Cours AOA 2014

IntroductionConstitution dun ordinateur

Systme dexploitationCodage de linformation

Algorithmique

Architecture des ordinateurs et Algorithmique

Benchikhi Loubna

Ecole Nationale des Sciences Appliques de MarrakechUniversit Cadi Ayyad

[email protected]

January 2, 2015

Benchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique

Pourquoi ce module?

Architecture des ordinateurs vise ...Expliquer les principes de fonctionnement dun ordinateursIl ne sagit pas dapprendre programmer, mais decomprendre, bas niveau, lorganisation de ces machines.




Algorithmique

Pourquoi ce module?

Algorithmique vise ...Expliquer quest ce quun algorithmeSavoir pourquoi il faudrait apprendre lalgorithmique pourapprendre programmer ?Dvelopper lesprit danalyse et une bonne mthodologie deprogrammationDvelopper les aptitudes crire des programmes dans unlangage de programmeaionIntroduire le langage de programmation PASCAL




Algorithmique

Plan I

1 Introduction

2 Constitution dun ordinateurArchitecture de Von NeumannProcesseur (CPU)MmoireRAMROM

RcapitulonsMmoireMmoire cacheMmoire de masse

Bus SystmeBenchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique

Plan IIExercicesLes Units dEntre/SortieLes interfaces dentre/sortiePriphrique dentre sortie

chipset, CMOS et BIOS3 Systme dexploitation

StructureMS-DOS

4 Codage de linformation5 Algorithmique

IntroductionLes Variables




Algorithmique

Plan IIILecture et critureinstructions conditionnellesInstructions itrativesTableauxLes tableauxAlgorithmes de triRecherche dichotomique




Algorithmique

Introduction

QuestionQuest ce quun ordinateur?




Algorithmique

DfinitionLe terme ordinateur designe un appareil lectronique qui accepte lesdonnes sous un format numrique et les traite en vue dun rsultat.Ainsi, un ordinateur traite (ou manipule) de linformation. Celle-cipeut tre sous forme de : Multimdia (musique, film, image),Donnes (Description dun client, dune entreprise), Textes, PagesWeb, Chiffres (Comptes dune entreprise, rsultats dexpriences,rsultat de calculs numeriques sur des structures mcaniques)




Algorithmique

Un peut dhistoire

Le mot ordinateur provient de la socit IBM France.Franois Girard, responsable du service promotion gnrale depublicit de lentreprise IBM France, eut lide de consulter sonancien professeur de lettres Paris, afin de lui demander deproposer un mot caractrisant le mieux possible ce que lon appelaitvulgairement un calculateur (traduction littrale du motanglais computer ).




Algorithmique

Un peut dhistoire

Ainsi, Jaques Perret, agrg de lettres, et professeur de philologielatine la Sorbonne, proposa le 16 avril 1955 le mot Ordinateur.en prcisant que le mot Ordinateur tait un adjectif provenantdu Littr signifiant Dieux mettant de lordre dans le monde .Ainsi, il expliqua que le concept de mise en ordre tait tout fait adapt.




Algorithmique

Architecture de Von NeumannProcesseur (CPU)MmoireRcapitulonsMmoireBus SystmeExercicesLes Units dEntre/Sortiechipset, CMOS et BIOS

Constitution dun ordinateur

Un ordinateur est un ensemble de composants lectroniquesmodulaires.On parle ainsi de hardware pour dsigner lensemble deslments matriels de lordinateur et de software pourdsigner la partie logicielle.




Algorithmique


Constitution dun ordinateur

Les trois lments essentiels dun ordinateur sont:le processeur, la mmoire , le dispositif de gestion desentres-sorties




Algorithmique


Architecture de Von Neumann

Architecture de Von NeumannLe processeur excute pas pas les instructions composant lesprogrammes.La mmoire principale permet de stocker de linformation(programmes et donnes)Les dispositifs dentre-sortie, qui permettent de communiquer avecle monde extrieur.Ces composants communiquent entre eux par lintermdiaire de bus.Cette dcomposition est appele Architecture de Von Neumann




Algorithmique






Algorithmique



Architecture de Von Neumann1 Le processeur est compos dune unit arithmtique et logique

(UAL ou ALU en anglais) ou unit de traitement : son rle estdeffectuer les oprations de base et dune unit de contrle,charge du squenage des oprations.

2 La mmoire qui contient la fois les donnes et le programmeexcut par lunit de contrle:

mmoire volatile ou RAM (Random Access Memory) quicontient programmes et donnes en cours de traitement.mmoire permanente ou ROM (Read Only Memory) qui stockeprogrammes et donnes de base de la machine.

3 Les dispositifs dentre-sortie, qui permettent de communiqueravec le monde extrieur.




Algorithmique


Carte mre

Logee dans un boitier (ou chassis)Comporte des emplacements pour les peripheriques destockage sur la face avantComporte des boutons permettant de controler la mise soustension de lordinateurDes voyants permettant de verifier letat de marche delappareil et lactivite des disques dursUn bloc dalimentation electrique (appele frequemmentalimentation), charge de fournir un courant electrique stable etcontinu a lensemble des elements constitutifs de lordinateur




Algorithmique


Carte mre




Algorithmique


Processeur

DfinitionLe processeur, (ou CPU, Central Processing Unit, Unit centralede traitement en franais) est le composant essentiel dunordinateur qui interprte les instructions et traite les donnes dunprogramme.Le processeur est un circuit lctronique complexe (circuit intgr)qui excute chaque instruction trs rapidement, en quelques cyclesdhorloges.




Algorithmique


Processeur

HorlogeToute lactivit de lordinateur est cadence par une horloge unique,de faon ce que tous les circuits lectroniques travaillent tousensemble de faon synchronise.La frquence de cette horloge sexprime en MHz (millions de cylespar seconde) ou GHz (milliards de cycles par secondes). Parexemple, un processeur Intel Core 2 Duo P8400 possde unehorloge cadence 2,26 GHz.




Algorithmique


Processeur

Caractristiques dun processeurla largeur de ses registres internes de manipulation de donnes(8, 16, 32, 64, 128 bits).la cadence de son horloge exprime en MHz ou GHz.le nombre de noyaux de calcul (core).son jeu dinstructions (ISA en anglais, Instructions SetArchitecture) dpendant de la famille (CISC, RISC, etc).sa finesse de gravure exprime en nm (nanomtres, 109mtres, soit un milliardime de mtre).




Algorithmique


Processeur

Caractristiques dun processeur: famille

CISC (Complex Instruction Set Computer) : choixdinstructions aussi proches que possible dun langage de hautniveau.RISC ( Reduced Instruction Set Computer) : choixdinstructions plus simples et dune structure permettant uneexcution trs rapide.




Algorithmique


Processeur

Caractristiques dun processeur: famille (suite)

VLIW (Very Long Instruction Word).DSP (Digital Signal Processor). Mme si cette dernirefamille (DSP) est relativement spcifique. En effet unprocesseur est un composant programmable et est donc apriori capable de raliser tout type de programmes. Les DSPsont des processeurs spcialiss pour les calculs lis autraitement de signaux.




Algorithmique


Processeur

Structure dun processeurLe processeur est grossirement divis en deux parties, lunit decontrle et lunit de traitement :

1 lunit de contrle (ou unit de commande) est responsablede la lecture en mmoire principale et du dcodage desinstructions.

2 lunit de traitement, aussi appele Unit Arithmtique etLogique (U.A.L.), excute les instructions qui manipulent lesdonnes.




Algorithmique


Processeur




Algorithmique


Processeur

Structure dun processeur (suite)

Ces deux units communiquent avec la mmoire principale, lapremire pour lire les instructions, la seconde pourrecevoir/transmettre des donnes binaires, mais ils communiquentgalement avec les diffrents priphriques (clavier, souris, cran,etc.).




Algorithmique


Processeur

Composition dun processeur1 LUnit Arithmtique et Logique (UAL, en anglais

Arithmetic and Logical Unit - ALU), qui prend en charge lescalculs arithmtiques lmentaires et les tests.

2 Lunit de contrle ou squenceur, qui permet desynchroniser les diffrents lments du processeur. Enparticulier, il initialise les registres lors du dmarrage de lamachine et il gre les interruptions.

3 Les registres, qui sont des mmoires de petite taille (quelquesoctets), suffisamment rapides pour que lUAL puisse manipulerleur contenu chaque cycle de lhorloge. Un certain nombrede registres sont communs la plupart des processeurs.Benchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique


Processeur

Types de registresCompteur de programme : ce registre contient ladressemmoire de linstruction en cours dexcution.Accumulateur : ce registre est utilis pour stocker lesdonnes en cours de traitement par lUAL.Registre dadresses : il contient toujours ladresse de laprochaine information lire par lUAL : soit la suite delinstruction en cours, soit la prochaine instruction.Registre dinstructions : il contient linstruction en cours detraitement.




Algorithmique


Processeur

Types de registres (suite)

Registre dtat : il sert stocker le contexte du processeur,ce qui veut dire que les diffrents bits de ce registre sont des drapeaux (flags) servant stocker des informationsconcernant le rsultat de la dernire instruction excute.Registre de donnes : Il permet lchange dinformations(contenu dun mot mmoire) entre la mmoire centrale et leprocesseur (registre).




Algorithmique


Processeur




Algorithmique


Processeur

Oprations du processeur

Le rle fondamental de la plupart des processeurs (unitscentrales de traitement), indpendamment de la formephysique quelles prennent, est dexcuter une sriedinstructions stockes appeles programme .Les instructions et les donnes transmises au processeur sontexprimes en mots binaires (code machine).Elles sont stockes dans la mmoire.Lunit de contrle ordonne la lecture du contenu de lammoire et la constitution des mots prsentes lUAL qui lesinterprte.Lensemble de ces instructions et donnes constitue unprogramme.




Algorithmique


Processeur

Oprations du processeur (suite)

Le programme est reprsent par une srie dinstructions quiralisent des oprations en liaison avec la mmoire vive delordinateur.Il y a quatre tapes lors du traitement des instructions :

1 FETCH : Recherche de linstruction.2 DECODE : Dcodage de linstruction.3 EXECUTE : Excution des oprations.4 WRITEBACK : criture du rsultats.

RetourBenchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique


Mmoire

La mmoire: DfinitionOn appelle mmoire tout composant lectronique capable destocker temporairement des donnes. On distingue ainsi deuxgrandes catgories de mmoires :

la mmoire centrale (appele galement mmoire interne)permettant de mmoriser temporairement les donnes lors delexcution des programmes. La mmoire centrale correspond ce que lon appelle la mmoire vive.




Algorithmique


Mmoire

La mmoire: Dfinitionla mmoire de masse (appele galement mmoire physiqueou mmoire externe) permettant de stocker des informations long terme, y compris lors de larrt de lordinateur. Lammoire de masse correspond aux dispositifs de stockagemagntiques (tels que le disque dur), aux dispositifs destockage optique, correspondant par exemple aux CD-ROM ouaux DVD-ROM, ainsi quaux mmoires mortes.




Algorithmique


Mmoire

Caractristique de la mmoireLes principales caractristiques dune mmoire sont les suivantes :

La capacit, reprsentant le volume global dinformations (enbits) que la mmoire peut stocker, Elle sexprime aussi souventen octet.Le format des donnes : nombre de bits que lon peutmmoriser par case mmoire. On parle de la largeur du motmmorisable.Le temps daccs : temps qui scoule entre linstant o at lance une opration de lecture/criture en mmoire etlinstant o la premire information est disponible sur le bus dedonnes. Benchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique


Mmoire

Caractristique de la mmoireLes principales caractristiques dune mmoire sont les suivantes :

Le temps de cycle : il reprsente lintervalle minimum qui doitsparer deux demandes successives de lecture ou dcriture.Le dbit: dfinissant le volume dinformation chang parunit de temps, exprim en bits par seconde.La volatilit: caractrisant laptitude dune mmoire conserver les donnes lorsquelle nest plus alimentelectriquement.




Algorithmique


Mmoire

Des mmoire utilisant diffrentes technologies sont utilises dans unordinateur, interfaces les unes avec les autres et organises defaon hirarchique.

Les mmoires les plus rapides sont situes en faible quantit proximit du processeur et les mmoires de masse, moins rapides,servent stocker les informations de manire permanente.




Algorithmique


Mmoire

Oprations sur la mmoireSeul le processeur peut modifier ltat de la mmoire. Chaqueemplacement mmoire conserve les informations que le processeur ycrit jusqu coupure de lalimentation lectrique, o tout lecontenu est perdu.On parle donc de mmoire vive.

1 criture dun emplacement : le processeur donne une valeur etune adresse, et la mmoire range la valeur lemplacementindiqu par ladresse.

2 lecture dun emplacement : le processeur demande lammoire la valeur contenue lemplacement dont il indiqueladresse. Le contenu de lemplacement auquel le processeuraccde en lecture demeure inchang.Benchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique


Mmoire

Type de mmoiresNous savons quil existe deux types distincts de mmoire : lesmmoires vives ou RAM (Random Acces Memory : mmoire accs alatoire) et les mmoires mortes ou ROM (Read OnlyMemory)




Algorithmique


Mmoire

Mmoire vive ou RAM: DfinitionUne mmoire vive sert au stockage temporaire dedonnes.Cest--dire quil sagit dun espace permettant de stockerde manire temporaire des donnes lors de lexcution dunprogramme.Cest la mmoire principale du systme, elle doit avoir un temps decycle trs court pour ne pas ralentir le microprocesseur.Les mmoires vives sont en gnral volatiles : elles perdent leursinformations en cas de coupure dalimentation.Il existe deux grandes familles de mmoires RAM:

1 Les RAM statiques.2 Les RAM dynamiques.Benchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique


Mmoire

Mmoire morte ou ROM: DfinitionLa mmoire morte, appele ROM pour Read Only Memory(traduisez mmoire en lecture seule) est un type de mmoirepermettant de conserver les informations qui y sont contenuesmme lorsque la mmoire nest plus alimente lectriquement.A la base ce type de mmoire ne peut tre accde quen lecture.Toutefois il est dsormais possible denregistrer des informationsdans certaines mmoires de type ROM,cette action est appeleprogrammation.




Algorithmique


Mmoire

Mmoire morte ou ROM: Dfinition (suite)

Il existe donc plusieurs types de ROM :

1 ROM2 PROM3 EPROM4 EEPROM5 FLASH EPROM




Algorithmique


Mmoire

Mmoire flash: DfinitionLa mmoire flash est un compromis entre les mmoires de typeRAM et les mmoires mortes. En effet, la mmoire Flash possde lanon-volatilit des mmoires mortes tout en pouvant facilement treaccessible en lecture ou en criture. En contrepartie les tempsdaccs des mmoires flash sont plus importants que ceux de lammoire vive.




Algorithmique


Rcapitulons

Dfinition dun ordinateur




Algorithmique


Rcapitulons

Architecture de von Neumann




Algorithmique


Rcapitulons

Carte mre




Algorithmique


Rcapitulons

Processeur




Algorithmique


Rcapitulons

Type de registres




Algorithmique


Rcapitulons


1 FETCH : Recherche de linstruction.2 DECODE : Dcodage de linstruction.3 EXECUTE : Excution des oprations.4 WRITEBACK : criture du rsultats.




Algorithmique


Rcapitulons

Mmoire

RAMSRAMDRAM

ROM




Algorithmique


Retour au Cours!

Retour au Cours!




Algorithmique


Mmoire

Mmoire morte ou ROM: Dfinition (suite)1 PROM:(Programmable Read Only Memory) crites par

lutilisateur et non pas la fabrication de la mmoire.2 EPROM:(Erasable Programmable Read Only Memory) sont

des PROM pouvant tre effaces.3 EEPROM :(Electrically Erasable Programmable read Only

Memory) sont aussi des PROM effaables, mais, peuvent treeffaces mme lorsquelles sont en position dans lordinateur.

4 FLASH EPROM:sont aussi programmables et effaableslectriquement comme les EEPROM.




Algorithmique


Mmoire

Mmoire Cache ou Antmmoire : Dfinitionune mmoire qui enregistre temporairement des copies de donnesprovenant dune autre source de donne, afin de diminuer le tempsdaccs (en lecture ou en criture) dun matriel informatique (engnral, un processeur) ces donnes. La mmoire cache est plusrapide et plus proche du matriel informatique qui demande ladonne, mais plus petite que la mmoire pour laquelle elle sertdintermdiaire.




Algorithmique


Mmoire

Caractristiques de la mmoire cacheMmoire vivePlus rapide que la RAMStocke les donnes intermdiaires ou frquemment utilises parle processeur.Acclre laccs aux donnes et aux programmes




Algorithmique


Mmoire

Les Mmoires de masse: DfinitionUne mmoire de masse sert stocker de faon permanente lesdonnes, les programmes et les rsultats produits . appeles aussimmoires secondaires ou mmoires auxiliaires .

le disque durla disquetteles CD-ROM, les DVDles cls USB




Algorithmique


Les disques rigides ou Disques durs: Principe defontionnement

plateaux en aluminium couvert de vinyle + oxyde de chrome.Chaque plateau est recouvert dune surface magntique sur ses deuxfaces et tourne une vitesse comprise entre 4000 et 15000 tr/min.Des ttes de lecture-criture aimantes permettent dcrire(enregistrer une information) et de lire sur le disque (linformationest recopie en mmoire centrale)




Algorithmique


Principe de fontionnement




Algorithmique



Ensemble de plateaux empils les uns sur les autres.Sur chaque plateau se trouvent les pistes concentriques:

Zones circulaires sur lesquelles sont enregistres les squencesde bitsChaque piste est divise en secteurs




Algorithmique






Algorithmique



On appelle cylindre lensemble des pistes situes la mme distancede laxe de rotation du disque




Algorithmique



Capacit dun Disque Dur : 1 Secteur contient 512 octets, ce quidonne :




Algorithmique


Principe de fontionnement: Exercice

Calculez la capacit dun Disque Dur de : 51 secteurs, 723 cylindreset 14 tteSachant quun secteur contient 512 octets.Solution:512*51*723*14 = 252 Mo




Algorithmique


Principe de fontionnement: Exemple

Pour lire le secteur (en vert) situ sur une piste interne lopposde la tte de lecture (en rouge):




Algorithmique


Principe de fontionnement: Exemple

il faut dplacer la tte vers lintrieur (TSeek).Attendre que le secteur arrive sous la tte (TLatence).Puis lire la totalit du bloc (TTransmission).




Algorithmique



Temps de recherche moyen, TSeek: Temps ncessaire pour quela tte bouge dune piste une autreCest une moyenne entre le temps piste piste, et le plus longpossible




Algorithmique


Latence, TLatence: temps ncessaire pour que le plateautourne jusquau bon secteur

TLatence=12 1Vitessederotation




Algorithmique


Temps de transmission, TTransmission: est le temps que vontmettre les donnes tre transfres entre le disque dur etlordinateur.TTransmission=

1(nbrdesecteur/piste) (vitessederotation)




Algorithmique



Pour estimer le temps de transfert (transmission) total, onadditionne ces trois tempsTTransmissiontotal= TSeek + TLatence + TTransmission




Algorithmique


Bus Systme

Bus Systme: DfinitionLe bus est une sorte dautoroute de communication rapide reliantles diffrents composants du processeur aux autres composantes.Caractristiques importantes dun Bus :

la vitesse laquelle le processeur communique avec les autrescomposants de lordinateur, c d le nombre de paquets dedonnes envoys ou reus par seconde (en MHZ)la largeur du bus qui reprsente le nombre maximal de bits quipeuvent tre simultanment transports sur le bus (1 bit parfil)Bande passante = largeur x frquence. exprim en Mo/s ou enfrquence (Mhz) et nombre de bits (8/16/32/64 bits).Benchikhi Loubna Architecture des ordinateurs et Algorithmique



Algorithmique


Bus Systme

Bus Systme: typesLes bus systme sont subdiviss en 3 types de bus :

Le bus dadressage (appel parfois bus dadresses ou busmmoire) transporte les adresses mmoire auxquelles leprocesseur souhaite accder pour lire ou crire une donne(bus unidirectionnel)Le bus de donnes vhicule les informations en provenanceou destination du processeurLe bus de commandes : transporte les diffrents signaux desynchronisation ncessaires au fonctionnement du systme




Algorithmique


Bus Systme




Algorithmique


Bus Systme

ExerciceSoit un bus 32 bits 100 Mhz. Quel est son dbit en Mo/s ?




Algorithmique


Bus Systme

Solution32 bits = 4 octets100 Mhz= 100 M de paquets de donnes de 4 octets parsecondeRsultat : 4*100 Mo/s = 400 Mo/s




Algorithmique


Exercies





Algorithmique


Vido Fetch Execute cycle




Algorithmique


Exercices




Algorithmique


Solution




Algorithmique


Les Units dEntre/Sortie

Assurent les oprations dchanges entre le systme informatique etle monde extrieur. Elles sont composes :

1 Dinterfaces dentre/sortie.2 De priphriques dentre/sortie




Algorithmique


Les interfaces dentre/sortie

Les types dinterfaces que lon trouve dans un PC sont:1 Les ports de communication2 Les bus dextention3 Les cartes dextension




Algorithmique


Ports de communication

Ports de communication : Definitioninterface lectronique qui achemine les informations une ouplusieurs prises de connexion situes lextrieur du bloc systmepermettent de brancher: souris, clavier, cran, etc




Algorithmique



Port srie : transmet les bits un la fois.Reprsente les premires interfaces ayant permis auxordinateurs dchanger des informations avec le "mondeextrieur" lorigine unidirectionnel : lenvoi de donnes mais ne fait pasde rceptionAujourdhui bidirectionnel : besoin de deux fils pour effectuerla communicationGnralement intgr la carte-mre




Algorithmique


Port srie




Algorithmique



Port parallle : transmet 8 bits d information la fois.Transmission de donnes en parallle consiste envoyer desdonnes simultanment sur plusieurs canaux (fils)Gnralement intgr la carte-mrePermet une transmission courte distancedisques, imprimantes




Algorithmique


Port parallle




Algorithmique



Port USB : (Universal Serial Bus) port srie universel.Interface dE/S beaucoup plus rapide que les ports sriestandardspropose deux modes de communication (12 Mb/s en modehaute vitesse et 1.5 Mb/s basse vitesse) pour la connexiondune grande varit de priphriquesfournit lalimentation lectrique aux priphriques quil relie




Algorithmique


Port USB




Algorithmique



Port FirewirePermet de faire circuler des donnes haute vitesse en tempsrelPossibilit dutiliser des ponts, systmes permettant de relierplusieurs bus entre-eux




Algorithmique


Port Firewire




Algorithmique



Interface SCSI (Standard Small Computer System Interface)Permet la connexion de plusieurs priphriques de typesdiffrents sur un ordinateur par lintermdiaire dune carte,appele adaptateur SCSILe nombre de priphriques pouvant tre branchs dpend dela largeur du bus SCSIEx : avec un bus 8 bits, il est possible de connecter 8 unitsphysiques




Algorithmique


Interface SCSI




Algorithmique


Bus dextension

Bus dextensionPermettent aux divers composants de la carte-mre (USB,srie, parallle, cartes branches sur les connecteurs PCI,disques durs, lecteurs et graveurs de CD-ROM, etc.) decommuniquer entre eux.




Algorithmique


Bus dextension

Quelques types de bus dextension:ISA (Industry Standard Architecture)IDE (Integrated Drive Electronics)PCI (Peripheral Component Interconnect)AGP (Accelered Graphic Port)




Algorithmique


Bus dextension

Les bus PCI, IDE, AGP vont tre amens disparatre trsrapidement et seront remplacs par des bus srie :

Le Serial ATA, remplacera le bus IDE (dbits: 150 300Mo/s)Le PCI Express, remplaant des bus PCI et AGP (8Go/s)

Les bus de connexions filaires tendent tre remplacs par dessystmes de communications sans fils. Il existe actuellement .

Le Bluetooth (dbit de 1 Mb/s) (clavier, souris, etc. . . ).Le WIFI (WIreless FIdelity Network) qui permet de connecterdes ordinateurs en rseau (dbit allant 54 Mb/s).




Algorithmique


Les cartes dextensions

Des cartes qui sintgrent la carte mre telles que :carte son permet davoir le son sur le PCcarte vido, (3D)carte modemcarte rseau (Ethernet)




Algorithmique


Priphrique dentre sortie

On distingue trois types :Priphrique dentrePriphrique de sortiePriphrique dentre sortie




Algorithmique


Priphrique dentre

Priphrique dentre: DfinitionCe sont des appareils qui permettent lutilisateur dinteragir aveclordinateur pour lui donner des commandes excuter et luifournir des donnes traiter . Ils recueillent les informations et lesconvertissent en binaire pour quelles soient traites parlordinateur. Il sagit principalement :

ClavierSourisCamraScanner....




Algorithmique


Priphrique de sortie

Priphrique de sortie: DfinitionCe sont des appareils qui convertissent linformation traite parlordinateur en un format comprhensible par lutilisateur. Lespriphriques de sortie les plus usuels sont :

MoniteurImprimanteVido projecteurHaut-parleursTraceurs...




Algorithmique


Priphrique dentre sortie

Priphrique dentre sortie: DfinitionCe sont des appareils qui permettent la communication entrelutilisateur et lordinateur pour recueillir des donnes ou pourfournir des rsultats (sorties). Les priphriques dentre sortie lesplus usuels sont :

Disque dur (externe ou amovible)GraveurCl USBMicro muni dun casqueModem,. . .




Algorithmique


Carte mre




Algorithmique


chipset

chipset: Dfinitioncircuit lectronique constitu par un jeu de plusieurs composants,compos essentiellement du Pont Nord et du Pont Sud.

Il est charg de coordonner les changes de donnes entre lesdivers composants de lordinateur (processeur, mmoire, ...)Cest une interface dentre/sortie, charge de grer lacommunication entre le CPU et les priphriques.Cest le lien entre les diffrents bus de la carte mre, Il aiguilleles informations entre les bus.




Algorithmique


CMOS

CMOS: DfinitionCMOS est une abrviation de Complementary Metal-OxydeSemiconductor, parfois appel BIOS CMOS, cest une mmoirelente qui:

Conserve certaines informations sur le systme (heure et date),Conserve les informations sur le matriel install danslordinateur (le nombre de pistes, de secteurs de chaque disquedur, . . . )Muni dune pile qui permet de conserver ces informations




Algorithmique


BIOS

BIOS: DfinitionBIOS (Basic Input/Output System) : est une puce lectronique quiest capable de retenir des informations, mme quand lordinateurest teint.Son rle est de permettre lordinateur de dmarrer alors que plusaucun programme ne se trouve dans sa mmoire vive.




Algorithmique


BIOS

BIOS: DfinitionLorsque le systme est mis sous-tension le BIOS faitlinventaire du matriel prsent dans lordinateur et effectue untest appel POST (Power-On Self Test) afin de vrifier sonbon fonctionnement.La plupart des BIOS ont un setup (programme deconfiguration) qui permet de modifier la configuration basiquedu systme




Algorithmique


BIOS: Principales fonctions

Faire le test du microprocesseurvrifier les mmoires (principale et cache)Inspecter les diffrents priphriques,Vrifier la configuration du CMOS ,Initialiser le Timer (lhorloge interne)Vrifier toutes les configurations (clavier, lecteur de disquettes,disque dur ...).Rechercher lemplacement du systme dexploitation (DOS,Windows, Linux) et le lancerUne fois le SE charg, travailler avec le CPU pour fournir auxlogiciels des accs faciles aux fonctionnalits du PC.




Algorithmique


BIOS: Principales fonctions

Pour rcapituler:

est une puce lectronique qui est capable de retenir desinformations, mme quand lordinateur est teint.Une couche logicielle qui sert dinterface entre les diffrentscircuits lectroniques et le systme dexploitation.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation

Systme dexploitation: DfinitionUn Systme dExploitation est un ensemble de programmes qui :

Interface entre lutilisateur et lordinateur : Cacher lacomplexit des machines pour lutilisateur afin dutiliser lamachine sans savoir ce qui est derrire .Un gestionnaire de ressources :programme qui gre lesressources de lordinateur (processeur, mmoire, priphriques,etc.).

Savoir quelles ressources sont disponibles.Savoir qui utilise quoi, quand, combien, etc.Allouer/Librer les ressources efficacement.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation




Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation: Types

1 16, 32 ou 64 bits.2 Type dinterface :

La ligne de commande: mode texte avec le clavier.Linterface graphique: un pointeur comme une souris.

3 mono ou multi-tches4 mono ou multi- utilisateurs5 La connectivit rseau

Les systmes dexploitation clients .Les systmes dexploitation serveurs.

6 mono ou multi-processeur .7 Premptif : est un systme qui possde un ordonnanceur .8 coopratif .




Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation: Types




Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation: Modle en couche




Algorithmique

StructureMS-DOS


PrincipeSystme complet = Empilement de couches

CoucheChaque couche est une machine abstraite = un ensemble defonctionnalits, qui sappuie sur la couche en dessous.




Algorithmique

StructureMS-DOS


Pourquoi faire?Le rle dune couche est:

enrichir la couche infrieure:Nouveaux conceptModification des fonctions infrieures: +gnrales,+puissantes, +simple manipuler

Masquer la couche infrieure.Une couche peut tre constitue de plusieurs modules




Algorithmique

StructureMS-DOS





Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation: Modle en couche - Avantages

Chaque couche ne doit connatre que les fonctionnalitsfournies par la couche sous-jacenteChaque couche ajoute ses propres fonctionnalitsLes erreurs peuvent plus facilement tre isols dans une couchespcifique




Algorithmique

StructureMS-DOS

Systme dexploitation: Modle en couche - Inconvenients

Un appel des programmes usager des ressources du matrielimplique autant dappels quil y a des couches intermdiaires




Algorithmique

StructureMS-DOS

MS-DOS: Dfinition

Le DOS est le systme dexploitation le plus connu, sa versionla plus commercialise est celle de Microsoft, appeleMS-DOS.Jusqu Windows98, les systmes dexploitation graphiques deMicrosoft netaient que des habillages de MS-DOS.Depuis Windows XP, les systmes dexploitation graphiques deMicrosoft se lancent sans la ncessit de MS-DOS.




Algorithmique

StructureMS-DOS

MS-DOS: Dfinition

Il sagit dun systme dexploitation mono-tche etmono-utilisateurCest un systme dexploitation basique en ligne decommandes: Cest--dire que la communication avec lamachine se fait en mode texte.

1 Lutilisateur tape du texte ayant un sens pour la machine.2 La machine prend la main pour excuter linstruction.3 Rend la main lutilisateur pour taper une autre commande.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Structure de MS-DOS

Le systme dexploitation MS-DOS est constitu de deux parties:1 Le noyau2 Linterprteur de commande




Algorithmique

StructureMS-DOS

Structure de MS-DOS: Le noyau

Fournit des services tels que:Gestion de mmoireGestion des priphriques

Il rside dans deux fichiers cachs sur le disque :1 IO.SYS : fait le lien entre le BIOS et le noyau. reprsente une

routine daccs aux priphriques2 MSDOS.SYS: primitive du DOS, reprsente une routine

daccs aux lecteurs de disques, fichiers, rpertoires...




Algorithmique

StructureMS-DOS

Structure de MS-DOS: Linterprteur de commande

Le rle de linterprteur de commande est danalyser lescommandes tapes au clavier par lutilisateur et lestransmettre au systme.Les commandes les plus courantes sont traites directementpar COMMAND.COM (commandes internes ou rsidentes).Lesautres sont charges la demande et rsident dans des fichiers(commandes externes).




Algorithmique

StructureMS-DOS

Structure de MS-DOS: Linterprteur de commande

Vous pouvez lancer linterprteur de commande en procdantcomme suit :

Cliquer sur le menu Dmarrer.Tapez cmd (sous Windows).Cliquer sur ok.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Structure de MS-DOS: Fichiers spciaux

Il existe deux fichiers spciaux MS-DOS qui permettent uneconfiguration du systme propore chaque utilisateur:

CONFIG.SYS: Dfinit les priphriques ajouts, la tailles desmmoires tampons, le nombre de fichiers qui peuvent treouvert simultanment...AUTOEXEC.BAT initialise de manire personelle le systme.On va donc pouvoir dfinir le clavier en fonction de lanationalit, le chemin daccs aux programmes souvent utiliss,le lancement dune application ds le dmarrage delordinateur...




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS

Les donnes sont organises sous MS-DOS sous forme de :Les fichiersLes rpertoires




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Fichiers

DfinitionLe fichier est lunit de base de stockage de linformationIl correspond un ensemble de donnes homogne contenantdes informations ou ralisant un programme excutable.Tous fichiers est repre par son nom:




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Nom des Fichiers

Le nom est soumis des restrictions :Il est form de 8 caractres au maximumIl ne doit pas contenir: espace, virgule, barre oblique(antislash) et point.Il ne doit pas appartenir la liste des mots rservs suivante:

CLOCKCONAUXCOM1COM2COM3




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Nom des Fichiers

COM4LPT1LPT2LPT3NUL

Seules les caractres suivants sont accepts par MS-DOS pourle nom :

les lettres de A Zles chiffres de 0 9les caractres spciaux suivants :




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Extension desFichiers

Lextension est utilise habituellement pour donner une informationsur la nature du fichier.La longueur maximale de lextension sous MS-DOS et 3 caractres.Le systme MS-DOS impose les extensions suivantes :

1 .SYS : fichier systme.2 .EXE : fichier excutable.3 .COM : fichier de commande excutable.4 .BAT : fichier de commande (batch, un fichier texte).




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Extension desFichiers

Sous MS-DOS, un fichier est dot de 4 attributs :1 a :2 r :3 s :4 h :




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Les rpertoires

DfinitionLes rpertoires peuvent tre considrs comme tant desdossiers qui servent ranger et organiser les fichiers sous laforme dune arborescence.Les fichiers relatifs un mme sujet appartiennentgnralement un mme rpertoire.MS-DOS indique le nom du rpertoire courant dans linvite decommande.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Les rpertoires

Exemple

C :\DocumentsandSettings\Etudiant >




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Le rpertoireracine

DfinitionLe rpertoire racine est le rpertoire partir duquel tous les autresrpertoires se crent.Ce dernier ne porte pas de nom et il est reprsent par une barreoblique \On ne peut pas supprimer le rpertoire racine.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Le rpertoireracine

ExempleLorsque le rpertoire courant est la racine, linvite de commande deMS-DOS est semblable au suivant : C :\ > .




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Chemin daccs

Laccs un fichier sur un disque exige la connaissance de son nomet sa localisation dans larborescence.Le chemin daccs dun fichier est la description complte desrpertoires permettant laccs ce fichier depuis lendroit ou on setrouve.Les noms de rpertoires son spars par le caractre antislash \MS-DOS utilise deux types de chemin :

1 Chemin absolu.2 Chemin relatif.




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Chemin daccs

MS-DOS utilise deux types de chemin :1 Chemin absolu:

Exemple

C:\DocumentsandSettings\Etudiants\monFichier .txt2 Chemin relatif:

ExempleSupposons quon est dans le rpertoire Documents and settings:Etudiants\monFichier .txt




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Les caractresgnriques

MS-DOS offre la possibilit dutiliser des caractres dits gnriquesdans la dsignation de nom de fichiers :

* :? :

Exemple

Dir *.exe : Dir i ? ? ?.exe :




Algorithmique

StructureMS-DOS

Organisation des donnes sous MS-DOS: Les caractresgnriques

Lors de lutilisation de chemin daccs, les caractres suivantspeuvent tre utiliss:

. :

.. :




Algorithmique

StructureMS-DOS

Les commandes MS-DOS

Pour que MS-DOS comprenne ce que vous voulez faire, il faudracommuniquer avec lui par des mots standardiss.Syntaxe dune commande : Suite des commandes en sance de TP




Algorithmique

Codage de linformation: Introduction

Les informations traites par les ordinateurs sont de diffrentesnatures :

nombres, texte,images, sons, vido,programmes, . . .

Dans un ordinateur, elles sont toujours reprsentes sous formebinaire




Algorithmique

Codage de linformation: Dfinition

Codage de linformation:

Exemple du nombre 35

* 35 est la reprsentation externe du nombre trente cinq.* La reprsentation interne de 35 sera une suite de 0 et 1 ( 100011).




Algorithmique

Systme de numration dcimale

Cest le systme de numration le plus pratiqu actuellement.Compos de dix chiffres : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9Le nombre 10 est la base de cette numration.Cest un systme positionnel. Chaque position possde unpoids.

Le nombre 4134

4134 = 4 x 103 + 1x102 + 3x101 + 4x100




Algorithmique

Bases de numration

Il existe differentes bases de numration:DecimaleBinaireOctaleHexadcimale




Algorithmique

Bases de numration

Systme binaire: utilise deux chiffres 0,1Cest avec ce systme que fonctionnent les ordinateursSystme Octale: utilise huit chiffres {0,1,2,3,4,5,6,7 }Utilis il y a un certain temps en Informatique.Elle permet de coder 3 bits par un seul symbole.Systme Hexadcimale: utilise 16 chiffres0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A=10(10),B = 11(10),C = 12(10),D =13(10),E = 14(10),F = 15(10)Cette base est trs utilise dans le monde de la microinformatique.Elle permet de coder 4 bits par un seul symbole.




Algorithmique

Transcodage ou conversion de base

Le transcodage (ou conversion de base) est lopration quipermet de passer de la reprsentation dun nombre exprimdans une base la reprsentation du mme nombre maisexprim dans une autre base.Par la suite, on verra les conversions suivantes:

1 Dcimale vers Binaire, Octale et Hexadcimale2 Binaire vers Dcimale, Octale et Hexadcimale




Algorithmique

Conversion de base: Etapes

de la base 10 vers une base b

La rgle suivre est les divisions successives :1 On divise le nombre par la base b2 Puis le quotient par la base b3 Ainsi de suite jusqu lobtention dun quotient nul4 La suite des restes correspond aux symboles de la base vise5 On obtient en premier le chiffre de poids faible et en dernier le

chiffre de poids fort




Algorithmique

Conversion de base: Decimale vers Binaire

Soit N le nombre dtudiants dune classe reprsent en basedcimale par :N = 73(10)Quel est sa reprsentation en Binaire?




Algorithmique

Conversion de base: Decimale vers Octale

Soit N le nombre dtudiants dune classe reprsent en basedcimale par :N = 73(10)Quel est sa reprsentation en Octale?




Algorithmique

Conversion de base: Decimale vers Hexadcimale

Soit N le nombre dtudiants dune classe reprsent en basedcimale par :N = 73(10)Quel est sa reprsentation en Hexadcimale?




Algorithmique

Conversion de base: Binaire vers une base b

-Solution 1-

1 convertir le nombre en base binaire vers la base dcimale2 convertir ce nombre en base 10 vers la base b.

Exemple1 10010(2) =?(8)

2 10010(2) = 1 24 + 0 23 + 0 22 + 1 21 + 0 20 = 18(10)3 18(10) = 2 81 + 2 80 = 22(8)




Algorithmique

Conversion de base: Binaire vers une base b

-Solution 2-

1 Binaire vers dcimale : par dfinition (

ai 2i ).2 Binaire vers octale : regroupement des bits en des sous ensembles

de trois bits puis remplacer chaque groupe par le symbolecorrespondant dans la base 8.(Voir Table de correspondence)

3 Binaire vers Hexadcimale : regroupement des bits en des sousensembles de quatre bits puis remplacer chaque groupe par lesymbole correspondant dans la base 16.(Voir Table decorrespondence)




Algorithmique

Conversion de base: Binaire vers octale




Algorithmique

Conversion de base: Binaire vers Hexadecimale




Algorithmique

Conversion de base:Exemple binaire vers dcimale

Soit N un nombre reprsent en binaire par : N = 1010011101(2)On cherche sa reprsentation Dcimale?




Algorithmique

Conversion de base:Exemple binaire vers octale

Soit N un nombre reprsent en binaire par : N = 1010011101(2)On cherche sa reprsentation Octale?


IntroductionConsti

Cours AOA 2014

Documents

Transcript of Cours AOA 2014