même microprocesseur (notion de chipset que les « connaisseurs » regardent de très près avant d’acheter un matériel).
Le schéma montre d’une part l’apparente configuration en « façade » de ce qui est visible et d’autre part l’organisation fonctionnelle autour du bus, sorte de « nappe » filaire mettant en relation les différents composants de l’ordinateur (ce bus est matérialisé par des nappes et par un « fond de panier » qui est un circuit comportant des connecteurs plus ou moins nombreux dans lesquels on « enfiche » les composants.).
La carte mère est elle-même constituée d’éléments essentiels:
- l’unité centrale proprement dite cette fois, c’est à dire pour l’essentiel le microprocesseur et l’électronique de couplage au bus,
- la mémoire qui se décline elle-même en espaces spécialisés : mémoire centrale qui abrite les programmes et leurs données associées à un instant donné, mémoire vidéo qui est chargée de « maintenir » à l’écran l’image calculée à un instant donné pour l’affichage et un contrôleur de mémoire qui
assure le couplage au Bus.
Les équipements périphériques sont connectés soit par des cartes spécialisées communicant avec l’unité centrale via le bus (ce qui est le cas le plus courant) soit par une électronique embarquée sur la carte mère lorsqu’il s’agit de périphériques que l’on retrouve presque toujours (les ports de communications série - souvent appelés COM1 et COM2- qui peuvent servir par exemple à connecter un modem, - et de plus en plus un port « Ethernet » pour le réseau local, et bien sûr la sortie vidéo vers l’écran).
3-1) Mémoire centrale
La mémoire centrale est organisée comme un tableau de MOTS. Un MOT est la quantité de mémoire que l’on peut échanger en une seule fois (un seul intervalle de temps) entre la mémoire centrale et l’unité centrale. Un mot est constitué de K octets (K est actuellement égal à 4 la plupart du temps). Un octet (BYTE en anglais) est constitué de 8 bits (chiffres binaires, 0 ou 1).
Les instructions comme les données sont rangées dans cette mémoire, et on peut donc lire ou écrire dans cette mémoire. Pour savoir à quel endroit lire ou écrire dans le tableau de mots constitué par la mémoire, il est nécessaire d’indiquer à quelle ADRESSE (numéro de case mémoire) la donnée ou l’instruction à lire ou écrire est située.
Les adresses sont indiquées en octets, ce qui explique que sur le schéma, l’adresse du premier mot soit 0 et celle du second soit 4 et ainsi de suite.
L’accès à la mémoire se fait par un dispositif électronique appelé CONTRÔLEUR MEMOIRE qui permet de copier le contenu de la mémoire sur le bus (lecture mémoire) ou de copier le contenu du bus dans la mémoire (écriture mémoire). Il est important de noter que la mémoire possède toujours un contenu (constitué de 0 ou 1) et que l’expression « effacer la mémoire » consiste à « écrire en mémoire » une information conventionnellement sans signification (par exemple 0 pour une valeur numérique ou le code de « » -le caractère espace- pour une valeur alphabétique.
3-2) Unité Centrale
Si on continue à « zoomer » sur les équipements essentiels, il faut alors faire appel à son imagination, car les éléments qui sont maintenant décrits sont « gravés » dans le silicium et n’apparaîtraient qu’avec l’aide d’un microscope puissant.
Supposons que nous ayons ces moyens d’investigation et l’on pourrait alors distinguer les éléments décrits ci-dessus:
- tout d’abord une UAL (Unité Arithmétique et Logique) chargée de faire les calculs (ce qui justifie le nom de computer). Cette unité est « câblée » c’est à dire capable de faire un certain nombre d’opérations prédéfinies liées à la manière dont son circuit a été conçu (par INTEL, MOTOROLA, HP, etc...).
- les opérations sont « cadencées » par une HORLOGE interne H. A chaque coup d’horloge, une opération élémentaire est exécutée (plusieurs centaines de millions d’opérations par seconde!).
- les opérations sont sélectionnées à partir du décodage d’instructions lues en mémoire. C’est le REGISTRE D’INSTRUCTION (un registre est une zone de mémoire élémentaire gravée dans l’unité centrale) qui contient l’instruction en cours. Cette instruction est lue en mémoire centrale à une adresse contenue dans le REGISTRE D’ADRESSE D’INSTRUCTION encore appelé compteur ordinal.
- le REGISTRE d’adresse d’INSTRUCTION. Ce registre s’incrémente automatiquement grâce à l’horloge de façon à pouvoir chercher l’instruction « suivante » automatiquement.
L’adresse de l’instruction peut également être le résultat d’un calcul à partir de l’instruction en cours (une instruction de débranchement dans le programme). En effet une instruction peut posséder un « paramètre » qui est une donnée associée. La donnée est sélectionnée en mémoire grâce au REGISTRRE D’ADRESSE DE DONNÉES.
- au REGISTRE d’adresse de données en mémoire. Ce registre indique quelle cellule mémoire doit être lue et amenée dans le REGISTRE DE DONNÉES.
- REGISTRE DES DONNEES (appelé le plus souvent ACCUMULATEUR car il sert également à contenir les résultats des calculs de l’UAL).
De la même manière que des données peuvent être lues en mémoire centrale pour alimenter l’UAL, des données (résultat d’un calcul par exemple) peuvent être écrites en mémoire centrale par un processus symétrique (une instruction indique qu’il faut écrire la donnée stockée dans le registre de données à l’adresse stockée dans le registre d’adresse de données.
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5) Entrées-sorties
Les entrées-sorties sont en fait des « effets de bord » d’actions sur des données qui sont « réputées » être en mémoire. Nous appelons « effet de bord » le fait qu’en écrivant une donnée dans une « case » mémoire particulière, l’écriture aura pour conséquence une action « physique » sur un périphérique. Le principe général est toujours le même, une carte électronique particulière (interface) décode un certain nombre d’adresses qui normalement devraient se trouver dans la mémoire centrale et selon ce qui sera écrit dans ces « cases » agira en fonction des possibilités offertes par le périphérique pour lequel il assure l’interface.
Nous allons découvrir trois grandes familles d’échange:
- l’échange vidéo, très particulier puisqu’il concerne l’affichage permanent à l’écran d’un certain nombre d’informations,
- l’échange « orienté caractères », c’est à dire que les échanges se font octet par octet vers des périphériques plutôt lents (tout est relatif), comme l’imprimante,
- l’échange « orienté blocs), c’est à dire en « bloquant » ensemble les échanges d’octets pour gagner en efficacité pour échanger des données plutôt volumineuses vers des périphériques plutôt rapides, comme le disque.
5-1) Carte vidéo
Historiquement, une partie de la mémoire centrale était réservée pour mémorise les pixels (éléments d’image = picture elements) qui représentent ce qu’il faut afficher à l’écran. L’écran vidéo est un moniteur du même type que la télévision: la matrice active est balayée ligne par ligne avec un spot éclairé ou non (version simple!) de façon à couvrir l’ensemble de l’écran 25 fois par seconde (persistance rétinienne). Dans le cas de la télévision, la trame à afficher est reçue sur le tuner du récepteur télé et sert de source à l’activation du rayon. Dans le cas du moniteur vidéo, la valeur du spot est « lue » point par point de chaque ligne dans la mémoire vidéo. Si rien ne change dans la mémoire, la même image est inlassablement reproduite à l’écran. Si un programme modifie les données aux adresses de la mémoire vidéo, l’affichage se modifie en conséquence.
5-3) Carte d’interface E/S par blocs
Les unités de disques ont fait des progrès considérables en quelques années et les capacités des disques actuels sont impressionnantes par rapport à leur encombrement. Les disques magnétiques sont empilés, et chaque face de chaque disque est « parcourue » par une tête de lecture-écriture.
Il n’y a pas de contact physique entre le disque et la tête de lecture (sauf dans le cas des unités de disquettes, dont le support souple l’exige). Les enceintes qui contiennent les disques sont hermétiques et à pression constante, permettant d’atteindre une grande reproductibilité des mouvements relatifs des disques et des têtes, autorisant du coup des densités d’écriture très grandes.
Les informations que l’on lit ou écrit sur les disques doivent bien sûr être repérées; ceci est illustré sur les diapositives suivantes.
Chaque face d’un disque est survolée par la tête de lecture-écriture selon des pas de déplacements précis. Chaque position de la tête détermine « une piste » qui est la partie précisément survolée par la tête pendant un tour complet.
Comme la quantité d’information stockée sur une piste complète est importante, il n’est pas question de lire ou écrire une piste complète. Chaque piste est découpée en secteurs plus petits. Le secteur constitue la quantité d’information la plus petite que l’on peut lire ou écrire sur un disque. Typiquement, un secteur contient 512 octets.
Il est donc nécessaire de « bloquer » les échanges pour qu’ils soient efficaces.
Un secteur sera identifié par le numéro de tête de lecture-écriture (ou le numéro de face de disques dans l’empilement), la piste qui contient le secteur et le numéro de secteur à l’intérieur de cette piste.
Bien entendu, il est nécessaire de « marquer » les pistes et les secteurs sur le support magnétique pour que les têtes de lecture-écriture soient « calées » convenablement. Le nombre de pistes et de secteurs possibles dépend de la technologie des disques (leurs possibilités) et de la version de l’interface matériel et logiciel (driver) installée sur l’ordinateur; il convient de « formater » les disques pour que les repères correspondent à ce qui a été prévu par les constructeurs de l’interface.
S’il ne vous arrive pas souvent de formater votre disque dur (évitez de le faire...), vous avez probablement du le faire pour les disquettes que vous insérez dans votre unité de disquette.
1) Préambule : Comment fonctionne l’ordinateur ?
Un système informatique est un système complexe à tous les niveaux, puisqu’il intègre de très nombreux composants matériels et logiciels interagissant étroitement.
C’est le prix à payer pour disposer d’un outil particulièrement versatile capable d’être l’assistant d’un nombre de tâches sans cesse croissant.
Tirer profit d’un tel outil quand on se destine à un métier scientifique ou technique est essentiel. Exploiter ses possibilités ne nécessite pas de devenir un spécialiste de l’informatique, mais posséder des « idées justes » sur son fonctionnement devient très important pour « piloter » cet outil en tant que scientifique, avec la volonté d’en comprendre les principes explicatifs principaux.
C’est l’objet de ce cours de fournir les clés d’accès à une vision correcte sur laquelle tout scientifique pourra s’appuyer pour exploiter l’outil informatique au mieux de ses besoins.