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UNIVERSITE DE MSILA

Histoire de
l’informatique

BENLATRECHE ABDELOUAHAB

2012
Définition 1:
Qu'est-ce que l'informatique ?
 INFORmation + autoMATIQUE

Définition de l'Académie Française :
Science du...
Définition 2:
Qu'est-ce que l'informatique ?
•Science : donc des théories et des modèles
•Traitement rationnel : c'est à d...
L’ORDINATEUR
Un ordinateur : est un ensemble de dispositifs
mécaniques, électroniques et logiciels capable de réceptionner...
Disciplines de l'informatique
 Informatique théorique (algorithmique, calculabilité, complexité, graphes,...)
 Programma...
Disciplines de l'informatique
 Informatique de gestion
 Compatibilité, facturation, paye, gestion des stocks et du systè...
Les métiers de l'Informatique
 Métiers de l'exploitation
 Technicien de maintenance, technicien support (Hot Liner),
 a...
HISTORIQUE
L’ABAQUE

unités

dizaines

centaines

Inventé par les Babyloniens entre - 1000 et -500
(peut-être avant par le...
HISTORIQUE

 Algorithme qui provient du nom latinisé
d’Al-Khowarizmi
 Algèbre qui provient du nom latinisé
du mot al-jab...
HISTORIQUE

Machine arithmétique

Blaise Pascal

LA PASCALINE

1623  1662

La première machine mécanique et automatique d...
HISTORIQUE

1671 a construit leStep Reckoner

Gottfried Wilhelm Leibniz

1646  1716

Cette machine pouvait calculer les a...
HISTORIQUE
Joseph Marie Jacquard
1752   1834

Charle Babbage
1792  1871

Conception des cartes perforées et de machines ...
HISTORIQUE

Machine à tisser

BENLATRECHE ABDELOUAHAB
HISTORIQUE

Cartes perforées

Les cartes perforées étaient utilisées pour représenter la musique pour
les pianos mécanique...
HISTORIQUE

Etape 1 : Création du Modèle
dessiner sur papier, ce dessin doit être agrandi six
fois afin de permettre la co...
HISTORIQUE
Etape 3 : Réalisation de la Broderie

Le carton perforé est ensuite placé sur le métier à
broder. C'est le prog...
HISTORIQUE

La cryptographie et les machines
1939 Enigma : machine de
chiffrement allemand

1940 La Bomba : machine
électr...
HISTORIQUE
John von Neumann
1903   1957

Clarifie le concept de programme et des données, tout
deux stockés dans la mémoi...
HISTORIQUE
ENIAC:

1945

Aujourdhui

un monstre de 30 tonnes
200 kW de consommation
d’énergie nécessitant un
climatisation...
HISTORIQUE

20
HISTORIQUE

21
HISTORIQUE

Les micro-processeurs
1971 : le premier microprocesseur, Intel 4004

Intel 4040: 740 KHz, 24-pin – la
même vit...
La calcul parallèle
Seymour Roger Cray
1925   1996

Principe: distribuer les calculs et les données sur
différents proces...
Langages de Programmation

Robin Milner
Kristen Nygaard Haskell Curry
Alan Kay
John Backus
1954 : Fortran (Forma Translato...
Systèmes d’exploitations

Dennis Ritchie

Kenneth
Thompson

Linus Benedict
Torvalds

Richard
Stallman

Steve Jobs

Bill Ga...
La première génération d’ordinateurs
Architecture Von Neumann

 Von Neumann définit l’architecture des machines actuelles...
La seconde génération d’ordinateurs
1948 Invention du Transistor bipolaire à Jonction

 Walter H. Brattain, John Bardeen ...
La troisième génération d’ordinateurs
1958 Invention du Circuit Intégré par Jack Kilby
de Texas Instruments (miniaturisati...
La quatrième génération

Galette (wafer)

29
Le microprocesseur
1968 Intel (Gordon Moore, Robert Noyce, Andy Grove)

1971 : le 4004 pour Busicom conçu par Ted Hoff

30...
La loi de Moore (1965, 1975)
Le nombre de transistors double tous les 18 mois

31
La micro-informatique
Tout commença dans un garage… 1976
Steve Jobs et Steve Wozniak mettent au point le
premier Apple
MOS...
La micro-informatique
MOS 6502, 8 ko RAM, 8600 F

MOS 6502, 5 ko RAM, 2500 F

Lecteur disquette 4000 F

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MOS 6510, 64 k...
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 dis...
Le présent
Les ordinateurs multi-cores : 2005
Les dual core existent déjà mais pas pour les particuliers
Intel : HyperThre...
Le présent
Les ordinateurs multiprocesseur : 2005

36
Le futur
Les ordinateurs de demain

 Biologique (ADN)
 Optique (Photon)
 Quantique (Spin électron)
 Neuronal (couplé a...
UNIVERSITE DE MSILA

L’ordinateur: comment ça
marche ?

BENLATRECHE ABDELOUAHAB

2012
Un ordinateur dans les années 70

BENLATRECHE ABDELOUAHAB
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Aujourd’hui
Objecifs

• Comprendre ce qu’est un ordinateur
– Composants nécessaires
– Fonctionnement général

• Stockage d’information...
C’est quoi un ordinateur?
• Un ordinateur est une machine
– Qui prend des données en entrée
– Leur applique une série d’in...
un ordinateur?

PC

métier à tisser

Distributeur automatique

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un ordinateur?

Composants d’un ordinateur
• Processeur (CPU)
• Mémoire
• Stockage (Disque dur, CD, carte mémoire…)
• Péri...
un ordinateur?

BENLATRECHE ABDELOUAHAB

45
un ordinateur?

Si on regarde de plus près...
Sortie vidéo
Carte « mère »

Disque
CD-ROM

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un ordinateur?

De manière plus générale...
Carte mère
UC

MC

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Architecture générale

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Carte mère

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Schéma général

Microprocesseur

Horloge

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Mémoire à
Mémoire à
lecture seule
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BD
BC
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Le processeur
• C’est le coeur de l’ordinateur
• Il applique un programme sur des données
– Un programme est une suite d’i...
Le processeur
Contenu d’un processeur
• Un processeur est composé de transistors
– Sorte d’interrupteurs, ouverts ou fermé...
Le processeur

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Le processeur
En entrée :
1) Il dispose d ’une adresse dans la mémoire ;
2) Il charge le contenu de cette adresse et le co...
La mémoire
• Le CPU a accès à la mémoire vive (RAM)
• Utilisation d’une adresse mémoire
– Nombre identifiant de manière un...
Mémoire centrale
 Organisée en mots (octets) de format identique, repérés par leur

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Mémoire centrale
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Mémoire centrale
Mémoire Centrale

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La mémoire

 ROM (Read Only Memory) programmée par le fabriquant (PROM
programmable une fois par l’utilisateur, EPROM rep...
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 c...
Le bus d’adresse (BA)
 Relie le microprocesseur à tout circuit adressable (mémoire,

interfaces d'entrée/sortie ...)
 Un...
Le bus de données (BD)
 Transmet les données entre le microprocesseur et le circuit

adressé
 Bidirectionnel

Microproce...
Le bus de contrôle (BC)
 Ensemble de lignes transmettant des signaux permettant le

fonctionnement du microprocesseur, de...
Mémoire cache
Vitesse du proceseur est plus rapide que la mémoire
Utiliser une mémoire cache
Invisible pour le système ...
les entrées-sorties
Carte mère

UC

MC

E/S

Vidéo

BUS
Interface
Disque

Entrées-Sorties

Interface
Imprimante

64 BENLAT...
les entrées-sorties

L’affichage vidéo
Chaque pixel (picture element)
a son équivalent en mémoire
vidéo. Chaque point voit...
Unité de disque

BENLATRECHE ABDELOUAHAB
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Unité de disque

Une unité de disques est constituée d’un empilement de
disques. Chaque face d’un disque est lue par une t...
Unité de disque
Secteurs, pistes

E/S standard blocs

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Unité de disque

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UNIVERSITE DE MSILA

Système d'exploitation

BENLATRECHE ABDELOUAHAB

2012
Déf

Système d'exploitation
Ensemble intégré de programmes dont le but est de gérer

les ressources d'un système informat...
Déf

Système d'exploitation
 angl. « Operating System (OS) »
 Qu'est-ce que c'est?

« Programme assurant la gestion de l...
Déf

Abstraction
 Cacher la complexité des machines pour l'utilisateur afin

d'utiliser la machine sans savoir ce qui est...
Déf

Position du SE
Logiciels d'application
Système d'exploitation
Matériel

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Déf

Autre façon de voir le SE
Logiciels d’application
Système d’exploitation
Pilotes

75

Matériel
Déf

Autre façon de voir le SE
Ce dernier modèle permet de faire ressortir le rôle des pilotes
Le pilote (driver) est un...
Types de SE

Types de systèmes d’exploitation
Mono usager /mono tâche
C’est le cas le plus simple ...
Un seul usager à l...
Types de SE

Types de systèmes d’exploitation
Multi tâches
 Partager le temps du processeur (UCT) entre plusieurs

progra...
Types de SE

Types de systèmes d’exploitation
Multi usagers (temps partagé)
Plusieurs utilisateurs peuvent utiliser simul...
Types de SE

Types de systèmes d’exploitation
Multi processeurs
 Un processeur central (maître) peut coordonner une série...
Types de SE

Types de systèmes d’exploitation
Systèmes Temps réels
 Sert pour le pilotage et le contrôle des déroulements...
Types de SE

Types de systèmes d’exploitation
Systèmes distribués
doit permettre l'éxecution d'un seul programme sur

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Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
CP/M (depuis 1974), Digital Research
UNIX (depuis 1969-1979), premier par AT&T
...
Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
CP/M (depuis 1974), Digital Research
Gestion de disque dur, mais pas d'arboresce...
Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
UNIX (depuis 1969-1979), AT&T
a servi de modèle pour MS-DOS, Windows, ..
Multi-...
Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
MS-DOS (depuis 1981), Microsoft
Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
MacOS (depuis 1984), Apple
premier GUI
Exemples de SE
Systèmes d'exploitation Windows
 Windows 3.11
 pas de multitâche, pas de multi-utilisateurs
 Windows 95
...
Exemples de SE
Systèmes d'exploitations
Linux (depuis 1992), OpenSource
finlandais Linus Thorwald
Licence GPL (General ...
Historique
1945 - 55 : tubes et interrupteurs


Pas de système d'exploitation

1955 - 65 : transistors, cartes perforées
...
Rôles du système d'exploitation
Réalise cinq (5) activités essentielles pour
le système informatique
Interface utilisateur...
Rôles

Rôles du système d'exploitation

Interface utilisateur
Permet la communication entre l'utilisateur et la machine
...
Rôles

Rôles du système d'exploitation

Interface utilisateur (graphique)
Développé par Xerox dans son centre de recherch...
Rôles du système d'exploitation

Gestion des ressources
l'unité centrale de traitement
la mémoire vive (réelle ou virtue...
Rôles

Rôles du système d'exploitation

Gestion des tâches
attribution d'une tranche de temps de l'UCT à chaque tâche
in...
Rôles

Rôles du système d'exploitation

Gestion des fichiers
création et suppression de fichiers
gestion des accès et de...
Rôles

Rôles du système d'exploitation

Utilitaires et autres fonctions
Vérification de disque et défragmentation
Éditeu...
Fichier
Suite logique d’informations binaires
A un début et une fin (EOF)
Le début contient des informations telles que...
Fichier
 Un fichier doit avoir un nom
 Pour permettre au SE de le retrouver

 Ce nom doit être unique
 Du moins dans u...
Fichier

Format des fichiers
L’extension (.ext) est un moyen de reconnaître le type de fichier
ainsi que le programme avec...
Répertoires
Un répertoire (dossier) est une structure informatique qui

contient des fichiers (ou d’autres répertoires)
...
Système de fichiers
Façon d’organiser les données sur un disque de

manière à les retrouver
C’est le formatage logique q...
Système de fichiers
Basé sur la gestion des « Clusters » (unités d’allocation)
Plus petite unité du disque que le SE est...
Système de fichiers

Système de fichiers
Le choix d’un système de fichiers se fait en
fonction du SE utilisé
Dos
Fat 16
Wi...
Système de fichiers

Système de fichiers -NTFS
NTSF (New Technology File System)
Permet aussi les noms longs mais est se...
Différent types des SE

Le problème: pas de système
Universel!
 Windows
 Mac OS
 Solaris
 Unix
 BeOS
 GNU/Linux

etc...
Différent types des SE
Exemple: 

Mac OS

Windows

ordinateur
Apple-Macintosh

architectures
PC

Linux
Différent types des SE

Chaque système a sa propre manière de
dialoguer avec les logiciels…
Exemple 1:
Exemple 2:
« Indiqu...
conclusion…

 Les systèmes d’exploitation reflètent

l’évolution de l’informatique

 Le choix d’un SE dépend du type

de...
conclusion…
Les systèmes d’exploitation modernes intègrent par
ailleurs d’autres caractéristiques ….
 l’interconnexion de...
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historique de l'informatique

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cous historique sur l'informatique pour les étudiants première année universitaires

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historique de l'informatique

  1. 1. UNIVERSITE DE MSILA Histoire de l’informatique BENLATRECHE ABDELOUAHAB 2012
  2. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  8. 8. HISTORIQUE L’ABAQUE unités dizaines centaines Inventé par les Babyloniens entre - 1000 et -500 (peut-être avant par les chinois ?) BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  9. 9. HISTORIQUE  Algorithme qui provient du nom latinisé d’Al-Khowarizmi  Algèbre qui provient du nom latinisé du mot al-jabr BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  10. 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. 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. 12. HISTORIQUE Joseph Marie Jacquard 1752   1834 Charle Babbage 1792  1871 Conception des cartes perforées et de machines à tisser programmables BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  13. 13. HISTORIQUE Machine à tisser BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  14. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  20. 20. HISTORIQUE 20
  21. 21. HISTORIQUE 21
  22. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  29. 29. La quatrième génération Galette (wafer) 29
  30. 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. 31. La loi de Moore (1965, 1975) Le nombre de transistors double tous les 18 mois 31
  32. 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. 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. 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. 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
  36. 36. Le présent Les ordinateurs multiprocesseur : 2005 36
  37. 37. Le futur Les ordinateurs de demain  Biologique (ADN)  Optique (Photon)  Quantique (Spin électron)  Neuronal (couplé aux neurones)  à Nanopuce  à Supraconducteur 37
  38. 38. UNIVERSITE DE MSILA L’ordinateur: comment ça marche ? BENLATRECHE ABDELOUAHAB 2012
  39. 39. Un ordinateur dans les années 70 BENLATRECHE ABDELOUAHAB 39
  40. 40. Aujourd’hui
  41. 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. 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
  43. 43. un ordinateur? PC métier à tisser Distributeur automatique 43
  44. 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
  45. 45. un ordinateur? BENLATRECHE ABDELOUAHAB 45
  46. 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. 47. un ordinateur? De manière plus générale... Carte mère UC MC E/S Vidéo BUS Carte Interface1 Architecture générale Carte Interface2 47 BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  48. 48. Carte mère 48
  49. 49. Schéma général Microprocesseur Horloge CARTE MERE Mémoire à Mémoire à lecture seule lecture-écriture ROM RAM BA BD BC Interface Interface Interface d’E/S de sortie d'entrée Terminal Imprimante Souris
  50. 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. 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
  52. 52. Le processeur 52
  53. 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. 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. 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
  56. 56. Mémoire centrale N N-4 Adresses en octets i 8 4 0 Un mot Un mot = 4 octets dans l’exemple Un octet = 8 bits (binary digits) Mémoire centrale BENLATRECHE ABDELOUAHAB 56
  57. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  64. 64. les entrées-sorties Carte mère UC MC E/S Vidéo BUS Interface Disque Entrées-Sorties Interface Imprimante 64 BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  65. 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
  66. 66. Unité de disque BENLATRECHE ABDELOUAHAB 66
  67. 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
  68. 68. Unité de disque Secteurs, pistes E/S standard blocs 68 BENLATRECHE ABDELOUAHAB
  69. 69. Unité de disque 69
  70. 70. UNIVERSITE DE MSILA Système d'exploitation BENLATRECHE ABDELOUAHAB 2012
  71. 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. 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. 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
  74. 74. Déf Position du SE Logiciels d'application Système d'exploitation Matériel 74
  75. 75. Déf Autre façon de voir le SE Logiciels d’application Système d’exploitation Pilotes 75 Matériel
  76. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  86. 86. Exemples de SE Systèmes d'exploitations MS-DOS (depuis 1981), Microsoft
  87. 87. Exemples de SE Systèmes d'exploitations MacOS (depuis 1984), Apple premier GUI
  88. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 107. Différent types des SE Exemple:  Mac OS Windows ordinateur Apple-Macintosh architectures PC Linux
  108. 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. 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. 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

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