Informatique et multimédia : définitions

Informatique et multimédia : définitions.
Chapitre 1 Le langage de l’ordinateur
Lorsqu’on réalise des opérations informatiques, on manipule des nombres.
Des images, des textes convertis en une série de nombres peuvent être facilement traités, stockés et
transférés par un ordinateur.
Le multimédia : une technologie intégrant sur un support unique des données de natures
différentes comme le textes, les images, le son, ….
La numérisation est le codage de l’information en une suite de nombres, compressant
l’information et permettant facilement le transfert de données.
1.Systèmes de numération
L ‘homme a besoin de calculer pour mesurer diverses choses. Il a imaginé des systèmes de calculs,
des instruments de calculs et des instruments mécaniques avant d’inventer les ordinateurs.
Différentes marques numériques :
- les entailles sur un bâton pour compter les éléments d’un ensemble.
- l’utilisation de notre corps pour mémoriser des quantités.
Par après, chaque nombre, représenté par un signe physique (un caillou). On a remplacé un tas de
cailloux par des signes distinctifs. C’est par ce système qu’apparaît la base 60.
Mais tous ces systèmes ne gardent pas une trace du passé car à chaque étape de calcul, on supprime les
étapes précédentes.
La solution se trouve avec l’apparition de l’écriture où sur des tablettes, on utilise des nombres pour
l’enregistrement de comptes.
Les règles de construction de numérotation simples :
- lecture sans ambiguïté.
- représenter un maximum de chiffres avec un minimum de symboles
Bases
La solution :
- privilégier un groupement particulier.
- organiser la suite régulière des nombres selon une classification organisée fondée sur ce
groupement originel.
On a convenu d’une échelle à partir de laquelle il est possible de répartir les nombres et leurs
divers symboles suivant des paliers successifs. Symbolisation structurée des nombres
permettant d’éviter des efforts de mémoires considérables.
Le principe de la BASE : le nombre d’unités qu’il est nécessaire de grouper, à l’intérieur
d’un ordre donné, pour former une unité de l’ordre supérieur.
On a une utilisation majeure de la base 10 (référence à nos dix doigts de la main) mais il y a d’autres
bases comme la 5 (référence aux doigts d’une main) ou de la 20 (vigésimale=lié à nos deux mains et
nos deux pieds). On peut encore cité la base 60 (=sexagésimale=lié au temps et à la mesure des
angles)
Numérations additives et de position
La numération additives, chaque chiffre a une valeur propre qui ne dépend pas de sa place, ces
chiffres s’ajoutant pour former un nombre. Ex : 133 ou 3131+3+3 ou 3+1+3
Système simple qui empêche d’écrire des grands nombres car trop de juxtaposition de symboles.
La numération de position où la localisation d’un chiffre lui confère une valeur particulière.
C’est ainsi que les unités, dizaines ou les centaines furent inventés, sur le principe d’une base dix.
Ex : 242 est composé de 2centaines, 4dizaines et 2unités
1
L’apparition du zéro :
- permet de caractériser le néant.
- d’exprimer de très grands nombres en ajoutant à droite autant de zéros que désiré.
Le système décimal
Notre système actuel est décimal et positionnel : la position d’un chiffre exprime la puissance de 10
présente et le nombre de fois qu’elle intervient. L’absence d’une puissance est notée par le zéro
Ex : 100=10x10=102x101x100
2. Le système binaire et ses opérations
Un ordinateur est un être binaire constitué de circuits électriques qui a soit beaucoup de
puissance soit peu et qui n’a pas vocation à faire dans la nuance. Il fonctionne sur un oui ou un
non qui peuvent être représenté sous la forme 1 ou 0. Par convention 1=vrai et 0=faux.
Cet usage du binaire tient de la simplicité et de l’économie de conception.
Le transistor
Pour réaliser un fonctionnement binaire, on utilise un transistor : un interrupteur qui permet de
réunir ou de séparer deux fils. Quand les deux fils sont séparés, on a deux états différents. Quand
ils sont ensemble, ils ne forment qu’un et on donc le même état.
Deux fils commandées et réunis par un troisième fils déterminant l’état du transistor.
Le transistor a été inventé après la seconde guerre Mondiale par des chercheurs américains et ils font
partie courante de notre vie avec les diverses appareils électroniques comme la TV, la stéréo, les
réfrigérateurs,…
Sur un PC, leur présence est en constante augmentation.
La codification binaire
Le « bit » : la plus petite unité numérique. (0ou1)
Cette unité reconnue ou manipulée par l’ordinateur.
Les composants (processeurs, mémoires) sont capables de traiter simultanément plusieurs bits.
Le nombre de ces bits dépend du nombre de lignes parallèles (appelé bus et regroupé par 8) que
possède ce composant.
Par souci de compatibilité avec l’ensemble des systèmes informatiques,
8bits représentent un octet
un Byte, 16bits=un word, 32bits=long word.
Le bit : Un chiffre binaire est appelé le bit qui
signifie binary digit càd 0 ou 1 en numérotation
binaire. C’est la plus petite unité d’information
manipulable par une machine numérique. Cette
information peut-être représenter :
o par un signal qui lorsqu’il atteint
une certaine valeur, correspond à
la valeur 1.
o Par des aspérités géométriques
dans une surface (ex : le CDROM)
Avec un bit, il est possible d’obtenir deux états :
soit 1, soit 0.
Avec deux bits, on a quatre états possibles car 2x2.
Avec trois bits, 8états seront possibles car 2x2x2,…
L’octet : C’est une unité d’information
composée de 8bits. Elle permet de stocker un
caractère comme une lettre, un chiffre,…
Ce regroupement de nombres par série permet une
lisibilité plus grande.
Pour un octet, le plus petit nombre est 0, le plus
grand est 255256possibilités de valeurs
différentes.
2
Les unités binaires
-
Un kilooctet (ko ou kB)= 1000octets
Un Mégaoctet (Mo ou MB)= 1000Ko= 1000000octets
Un Gigaoctet (Go ou GB)= 1000Mo = 1000000000 octets
Un Téraoctet (To)= 1000Go = 1000000000000 octets » »e
Les conversions entre représentations décimale et binaire
-
Système décimal
Un nombre est composé de chiffre disposé en colonne, chaque colonne ayant un poids déterminé. Le
poids des colonnes augmente de la droite vers la gauche.
La valeur d’un nombre : la somme des valeurs de chaque chiffre multiplié par le poids de la
colonne dans laquelle il se trouve.
Numéro de la colonne
Poids de la colonne
Chiffre dans la colonne
3
102=100
4
2
101=10
0
1
100=1
6
Ex : la valeur 406 n’est rien d’autre que le résultat du polynôme : 4x100+0x10+1x6
- Conversion binaire  décimal
Dans le système binaire, il s’agit des puissances
successives de deux. On peut calculer de la même
façon la valeur d’un nombre binaire.
Numéro
de la
colonne
Poids de
la
colonne
Chiffre
dans la
colonne
Valeur
décimale
6
5
4
3
2
1
-
Conversion décimalbinaire
Lors de cette conversion, on procède de la manière
inverse à l’opération de ci-dessus. On va devoir
factoriser la valeur en connaissant la valeur
décimale et recherchant le polynôme. (cfr syllabus
p19 et diapo 29 pour exemple).
25=32 24=16 23=8 22=4 21=2 20=1
1
0
1
1
0
0
1x32
0x16
1x8
1x4
0x2
0x1
.
La somme est de 44
3
3. Codages de l’information
Pourquoi et quoi coder ?
L’ordinateur peut stocker et manipuler tout type d’information mais sa mémoire ne peut
contenir que des nombres binaires. C’est pourquoi les données traitées sont converties en bits. Le
codage des donnes n’est pas une technique nouvelle et n’est pas réservée à l’informatique. Par
exemple, l’alphabet morse qui remplace des lettres par des codes.
Le codage de textes : un traitement de textes.
Les images : un logiciel de traitement d’images.
Les sons : un logiciel de traitement du son qui code un son en une séquence binaire comme un auteur
traduit ses partitions en symboles sur une portée. L’ordinateur échantillonne le son et le digitalise.
A chaque type d’information correspond une codification symbolique précise. Il est capital pour écrire
et lire un quelconque de ces types d’être parfaitement au fait de la codification à l’œuvre. Donc il est
nécessaire et ce par le nom complet du fichier, d’associer à celui-ci une codification terminée.
Pour tout type d’information (texte, son, film,…), la codification adoptée doit respecter un standard
afin d’être compris par le plus grand nombre.
D’où la nécessité d’identifier et de diffuser ces standards à tout un chacun y compris dans les logiciels
traitant du type d’information concernée.
Codification des textes : Chaque caractère sur un clavier est codé automatiquement. Il fait
appel au code ASCII qui associe une valeur numérique à chaque lettre minuscule et majuscule de
même qu’à chaque chiffre et signe de ponctuation. Le code ASCII est un code caractère qui est une
norme mettant en correspondance chaque position du code avec une définition (Dans le code
ASCII, la position décimale 33 correspond à la définition ‘exclamation point’), proposant des
symboles typographiques pour chaque position (Dans le code ASCII, la position décimale 33
correspond au symbole graphique ‘ !’) et proposant une ou plusieurs façons de coder le caractère
sous forme de suite organisées de bits (les caractères du code ASCII sont codés sur un octet).
Mais ces codes posent encore des problèmes comme celui des équivalences entre caractère composé.
En plus du code ASCII, il existe différents autres codes :
-
le ASCII : La mémoire d’un ordinateur conserve toutes les données sous forme numérique. Il
n’existe pas de méthodes pour stocker des caractères. Chaque caractère possède son équivalent
en code numérique.
Il ne contient pas de caractère accentués, ni de caractères spécifiques à une langue.
-
le ASCII étendu portant sur 256 caractères (minuscules, majuscules, chiffres, ponctuation,…)
et codés sur 8bits
-
Normes ISO 8859-n qui normalise des langues étrangères
-
UNICODE est système de codage des caractères sur 16bits. Il permet de représenter n’importe
quel caractère par un code sur 16bits. Il regroupe ainsi la quasi-totalité des alphabets existants
(4000 caractères) et est compatible avec le code ASCII.
Ce type de code a pour l’avantage de permettre la saisie de textes multilingues et de passer
d’un système d’écriture à un autre sans problèmes. De plus avec ce code, à un code caractère
ne peut correspondre q’un seul caractère.
Il est implanté sur plusieurs systèmes comme le langage JAVA, le système MS-Windows,
l’éditeur de texte MS-Word,….
Cependant, il a quelques inconvénients :
o En Unicode, un caractère prend 2octets. Donc un texte dactylographié prend 2fois
plus de places qu’en ASCII.
o Le manque d’outils sachant gérer les caractères sur plus d’un octet est un autre frein
4
C’est pourquoi plusieurs formats de transformation UTF ont été créés afin d’alléger les
fichiers, de faciliter la transmission des données et de maintenir une compatibilité avec les
anciens systèmes d’éditions. (ex : UTF-8 : Un texte en UTF-8 est simple : il est partout en
ASCII et dès qu’on a besoin d’un caractère appartenant à l’Unicode, on utilise un caractère
spécial signalant « Attention, le caractère suivant est en Unicode »)
UTF-8 rassemble ainsi le meilleur des deux mondes : l’efficacité de ASCII et l’étendue de
l’Unicode.
4. La programmation et les logiciels
L’ordinateur ne parle pas le même langage que l’utilisateur. On parvient à converser avec lui en
français parce qu’il dispose en interne d’un puissant système de traduction qui lui traduit le français
dans son langage binaire.
Mais les chercheurs ont développé des langages de plus haut niveau que le langage binaire
Programmation : tout ce que fait un ordinateur gouverné par un programme qui est l’ensemble des
indications de traitements nécessaires pour que l’ordinateur puisse mener à bien telle ou telle tâche de
traitement d’information. Un ordinateur agit quand il dispose du programme nécessaire pour le faire
agir. On parle aussi de logiciel.
Réaliser un programme, c’est créer une recette de cuisine (programmer sans qu’on s’en rende
compte).
En informatique, on fait intervenir des listes préliminaires (comme la liste des ingrédients d’une
recette) sous forme de liste des variables. Chaque étape s’appelle une instruction et l’ensemble
constitue un algorithme. Il faut ensuite convertir l’algorithme en un langage compréhensible par
l’ordinateur.
Les langages de programmation :
-
langage de première génération : le langage machine (0 et 1)
langage de deuxième génération : langage d’assemblage. Il utilise un grand nombre de codes
et de nombres se rapportant directement au matériel informatique
langages de troisième génération : ils sont bien structurés, proches de l’anglais et peuvent
être transférés d’un type d’ordinateur à un autre (ex : Basic, Java,…)
langages de quatrième génération : ils font appel à un environnement texte ou visuel. Ils
existent de façon intégrée à un logiciel (ex : Visual Basic, Visual Basic for Application,…)
Les logiciels : la partie non tangible de l’ordinateur. Synonyme de programmes disponibles pour une
machine donnée.
Il existe plusieurs types de logiciels :
- logiciel de bureautique : application relative à l’information du travail de bureau comme
Word, Excel
- logiciel intégré : logiciel de bureautique regroupant dans un environnement unique un
ensemble complet et cohérent d’applications complémentaires. (regroupe un traitement de
texte, un tableur, un module de dessin et module de gestion de base de données)
- logiciel vertical : logiciel qu’utilise un type bien particulier de profession
- logiciel auteur : programme développé avec un langage auteur
- logiciel public : logiciel versé au domaine public et dont l’auteur renonce à ses droits
patrimoniaux en autorisant sa distribution et son usage gratuits à condition de ne pas l’altérer
- logiciel contributif : logiciel protégé par le droit d’auteur, distribué gratuitement avec essai
libre. Si l’utilisation dure, elle devient payante en échange d’une mise à jour fréquente.
- Logiciel de navigation : logiciel permettant de se déplacer au sein des documents hypertexte
et hypermédia des serveurs web
5
-
Logiciel libre : logiciel qui doit respecter la liberté d’expression, la liberté d’étude du
fonctionnement de celui-ci, la liberté de redistribution des copies et la liberté d’amélioration.
Logiciel ouvert : logiciel qui peut être modifié et adapté aux besoins de l’utilisateur (ex :
icampus)
5. Le système d’exploitation
Pour qu’il soit capable de faire fonctionner un programme informatique, l’ordinateur doit être
en mesure d’effectuer un certain nombre d’opérations préparatoires afin d’assurer les échanges
entre le processeur, la mémoire et les ressources physiques (les périphériques). Pour arriver à
réaliser ces opérations, l’ordinateur est habituellement équipé d’un système d’exploitation qui
est chargé d’assurer la liaison entre les ressources matérielles, l’utilisateur et les applications.
Le système d’exploitation permet de dissocier les programmes et le matériel afin de simplifier la
gestion des ressources ainsi que la relation entre l’homme et sa machine.
Un système d’exploitation assure ainsi les fonctions principales suivantes :
o fournir les instructions servant à l’affichage d’éléments et permettre d’interagir avec
ces éléments qui constituent l’interface utilisateur
o charger les programmes (Word, Excel,…) dans la mémoire de l’ordinateur
o assurer la coordination entre l’unité centrale de traitement, la mémoire vive, le
clavier, la souris, l’imprimante et les autres périphériques
o gérer le stockage et l’extraction des données des disques
Pour l’utilisateur, l’interface utilisateur permet d’afficher un ensemble d’éléments avec lesquels
il est possible d’interagir.
Le gestionnaire de fichiers permet à l’utilisateur d’organiser des documents de natures diverses
qu’il aura créés et modifiés grâce à des logiciels d’application et sauvés sur le disque dur, un
CD, … Ces divers documents sont ce qu’on appelle des fichiers et à l’intérieur de ces fichiers, on a
des dossiers
Plusieurs éléments caractérisent un système d’exploitation :
o
o
o
un système d’exploitation est dit multi-tâches lorsque plusieurs tâches peuvent être
exécutées simultanément
un système d’exploitation est multiprocesseurs lorsqu’il peut faire fonctionner
plusieurs processeurs en parallèle afin d’obtenir une puissance de calcul plus
importante que celle obtenue avec un processeur haut de gamme ou bien afin
d’augmenter la disponibilité du système gérer le partage de la mémoire entre
plusieurs processeurs et distribuer la charge de travail
Un système d’exploitation est de 16, 32 ou 64bits selon qu’il est capable de gérer
simultanément des informations d’une longueur de 16, 32 ou 64bits
6