Initiation à l`informatique Avertissement 1. Définitions

Avertissement
Initiation à l’informatique
DEUG STAPS 2° année
UE11 M18 E2
Denis MOTTET
• Ce qui suit n’est qu’un outil d’aide aux révisions
des étudiants de DEUG STAPS.
– En aucun cas, ce document ne peut être considéré
comme « faisant foi »
– Son utilité pédagogique ne peut se justifier qu ’en
relation avec le cours dispensé
• Site WEB utile:
–
–
–
–
2. Repères historiques
• Guide logique
pour l ’évolution du matériel et du logiciel:
http://www.up.univ-mrs.fr/~wcilsh/cours_infZ10/
http://www.sciences.univ-nantes.fr/info/enseignement/deug/DUEF/cours.html
http://histoire.info.online.fr/
http://www.mines.u-nancy.fr/~tisseran/cours/architectures/architecture.html
1. Définitions
• Informatique
– Terme introduit par Philippe Dreyfus (1962)
– Mot-valise: information + automatique
Science du traitement automatisé de l ’information
– Terme introduit par Jacques Perret (1954)
– Adjectif: qui met en ordre (≠ anglais : computer)
Machine à réaliser des opérations informatiques
1500 avant J.C.: le boulier (chinois)
1806: Métier à tisser
• Crée par Joseph-Marie
Jacquard
• Fonctionne avec des
cartes perforées
1937: Mark 1 (IBM)
• Calcule 5 fois plus vite que l ’homme
1943: Colossus I
• Conçu pour décoder les messages chiffrés
• Composé de
– 3300 engrenages,
– 1400 commutateurs,
– 800 km de fils
•
• Bande magnétiques
• 5000 tubes
• Mémoire =
1000 mots (12 bits)
• 8333 addition/s
• 555 multiplication/s
• 25 m2 au sol...
• Analogie avec la fonctionnement humain
• Machine à calculer de Blaise Pascal
• Visionnaire, mais jamais fini
• UNIVersal
Automatic
Computer
• Logiciel (Software)
1641: la « Pascaline »
• Toujours utilisé de
nos jours
1812: Machine de BABBAGE
1948: UNIVAC
– Outils physiquement palpables capables d ’exécuter
un ensemble de logiciels
– Séquence d ’instructions visant à réaliser une fonction
• limiter les erreurs
• gagner du temps
• Imagine une machine pour
effectuer des opérations en
séquence.
• Matériel (Hardware)
• Ordinateur
Depuis le début des temps, l ’homme cherche à
améliorer ses possibilités de calcul pour
• Charles Babbage
mathématicien anglais
1. Définitions
The Mark 1 was a giant roomful of noisy, clicking, metal parts, 55 feet long and 8 feet high. The 5
ton device contained almost 760,000 separate pieces. It was used, by the US Navy, for gunnery and
ballistic calculations, and kept in operation until 1959.
1958: début de la miniaturisation
• 1947: IBM remplace les engrenages par des
lampes (début de l ’électronique)
• 1956: TRADIC (Bell) est premier ordinateur à
transistor
• 1958: le circuit intégré permet de réduire la taille
des composants
1945: ENIAC
• Electronic Numerical Integrator And Computer
• Interface
• Composé de
– 1500 lampes
– Lecteur de bande
(5000 car/s)
1966: Odyssey 1 (Magnavox)
Câbles
Tableaux de connexions
Oscilloscopes
Il faut connaître
l ’architecture interne
d ’ENIAC pour l ’utiliser
1972: le micro-processeur
• Intel 4004
• Console de jeu
– 13 jeux
– Pistolet
• Grand public
– Taille réduite
– Prix réduit
– 2250 transistors
– Bus 4 bits
– 60 000 additions/s
1973: le micro-ordinateur
• MICRAL (Bull)
– Vendu tout assemblé
1975-80: l ’ordinateur familial
1977: Apple II
• Oric
• Sinclair
• Etc…
• Complet
• Machine à calculer
améliorée
• Marche dès
l ’allumage
•
•
•
•
• Aucune innovation
Manette de jeu
Clavier
BASIC
Couleur
1981: LISA
1984: Macintosh
ancêtre des interfaces modernes
• Premier ordinateur « convivial »
• Ancêtre des interfaces graphiques actuelles
• Ordinateur graphique
« convivial »
– Prise en compte de
l ’utilisateur
• Echec
commercial
– Coïncidence
commerciale…
– Mise à la disposition
du public de la
technologie
• Copies moins chères
• Standard du marché
• DOS (Bill Gates)
• $1300
1981: LISA
1981: Personal Computer (IBM)
3. Architecture de l ’ordinateur
• 3.1. Composants matériels
Moniteur
(écran)
Unité centrale
Lecteur CD
Lecteur disquette
• Succès commercial
Enceintes
(stéréo)
Clavier
3.1. Composants matériels
• Unité centrale
– Microprocesseur(s)
calculs
3.1. Composants matériels
• Périphériques d ’entrée
• Imprimante
– Clavier, souris
– Production de documents sur papier
Information de l ’utilisateur
– Mémoire
Stockage temporaire d ’information
• Morte (ROM)
• Réseau
– Écran, enceintes
– Communication / Dialogue
Retour d ’information
– Avec d ’autres ordinateurs, périphériques
– Avec d ’autres utilisateurs
» Production de documents sur Internet
Stockage définitif d ’information (BIOS, Primitives MacOS…)
– Lecteur(s) & disque dur
Stockage +/- définitif d ’information de l ’UTILISATEUR
• Interaction homme-machine
3.2. Modélisation
- Dispositif permettant d’introduire les données numériques (cartes
perforées, roues dentées)
périphériques d’entrées (clavier,...),
- Unité de commande grâce à laquelle l’utilisateur va indiquer à la
machine les tâches à effectuer :
communication homme machine,
de
calculs
l’unité arithmétique et logique,
- Dispositif permettant de prendre connaissance des résultats
périphériques de sorties (imprimante,...).
• Ordinateur = machine à calculer « améliorée »
– Gérer des flux d ’informations
– Transformer des informations
• Calculs
– Stocker des informations
• De façon fiable (les retrouver vite, et intactes…)
Dialogue sensori-moteur médié par la machine
Composition d’une machine à calculer
(Ada Lovelace,1840)
- Mémoire pour conserver les valeurs numériques entrées
mémoires de masses et/ou vives,
3.2. Modélisation
• Entrée + Sortie
• Périphériques de sortie
• Vive (RAM)
- Unité
3.1. Composants matériels
Souris
4. Programme informatique
• Définition
Ordinateur
CPU
Exécution
d ’instructions
Périphériques
Mémoire
Programmes
Disque dur
Données
RAM
– Suite d ’instructions exécutées par l ’ordinateur pour
accomplir une tâche particulière
• Software, soft...
• Un programme est défini par sa fonction (son utilité)
• Un même ordinateur peut exécuter plusieurs programmes
– Réaliser plusieurs fonctions
– Remplir différents rôles
4. Programme informatique
• Comment programmer un ordinateur ?
– Avec un langage de programmation
• Suffisamment proche du langage humain
• Traduit en langage machine par un compilateur
L ’ordinateur parle binaire, pas l ’homme !
– En prévoyant l’ensemble des éventualités
• Un programme est toujours figé
• Plus le programme est complexe, plus il y a d ’imprévus
4. Programme informatique
Program BonjourToi;
• BASIC
Définition des variables
Var
nom: string;
Exemples de langages de programmation
anciens
Exemples de langages de programmation
actuels
• C, C++
Simple, mais limité et lent
• Définition
Le standard
Efficace, structuré, objet (C++)
Compact,difficile à relire
place de stockage d ’une info
Begin
write("Tapez votre nom:");
readln(nom);
write("Bonjour ", nom, "!");
End.
– Ensemble logiciel destiné à faire fonctionner
l ’ordinateur (Operating System: OS)
• Visual basic
• FORTRAN
Corps du programme
• Gestion des entrées-sorties
Le plus abordable
Calcul scientifique (rapide), mais très spécifique (limité)
Suite d ’instructions
5. Systèmes d ’exploitation
– Utilisateur (Entrée: souris, clavier…; Sortie: Ecran, enceintes…)
– Réseau (imprimantes, Internet,…)
– Périphériques (CD, disquette, disque dur…)
Structuré, objet,
Lent, uniquement sur PC
• JAVA
• PASCAL
• Gestion des mémoires
Pour l’Internet
Simple, structuré, efficace et facile à (re)lire
– Vive: allocation de la RAM
– Morte: système de fichiers
Structuré, multi-plateforme
facile à (re)lire
• Gestion de l’interface homme-machine
Systèmes d ’exploitation
• MSDOS (MicroSoft Disk Operating System)
Le premier OS populaire, mode texte
• MS Windows
Interface graphique, mais beaucoup de « bugs »
• MacOS
Interface graphique facile, stable et consistante
• But: Faire le lien entre l ’utilisateur et la machine
– Traduire les demandes de l ’utilisateur en ordres pour
le système d ’exploitation
Glisser-déposer (drag & drop)
– Traduire les actions du système d ’exploitation en
informations compréhensibles pour l ’utilisateur
Histoire des interfaces graphiques
• 1968: Souris + Fenêtres
–
–
–
–
1970: PARC (Palo Alto Research Center)
• Créé par Rank Xerox, en Californie (USA)
Douglas C. Engelbart de Stanford Research Institute
Traitement de texte
Système hypertexte (liens entre ≠ pages)
Système de travail en groupe
– Recherches fondamentales, sans but commercial
– Mise au point de prototypes conceptuels:
•
•
•
•
• Retour visuel (barres de progression) ou auditif (bip)
Bureau électronique
Zone de travail
Icône
Point & click : modèle d ’interface homme-machine
• Métaphore informatique
• UNIX
Le seul système professionnel, multiplateforme
1973: Xerox Alto
• Station de travail
– Conçue au PARC
– Langage de programmation
objet: SMALTALK
– Souris + Fenêtres + Bureau
électronique
– Réseau Ethernet
1984: Macintosh
• Premier ordinateur graphique grand public, vendu
avec les logiciels de base
– Write
– Draw
– Paint
6. Les interfaces graphiques
• Bureau virtuel
• Monde virtuel
1975: WYSIWYG
• WYSIWYG : what you see is
what you get
– BRAVO: Premier traitement
de texte ou ce que l ’on voit à
l ’écran est réellement ce qui
est imprimé
– SIL: dessin
– Sur Xerox Alto...
1985: Windows
• L ’entrée de Microsoft « par la fenêtre »
– Version 1 = échec
– Version 2 = début de Windows
• Windows 1995 (1998, 2000,…)
– Le premier OS graphique qui n ’a plus besoin de DOS
– Livré par défaut avec tout PC (accords commerciaux)
1981: Apple LISA
1981: Xerox STAR 8010
• Station commerciale innovante
•
•
•
•
•
Drag & drop
Copier-coller
Menus contextuels
Tableur
Messagerie électronique
• Échec commercial total...
Depuis 1990
7. Les logiciels
• Évolution vers un standard d ’interface graphique
– Qui date de 1968
– Fenêtres + Souris = point & click
vieux
pauvre
• Les interfaces graphiques ont permis de rendre
l ’informatique populaire
• La machine s ’adapte à l ’homme
• De nouvelles application du « calculateur » apparaissent
– Traitement d ’image
– PAO ou CAO+DAO
• Rappel
Logiciel = application = logiciel d ’application:
programme(s) qui réalise une fonction
• Types principaux
–
–
–
–
–
Traitement de l’IHM: Système d ’exploitation
Traitement de texte: Texteur
Traitement de chiffres: Tableur
Traitement de données: SGBD
Autres…
Traitement de texte
• Simples
• Saisie de texte, pas de mise en page
Traitement de chiffres
Bloc-notes
SimpleText
vi
• Sophistiqués
• Saisie, mise en page, mode plan, table
des matières, insertion d ’illustrations,
publication WEB
MSWord
MSWord
Write (starOffice)
Traitements graphiques
• Tableurs
•
•
•
•
•
• Dessin
Calculs (moyennes)
Tableaux (chiffres + texte)
Graphiques
Tâches automatiques (macro)
Gestion de données
MSExcel
MSExcel
Calc (StarOffice)
• Primitives de base (arcs, droites,
rectangles…)
– Vectoriel
– Bitmap
• Retouche d ’image
• À partir de photos
• Création de logos
Communication, présentation
• Création de diapositives
–
–
–
–
–
Texte
Dessins
Graphes
Images
Animations
MSPowerPoint
MSPowerPoint
Impress (StarOffice)
Logiciels pour Internet
• Courrier électronique (e-mail)
• Envoi et réception de messages
• Gestion de carnet d ’adresse
Outlook
Eudora
Mail (StarOffice)
• Butineur (WEB browser)
• Accès à Internet
Netscape
Explorer
Netscape
MSDraw,CorellDraw
Canvas, MacDraw
Draw (StarOffice)
Photoshop,Illustrator (Adobe)
Photoshop,Illustrator (Adobe)
Draw, Image (StarOffice)
Gestion de base de données
• Stocker et manipuler des
données variées
– Retrouver rapidement une
information
– Trier selon des critères variés
(réussite aux examens…)
• Professionnels (banque)
– Garantir la cohérence des
informations
Histoire d ’Internet
• 1962: Origine militaire (USAF)
– Objectif initial:
• trouver en cas d'attaque nucléaire, un système de réseau
d'information qui soit capable de s'auto-configurer si un
des maillons venait à défaillir.
– Solution:
• Système de défense décentralisé
– Autonomie de chacun des noeuds
MSAccess
4eDimension
Base
Oracle
Sybase
1969: ARPANET
• Advanced Research Project Agency NETwork
– Réseau du ministère de la défense (USA)
• Connexion à grande distance d ’ordinateurs
– Structure en maille (filet de pêche)
• Tolérance aux pannes
– Transmission par paquet d ’information
• Possibilité de rupture de flux
• Tolérant aux pannes d ’une partie du réseau
– Maillage du réseau
197 3-1980: la naissance de TCP
-IP
• France & Angleterre créent leurs propres réseaux
– Problèmes de communication entre ces réseaux!
• Création d ’un protocole unique pour l ’OTAN
– Protocole inter-réseaux : TCP-IP
• Transmission Control Protocol - Internet Protocol)
• Crée à UCLA par Vint Cerf & Robert Kahn
1980-1990: réseaux grande vitesse
• Sous l’impulsion des universités, création de
NSFnet (National Science Foundation, USA)
– Courrier électronique
– Transfert de fichiers
• gros volumes de données, calcul à distance…
1990: le World Wide Web (WWW)
• Réseau Internet pour tous
– Autoroutes de l ’information
– Croissance exponentielle
• 1992: 1
• 1995: 10
• 2000: 50
• Transmission par paquets
– Le message est « découpé » en paquets
– Les paquets sont envoyés sur le réseau
– L ’ordinateur de destination reconstitue le message
• Avantages
– Pas de connexion réservée
– À l’inverse du téléphone
– Garantie du transfert
– Au moins partiel
– Avec un délai variable (time out)
• Mission:
"To assure the open development, evolution and use of the Internet
for the benefit of all people throughout the world."
– Normes de communication
• Amélioration des protocoles
– Cohérence du réseau
• En France: le début de RENATER (1990)
• Attribution des noms (.fr, .de)
Internet Assigned Number Authority (IANA)
– Réseau à haut débit liant les grands organismes de
recherche et d'enseignement
Les flux d ’information sur le net
1992: ISOC (Internet Society)
Transmission par paquets
Adresse expéditeur
Adresse destination
Numéro du paquet
Données
Transmission par paquets
• 1. Message découpé en paquets
• 2. Envoi des paquets
• Message + infos de routage
• 3. Routage des paquets
• Chemins ≠ possibles pour les paquets
• Les routeurs calculent le chemin optimal
– Si panne d ’un nœud, calcul d ’un nouveau chemin
– Si paquet perdu (trop en retard), alors requête de ré-envoi
• 4. Réception des paquets
• Dans le désordre
• 5. Reconstitution du message
Fonctionnement « client-serveur »
• Client:
machine qui « lit » de l’information
• Serveur:
machine qui met à disposition de l ’information
• Avantages
– Pas de connexion bloquée « à vide »
– Partage du travail entre client et serveur
– Protocole commun (multiplateforme)
Le langage d ’Internet: TCP-IP
• Adresse IP
Système numérique d ’adresse unique qui localise
chaque machine sans équivoque
– 4 nombres (entre 0 et 255) séparés d ’un point
139 . 124 . 15 . 200 (serveur staps marseille)
Le langage d ’Internet: TCP-IP
• DNS (Domain
(Domain Name Server)
Server)
– Traduit l ’adresse IP d ’une machine en langage
humain (et vice versa)
• Utile pour les serveurs: nécessité d ’être publique
• Inutile pour la plupart des machines (clients)
194 . 214 . 163 . 2
– Unique pour chaque machine du réseau
www.staps.univ-montp1.fr
• Si deux machines ont la même adresse: conflit d ’adresse
S ’équiper du matériel
• Ordinateur moderne « multimédia »
• Tout est fourni
• Ça marche dès qu ’on branche…
• Rôle: conversion analogique-numérique
• Vitesse de transmission
– Modem
– Critique pour le confort sur Internet
• À la maison
• Kb : KiloBit = 1024 bit (128 caractères)
– Carte réseau
– Codification d ’une requête à un serveur
• Spécifie l ’adresse + le type de service requis
• Forme générale
Comment se connecter ?
• À la maison: connexion occasionnelle
– Offre TOUS les services Internet
– Faible débit (ligne téléphonique)
protocole://nom.serveur.pays/répertoire/fichier
• Adresse IP : serveur sollicité
• N° de port : type de service requis
Modem
– Analogique : signal codé en voltage, fréquence…
– Numérique : signal codé en nombre (binaire)
• Ordinateur ancien (ou PC pas cher)
• Adresse URL (Uniform
(Uniform Ressource Locator)
Locator)
– Utilisée par l ’ensemble des logiciels de navigation
sur Internet
– Traduite par le DNS en
– Ne dépend pas du type de machine
• Tout type d ’ordinateur peut avoir une adresse IP
Le langage d ’Internet: TCP-IP
Carte réseau
• Système électronique d ’accès à Ethernet
– Ethernet: standard de réseau câblé local
• Développé au PARC par Robert M. Metcalfe
– Média de transport (fil)
– Règles d ’arbitrage des communication sur le canal
– Trame Ethernet qui englobe l’information
• Multiplateforme
• Rapide: 10 Mbs (10 000 000 bps), 100 Mbs (voire 1 Gbs)
• Au boulot: connexion permanente
– Réseau informatique local (INTRAnet) avec sortie
Internet
– Haut débit (Ethernet)
Connecter la machine à Internet
• Au boulot:
boulot
– Le réseau local (LAN: Local Area Network) est (en
général) connecté à Internet
• À la maison:
– Il faut un fournisseur d ’accès Internet (FAI)
(ISP: Internet service provider)
– Amélioration depuis 1980,
• En entreprise
• De 2400 bps à 56000 bps
• Aujourd’hui limité par le débit des lignes PTT (numéris)
Fournisseur d ’accès Internet
• Votre « porte d ’entrée » vers le web
Pourquoi un FAI ?
• La ligne PTT est prévue pour
Fournisseur d ’accès
– Transporter la voix humaine
WWW
Serveur interrogé
– modulation de fréquence ≈ 1000-2000 Hz
– Entre deux points précis (n° de téléphone)
– Et uniquement deux points!
• Le FAI permet la connexion temporaire du réseau
PTT (n° de téléphone) au réseau Internet où il est
connecté en permanence
requête
Comment se fait la connexion ?
• Communication en PPP (Point to Point Protocol)
– Par le réseau PTT (entre vous et le FAI)
– Sans adresse IP
• Comme tout paquet IP doit aller à une adresse IP,
le FAI utilise une de ses adresses réservées pour
vous l’attribuer: connexion par procuration
• C ’est le FAI qui envoie les requêtes
Différences entre FAI
– Qu ’il réexpédie à votre machine
• Bande passante & stabilité
– Débit d ’information possible (5Ko/s minimum)
– Déconnexions intempestives
• Tarif
Services proposés par les FAI
• Adresse de courriel (e-mail)
• Envoyer et recevoir des messages électroniques
• Logiciel fourni
• Hébergement de pages WEB personnelles
– Abonnement ou non, forfait incluant ou non le tarif PTT
– Attention au prix des « hot line »
• Services annexes
• Critère des plus importants
– Adresse e-mail
– Espace de stockage de vos pages web
– Portail d ’information
• Espace de stockage + URL
• Logiciel minimal fourni
• Le plus souvent gratuitement
• Payé par la pub (et les statistiques de trafic)
• Service de qualité (en général)
• 1. Appel du numéro du FAI
• 2. Accord des deux modems
• 3. Authentification de l ’utilisateur
• Login
• Password
• 4. Attribution d ’une adresse IP temporaire
– Variable selon disponibilité
• 5. Envoi des requêtes et réception des données
– Qu ’il a reçu de votre machine
• C ’est le FAI qui reçoit les réponses
Retour d ’information
Étapes de la connexion PPP
– Navigation sur le web, e-mail...
Le World Wide Web
Le World Wide Web
• Site Web
• Toile d’araignée sur le monde
– Support de publicité à l’échelle mondiale (vitrine
ouverte au monde entier)
• Toute personne peut y mettre à disposition et y trouver toute
sorte d ’information
– Regroupement d ’informations et services WWW
• Ensembles de pages web liées entre elles
• Accessibles par une URL
www.staps.univ-montp1.fr
• Quels acteurs ?
– Entreprises
– Grands organismes
– Particuliers
• Page Web
TOUS!
– Document public sur le WWW
– En général multimédia (texte, images, sons, films, …)
L ’information sur le WEB
• WEB: environnement graphique organisé en
hypermédia
• Hypermédia: associations ramifiées et
interactives d ’image, de son, de texte
– Hypertexte: texte ramifié, parcouru au choix du
lecteur
• liens conduisant d ’une page à l ’autre
• Lecture non-linéaire, « au fil des idées » = surfer
Exemple de page avec liens
Le codage des documents Internet
• Le cours d ’informatique sur Internet présente
rapidement ce qu ’est Internet avant d ’en
détailler les principaux points d ’histoire.
• Langage HTML (HyperText Markup Language)
• Avantages:
• Protocole HTTP:
HTTP (HyperText Transfer Protocol)
– lecture active possible: surfer au fil des idées
• Inconvénients:
– Il faut que les liens soient bien faits
– Balises de codage de la structure du document
– Multimédia
– Protocole d ’accès aux milliards de pages W3
• Langage commun de transfert des pages Web entre deux
ordinateurs
Comment naviguer sur Internet ?
• En utilisant un navigateur
– Logiciel spécialisé pour afficher des pages web
• Codées en HTML (décodées et affichées par le navigateur)
• Reçues grâce au protocole HTTP
– Exemples de navigateurs
• Netscape Navigator : la référence (le premier)
• Internet Explorer : Micro$oft...
• iCab : poids plume et efficacité
– Comment revenir au point de départ ?
WWW ? Pour quoi faire ?
• Rendre publique l ’information de votre choix
– Créer votre page web personnelle, celle de votre
association, de la corpo étudiant
• En passant par un FAI
Trop d ’info tue l ’info...
• Comment s ’y retrouver dans 12 millions de
serveurs W3 ?
– Masse d ’information sans cesse croissante
– Pas de structure « logique »
Recherche par mot clé
• Le choix des termes est capital
– Circonscrire correctement la demande
Volley jeux olympiques 2000 images
– Essayer des synonymes, ou des mots proches
Volleyball JO photos
• Accéder à l ’information
– Mise à disposition gratuitement par les serveurs
• Des milliards de pages d ’information, sur tous les sujets…
– Où est l ’information qui m ’intéresse ?
• La solution: les moteurs de recherche
– Logiciel de recherche par mots clé
• Dans une immense base de données (robot automatique)
• Tentative d ’organisation en annuaire (catégories…)
– Essayer d ’autres serveurs
www.excite.fr, www.google.fr, www.lycos.fr
Les portails d ’accès
• Points d ’entrée sur le réseau
– Ensemble de services pour guider l ’internaute
•
•
•
•
Moteur de recherche
Classements d ’informations par thèmes
Actualités
Publicités (beaucoup…)
– Souvent adaptatifs
• Selon les goûts de l ’internaute
– Essayer des méta-moteurs
www.excite.fr
www.yahoo.fr
www.msn.fr
www.hotbot.fr
Essayer un annuaire thématique...
Le courrier électronique
(e-mail)
• Fonctionne comme les PTT
–
–
–
–
Envoi de message
Transport sur le réseau Internet
Dépôt du message dans votre boîte à lettre
Relève de la boîte grâce à un logiciel spécialisé
• Eudora: la référence
• Outlook : Micro$oft
• Netscape: peu utilisé
Caractéristiques du courriel
• Transmission rapide et gratuite
• Quelques minutes… quelle que soit la distance
• Message multimédia
• Corps du message en texte
• Pièces jointes à l ’envoi
– Images, vidéo, sons, graphiques, fichiers de données…
• Piratage et non-réception possibles
• Votre patron vous surveille !
• Statut légal du courriel en voie de précision
Adresse électronique
• Adresse e-mail:
e-mail
référence de votre boite à lettre e-mail
– Unique sur tout Internet
– Différente de votre adresse Internet (adresse IP) et de
votre URL (site web)
• Format d ’une adresse e-mail:
– Lettres + chiffres: Jamais d ’espace ni d ’accents (majuscule = minuscule)
– Autorisés: souligné, point
MaBoite@ServeurDeMail
[email protected]
Structure d ’un message électronique
• Découpage en champs
– Impératifs dans tous messages
• De:
• À:
• Objet:
• Date:
adresse de l ’expéditeur (automatique)
adresse du destinataire (obligatoire)
de quoi ça parle ?
jour et heure de l ’envoi (automatique)
– Optionnels (selon le message)
• Signature:
• Attachements:
coordonnées de l ’expéditeur
pièces jointes (fichiers image, sons…)
Fonctionnement du courriel
• Envoi d ’un message:
– J ’écris un message
– J ’envoie le message
• Requête au serveur de courrier sortant de mon FAI
– Le message est acheminé
– Le message est stocké dans la boite e-mail destinataire
Fonctionnement du courriel
• Réception des messages
– Des messages sont arrivés dans ma boite e-mail
– Je relève ma boite
• Identification par mot de passe
• Requête au serveur de courrier entrant de mon FAI
– Je lis mes messages
– Il peut y rester longtemps
• Le courriel est acheminé par les serveurs de e-mail:
comme avec les PTT
Syntaxe d ’une adresse de courriel
[email protected]
[email protected]
– Domaine
• Département de l ’université, centre de recherche, …
– Organisation
• Grand organisme ou société
– Pays (sauf USA)
• Codé par ses initiales (2 lettres: fr, de, jp, uk… )
– Secteur d ’activité
• Commercial (com), organismes (org), éducation USA(edu),
gouvernement USA (gov)…
Fonctionnement d ’un logiciel de courriel
• But du logiciel: envoyer et recevoir des e-mail
• Archiver et gérer ces messages
• Gérer une liste des personnes contactées
• Paramétrage nécessaire
•
•
•
•
•
•
Serveur de mail sortant (SMTP)
smtp.freesurf.fr
Serveur de mail entrant (POP/IMAP)
pop.freesurf.fr
Boite à lettre (login)
dmottet
Nom réel
Denis Mottet
Adresse de retour
[email protected]
Mot de passe
Autres services Internet
• Forums (newsgroups)
– Système de discussion totalement public
– Structure mondiale, hiérarchisée par thèmes
– Règles de bienséance: la netiquette
• Les tchaches (chat)
– Discussion privée entre quelques personnes
Grands enjeux économiques
Grands enjeux sociaux
• Développement exponentiel du réseau
• Culturels
– Énorme circulation d ’information
– Accessible à tous (ceux qui peuvent acheter un micro)
– Vitrine de l ’entreprise accessible partout et par tous
– Connexions sécurisées pour le paiement
• Fixé directement sur la carte mère
• Composé plusieurs millions de transistors (circuit intégré)
– Unité de commande: lit et décode les instructions
– Unité de calcul: réalise les calculs
• Horloge = cristal de quartz = très précis
• À chaque « top horloge » un cycle de calcul est exécuté
– Marques différentes
•
•
•
•
•
– Gestion de la liberté sur Internet
» Protection des individus
» Protection des œuvres (piratage…)
Intel Pentium
AMD K6
Cyrix
Motorola G4
DEC alpha
• Politiques
– Contact direct avec les instances administratives ?
Le processeur
– Circuit électronique cadencé par une horloge
• Unité de calcul
– Domination de l ’anglais
– Promotion du patrimoine et des arts
» Nouvelle forme d ’accès à la culture: musée virtuel
• Juridiques
• Commerce électronique (e-business)
• Logiciels spécifiques
• CPU (central processing unit)
Le processeur
Le processeur
Le processeur
• Fonctionnement
• À quoi ressemble une instruction ?
– Lecture de l’instruction en mémoire
– Lecture des données en mémoire
– Exécution de l ’instruction
– Code opération
– Les instructions complexes sont codées « en dur »
• Processeurs anciens ou de la lignée x86
• Gain de performance majeur sur les instructions complexes
• Coût élevé, compilateur simple
– Code opérande
• Paramètres de l’action (sur quoi doit-il travailler)
• RISC (Reduced Instruction Set Computer)
– 1 cycle suffit
• Instruction complexe (division)
• Taille d’une instruction
– Plusieurs cycles (3 à 8 sous-étapes selon les processeurs)
Le processeur
• CISC (Complex Instruction Set Computer)
• Action que doit accomplir le processeur
• Instruction simple (addition)
– Cadence en mégahertz (MHz)
» 300 MHz = 300 * 106 cycles par seconde
» Durée d ’un cycle = 0.33333 * 10-9 seconde...
Le processeur
– Le jeu d ’instructions est réduit au minimum
• Processeurs modernes (G3, Alpha…)
• Gain de performance faible sur toutes les instructions
• Coût faible, compilateur complexe
– 1 à 4 octets, selon le type de données
Le processeur
Le processeur
• RISC ou CISC ?
• Les registres
– RISC, sans hésitation !!
– Mémoires internes au processeur
La mémoire
• Mémoire cache
– Mémoire intermédiaire entre le processeur et la RAM
– très petite taille (4 à 32 Ko)
– très rapides (même vitesse que le processeur)
• Jusqu ’à 2 fois plus rapide pour la même tâche
– On gagne peu, mais sur toutes les instructions
– Compilateurs intelligents: optimisent le code
– Parallélisme: plusieurs instructions ont exécutées en même temps
• Proche du processeur
• Plus lente que les registres (1/2 fréquence processeur)
• Taille habituelle: 512 Ko ou 1Mo
– Registres typiques
– Accumulateur
» Résultat de calculs
– Compteur ordinal
» Adresse de la prochaine instruction
– Tampon
» Opérandes utiles
• Consomment moins d ’énergie
– Fréquence d ’horloge plus facile à augmenter
• Coût matériel & développement inférieur
– CISC: on continue !!
– Accélère notablement le fonctionnement
• 512 Ko ≈ + 20 % de puissance
• 1 Mo ≈ + 30 % de puissance
• Mais parfois plus (si le bus est lent)
• Base installée & compatibilité… le poids de l ’histoire
La mémoire
Les mémoires
Les slots d ’extension
Les ports & slots de la carte mère
RAM
• RAM (Random Access Memory)
• Emplacements pour ajouter des extensions
– Espace de travail pour le processeur
• Système d ’exploitation, logiciels et documents en cours…
• Taille en 2000 > 64 Mo (128 à 256 Mo en 2001)
– S’efface lorsqu ’on éteint l ’ordinateur
– Caractéristiques habituelles
• Sous forme de barrettes (ajout possible)
• Temps d ’accès ≈ 10 à 70 ns (nanoseconde)
– Cartes enfichables internes
+ volumineux
10 Ko
CPU
500 MHz
1 Mo
Bus
local
Mémoire
cache
250 MHz
+ lent
100 Mo
Bus
principal
Mémoire
vive
100 MHz
• Cartes ISA (anciennes, 16 bits)
• Cartes PCI (récentes, 32 bits)
• Cartes AGP (récentes: les plus rapides = vidéo)
– Cartes enfichables externes
• Cartes PCMCIA (ordinateurs portables)
Disquette
Disque dur
Modem
CDROM
Carte vidéo
Imprimante
Le BIOS
• Basic Input Output System
Les périphériques internes
• Habituellement présents:
– Fonctions, au démarrage de l ’ordinateur
•
•
•
•
•
–
–
–
–
–
–
Tester le processeur
Vérifier le BIOS
Initialiser l ’horloge interne
Vérifier la RAM (et la mémoire cache)
Vérifier le matériel obligatoire (clavier, lecteurs…)
– Scellé en l ’absence de poussière
• Fonctionnement interne
– Plusieurs disques rigides (métal, verre, céramique)
• 1 à 40 Go de volume
• 2 à 60 Mo/s de débit de pointe
• Petite boite d ’allumette => format 5"1/4
• Recouverts de matériau magnétique (+couche protectrice)
• Rotation rapide (7200 t/mn)
• Bras de lecture
– Avantages
Disque dur
– Électroaimant mobile
– À qqs microns de la surface
(flux d ’air ≈ 250 km/h)
Les unités en informatique
• Quelques chiffres
– Par champ magnétique
• Polarisation locale
– Organisation physique
• Piste
• Secteur
– 512 octets
– Organisation en blocs logiques
Année
Taille habituelle
Équivalent disquette
1980
10 Mo
7
1990
200 Mo
140
2000
10 Go
6900
petit
grand
• 1 à 16 secteurs = taille minimale utile pour un fichier
Modem
• Périphérique d ’entrée-sortie
• Boîtier totalement fermé
– Mémoire qui persiste à l ’arrêt de l ’ordinateur
– Inventé par IBM research en 1950
– Capacité, débit et taille variables
• rapidité & capacité
Disque dur
• Lecture & écriture
Disque dur
• Conserve les données de façon permanente
Carte vidéo
Carte son
Disque dur
CDROM
Lecteur de disquette
Autres
• ZIP, Modem, carte TV, carte d ’acquisition…
• Ce qu ’il ne faut pas faire stupidement...
Disque dur
milli
micro
nano
pico
femto
m
µ
n
p
f
kilo
méga
giga
tera
k
M
G
T
Lecteur Zip/Jazz
• Conserve les données de façon permanente
– Communication entre 2 ordinateurs via PTT
– Conversion analogique-numérique
– Zip = Grosse disquette
•
•
•
•
• Envoi:
bits => ondes analogiques
• Réception: ondes analogiques => bits
Format 3"1/5
100 ou 250 Mo
Rapide (1 à 3 Mo/s)
Assez cher (50-70 F)
Lecteur de disquette
• Conserve les données de façon (±) permanente
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
103
106
109
1012
– Disque souple dans protection rigide
• Format 3"1/5
• Fonctionne comme un disque dur
• En plus petit et lent
– 1.44 Mo
– 150 Ko/s environ (lent++)
210
220
230
240
– Présent sur tous les PC Wintel
• Échange de données
Lecteur CD
Caractéristique d ’un lecteur CD
• CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory)
• Vitesse de lecture
– Lecture optique (laser)
– En multiple de la vitesse d ’un CD audio (150 Ko/s)
• Faisceau laser
• Miroir mobile
• x32 = 32*150 = 4 800 Ko/s
• Type de connexion
– IDE
• Interne
– Jazz = disque dur portable
– SCSI
• Format 5"1/4
• 1 ou 2 GO
• Aussi rapide qu ’un disque dur
Fabrication d’un CD-ROM
Composition d ’un CD
• Matière plastique
– Diam = 12 cm, e = 1 mm
– Fine pellicule métallique sur une face
– Pistes gravées
• Espacement = 1.6 µm
• Code binaire
• Interne/externe
•
•
•
•
•
Master en verre
Métalisation
Pressage
Sérigraphie
Vernissage
DVD-ROM
DVD-ROM
• Variante du CD-ROM
• Grande capacité
– Grande capacité, car gravure plus fine
1.6µ
– Gravure en deux couches
– Lecture en deux intensité
0.74µ
• Laser faible
– Réflexion sur couche or
• Laser fort
– Traverse or
– Réflexion sur couche argent
– 1 = espace
– 0 = trou (longueur = 0.83 µm)
– Capacité
• 650 Mo (300 000 pages dactylographiées)
• 78 mn de données audio (44 KHz)
0.83µ
0.4µ
Différents types de CD/DVD
Écran (moniteur)
Moniteur
• Tube cathodique
Type de support
Capacité
Durée
Équivalent CD
CD
650 Mo
1h 18
1
DVD 1 face, 1 couche
4.7 Go
9 h 30
7
DVD 1 face, 2 couches
8.5 Go
17 h 30
13
DVD 2 faces, 1 couche
DVD 2 faces, 2 couches
9.4 Go
17 Go
19 h
35 h
Cathode
• À tube cathodique
• Persistance rétinienne => balayage non perçu
Couche de
phosphore
Filament de
chauffe de la
cathode
14
26
Focalisation
et
Accélération
• 3 faisceaux d ’électrons
– Grande taille
– Phosphore excité par le canon à électron
Anodes
• À cristaux liquides
– Écrans plats (portables)
– 1 transistor par pixel
Déflexion Déflexion
verticale horizontale
Pixel
Moniteur couleur
– RVB
• Rouge
• Vert
• Bleu
• Pixels trop petits
– fusion pour l ’œil
• Pas de balayage = reposant pour les yeux
Balayage
Caractéristiques des moniteurs
Clavier
• AZERTY (français) 100-110 touches
• Résolution
• Nombre de pixels par unité de distance (DPI: dot per inch)
– 72 (MacOS), 96 (Windows), 115 (Silicon Graphics)…
• Pas de masque (pitch): distance entre 2 pixels
– moyen = 0.28 mm, confortable = 0.25 mm
• Dimension de la diagonale
–
–
–
–
Bloc alphanumérique
Pavé numérique
Touches de fonction
Touches de déplacement
• 15": taille minimale, 17", 19" jusqu ’à 21-22" (graphistes)
• Fréquences de balayage possibles
Souris
• Contrôle le déplacement du pointeur sur l ’écran
– Information de vitesse
– Mécanisme à bille
• Codeur optique
– Diode
– Roue à trous
– Capteur
• Rouleaux
– Minimum acceptable pour l ’œil = 60-70 Hz
– 100 Hz = bon écran
– Mécanisme optique
– Matrice d ’aiguilles
• Pilotées par électro-aimants
– Ruban encreur (carbone)
• Entre aiguilles et papier
– Chariot
• Principe
Imprimante laser
•
•
•
•
• Mécanisme
– Matrice de tubes remplace les aiguilles
• 256 buses sur une tête d ’écriture (6x6 mm = précis ++)
• 300° à 400°
• Cartouches d ’encre
– Réservoir +tête d ’écriture
Codage binaire
• Langage machine = (0, 1) = binaire
– Toute information est traduite en binaire
*
Au départ, la simplicité... et peu de place en mémoire peu de protection
*
Les périphériques sont présentés comme des fichiers
*
Arborescence de processus, signaux entre processus, communication entre processus.
*
Arborescence de fichiers
*
Multi-utilisateurs, multi-tâches
*
un langage de commande évolué (possibilité de programme) : le shell sh (et csh, ksh, ....) qui
est une application.
*
la possibilité de redéfinir sa propre configuration.
*
remarque : système pour développeurs...évoluant pour devenir un système pour utilisateurs
finaux (end-user).
• Nombres entiers
• Nombres réels
– Tout calcul est réalisé sur des nombres binaires
•
•
•
•
Addition
Soustraction
Multiplication
Division
Imprimante couleur
• Mélange de 3 couleurs primaires + noir (CYMK)
– Nombre de pages par minutes (ppm)
• 1 (matricielle) à 25 ppm (laser rapide)
• Définition
– Précision de l ’impression
• 300 dpi (bas de gamme), 1200 dpi (magazines = 2400 dpi)
Silence
Usure
Rapidité
Coût par page
UNIX
• Particularités et principes: les idées
Un faisceau laser ionise le tambour aux endroits noirs
Les zones ionisées se chargent de toner
Le toner est déposé sur le papier,
L ’image est fixée par cuisson
• Avantages
–
–
–
–
Caractéristiques d ’une imprimante
• Rapidité
• Principe:
– Un fluide chauffé dans un tube fin produit une bulle
– Rouleaux
• avancent le papier (change de ligne)
• Laser
Imprimante à jet d ’encre
•
•
• Principe : impact d ’aiguilles
• déplace les aiguilles (même ligne)
• Multifréquence
•
•
•
•
•
•
Imprimante matricielle
• Mémoire
– Nombre de pages complexes stockables
• Coût par page!!!
Représentation binaire
– Cyan
– Magenta
– Jaune
• Permet d ’obtenir
– Toute couleur
– Même du (faux) noir
• Souvent ≠ écran (RVB)
Codage des entiers
• Représentation (codification) d'un nombre:
façon dont il est décrit sous forme binaire
• Simple changement de base
• Problèmes
• Problème du nombre de bits
– Un nombre mathématique peut être infini, mais
un nombre binaire est codé sur un nombre fixe de bits
– Un nombre mathématique peut être réel (non entier),
mais, un nombre binaire ne possède pas de virgule
– Base 10: langage naturel
– Base 2: langage binaire
– Plus il est grand, plus le nombre peut être grand
• 8 bits ⇔ 28 = 256 ⇔ nombre entier entre 0 et 256
• 16 bits ⇔ 216 = 65536 ⇔ nombre entier entre 0 et 65536
– Si on code le signe sur un bit
• 8 bits ⇔ 28 = 256 ⇔ nombre entier entre -127 et 128
Codage des entiers
Codage des réels
Codage des images
Codage des caractères
• Noir & blanc
• Comment calculer la valeur décimale d ’un
nombre binaire ?
• Codage sur 32 bits (norme IEEE):
R = signe * 2 exposant *1,mantisse
– codage sur 1 octet (8 bits = 256 caractères possibles)
1 0 1 0 1 1
Binaire
Exposant
5 4 3 2 1 0
Nombre
32 16 8 4 2 1
32
8
• Code ASCII (American Standard Code for
Information Interchange)
2 1
•
•
•
•
– le signe est représenté par un seul bit,
– l'exposant est codé sur les 8 bits consécutifs au signe
– la mantisse (les bits situés après la virgule) sur les 23
bits restants
= 43
1
s
8
23
exposant
mantisse
0
65
91
123
à 31
à 90
à 122
à 255
= caractères de contrôle (bip, saut de ligne…)
= MAJUSCULES
= minuscules
= lettres avec accents & autres symboles…
– 1 bit par pixel
• Niveaux de gis
– 8 bits par pixel
• Couleur
– 16 ou 32 bits par pixel * 3 couleurs (RVB)
32
Historique du binaire
Historique du binaire
• Algèbre de Boole (1854)
• 1936: application de l’algèbre de Boole à des
systèmes électriques (C. Shannon)
– Logique = 3 opérations de base
• AND :
• OR :
• NOT:
• Courant passe
• Courant stoppé
le 0 l’emporte
le 1 l’emporte
on inverse 0 et 1
A B
A&B
A|B
~A
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
0
Multiplication binaire
– Utilisation du | logique
– Addition avec retenue
– Résultat
• 11 * 13 = 143
1 0 1 1
1 1 0 1
*
1 0 1 1
0 0 0 0
1 0 1 1
1 0 1 1
1 1 1 1 1
– Premier calculateur binaire (mécanique)
– Implémentation variée de la logique binaire
• Mécanique
• Transistor
• CD-ROM
• Ordinateur = matériel + logiciel = complexe
• Ordinateur = hiérarchie de couches d ’abstraction
• Système hiérarchisé de classement de
l’information
– Répertoire (dossier)
• Sous répertoire
– …
– Architecture en arbre
• Racine = parent de tous
• Feuille = Fichier
– Bit
• Possède son langage particulier = instructions
• Les instructions sont implémentées par le niveau inférieur
– Traduit et interprète les instructions de la couche supérieure en
utilisant ses propres instructions
Qu ’est ce qu ’un fichier ?
• Regroupement logique d ’informations binaires,
stockés sur un support ± définitif
– Un fichier peut contenir tout type d ’information
– Un fichier code l ’information selon un format
• Qui dépend de l ’application qui l ’a crée
– Standard de l ’industrie
» Fichier texte: lisible par tous les texteurs
» Fichier jpeg: format de codage d ’image (public)
• Addition classique avec retenue sur chaque bit
– Utilisation du & logique
1 0 1 0 1 1
0 1 1 1 0 1
– Octet
1 0
1 0
1 0
1 1
1 0
10
• Regroupement de 8 bits
• 256 états possibles
• Opérations
– Habituelles (+, -, *, /) réalisées avec les opérateurs
logiques
Décomposition en couches d’abstraction
6
Programmes d ’application
Logiciels utilisateur: trt de texte, tableur…
5
Langages de programmation
Outils de développement: java, C++, Fortan, Basic…
4
Assembleur
Chaque instruction symbolique équivaut à une instruction machine
3
Noyau du système d ’exploitation
Gestion de mémoire, gestion de fichier, multitâches…
2
Langage machine
Langage binaire « natif » spécifique à chaque microprocesseur
1
Langage de microprogrammation
Architecture matérielle: portes électroniques, contrôle des bus
0
Logique numérique
Le transistor lui même: interface entre l’informatique et l’électronique
Fonctions du système d’exploitation
• Gérer les périphériques
• Pilotes des divers éléments
• Gérer les fichiers
• Système de codage et d ’adressage des fichiers
• Gérer la mémoire
• Système de réservation et adressage de la mémoire
• Pour les applications
• Gérer l’interface avec l’utilisateur
• Règles d’interface graphique
• Traduction en ordres de bas niveau
Comment retrouver un fichier ?
• Problème pour l ’utilisateur
– Nom du fichier, contenu…
– Faire attention à ce qu ’on fait!
– Utilitaire de recherche
– Répertoire par défaut des applications (mes documents)
Nom d’un fichier
• DOS
• 8 caractères alphanumériques . Extension
– MONFICHI.TXT
• Windows
– Nom utilisateur (256 caractères: nom+ext)
– MON_FICHIER_A_UN_NOM_TRES_LONG.TXT
– Fichier image Photoshop…
• Qui peut être commun à plusieurs applications
Addition binaire
• Unité de base du calcul binaire
• Possède uniquement 2 valeurs possibles
– Couche d ’abstraction = machine virtuelle
1 0
1 0
1 0
Gestion des fichiers
• Unités
= vrai = 1
= faux = 0
Décomposition en couches d’abstraction
• Multiplication bit par bit + addition avec retenue
Calcul binaire
• Problème pour le système
– Nom de fichier
– Chemin jusqu ’au fichier
– Identifiant unique
– Nom DOS (pour l ’OS)
– MONFIC~1.TXT
• MacOS
– 31 caractères
Chemin d’un fichier
• Windows
Structure d’un fichier
• Bloc d ’en tête
– Racine des répertoires = unité logique = C:\
• Sous répertoire niveau 1: Sous_Rep1
– Sous répertoire niveau 2: sous_Rep2
» Fichier : toto.txt
– Nom complet du fichier toto.txt
C:\ Sous_Rep1\sous_Rep\toto.txt
• Identifie de façon unique le fichier
– Type de fichier, taille, créateur…
• Utile pour vérifier l ’intégrité du fichier
– Téléchargement incomplet
– Virus informatique
• Bloc de données
– Image jpeg, texte d ’un mémoire, notes du DEUG STAPS 1999…
• Bloc de fin
– Signale la fin de fichier
Importance de l’extension avec Windows
• L ’extension donne le type de fichier à Windows
– Que faire avec ce fichier, comment l ’utiliser ?
•
•
•
•
•
•
•
•
.doc = MS Word = texte enrichit au format Word
.xls = MS Excel = tableur grapheur automatisable
.ppt = MS Powerpoint = présentation de diapo
.dat = Windows (base de registres)
.exe = exécutable : lancer le logiciel
.ini = Windows (configuration)
.gif, .jpg, .png, .bmp = formats graphiques
.pdf = Adobe acrobat
Gestion de la mémoire
• Rôle primordial pour le système
– Allouer ce qui est nécessaire à chaque processus
– Partager ce qui est disponible: multitâches
• Sans (trop) faire baisser les performances
– Certaines tâches ont plus besoin que d ’autres
– Minimiser le temps de changement de contexte
• Sans qu’une tâche puisse perturber les autres
– Mémoire protégée
• La mémoire vive est toujours trop petite et trop
chère
– Mémoire virtuelle
Gestion de la mémoire
La compression de données
Compression d’images
Compression vidéo
• Pourquoi comprimer ?
• Mémoire virtuelle
– Espace disque qui agrandit virtuellement la RAM
• 100 fois plus lent que la RAM !!!
• Illimité ?
• Visible sous la forme d’un fichier ou d’une partition (swap)
– Facilite la gestion de la mémoire,
mais ralenti ++ si trop sollicité
» Ajouter une barrette de RAM…
– Minimiser la taille de ce qui est transmis
• Le débit d ’information sur les réseaux est faible
– Minimiser la taille de ce qui est stocké
• Les octets coûtent cher
• Comment comprimer ?
– Algorithmes de compression
• Physiques: minimiser la redondance
• Logiques : substitution d ’une information équivalente
– Avec pertes d ’information (images)
– Sans pertes d’information (programmes)
• Compression RLE
• Code les répétitions de bits: aaabbbbbbb devient 3a7b
• Compression LZW
• Code les motifs dans un dictionnaire
• Rapide, simple, efficace (50%) = populaire
• JPEG (Joint Photographic Expert Group, 1992)
• Avec pertes (réglable)
• Taux important (1/20 à 1/25)
– Sans perte notable de qualité
• Nombreux nouveaux algorithmes
• Transmissions Internet = débit maximal < 20 Kb/s
• Codec (COmpression DECompression)
– Temporelle
– Spatiale
• Codec hard / Codec Soft
• Architecture
– Quicktime
– Realvideo
Compression audio: MP3
• MP3 (MPEG audio layer 3)
– Compression de données audio par suppression
d’information non perçue donnant 1:12 en moyenne
• Méthode: Retirer les fréquences inaudibles
– Effet de masque
» supprimer les sons faibles (maqués par les forts)
– Joint stéréo (option)
» codage en mono des basses fréquences (non localisées)
– Compression Huffman
» gagne d’autant plus que le masquage est faible
Compression vidéo
• MPEG-1 (Moving Picture Coding Experts Group, 1988)
– Objectif
– Qualité VHS sur CD-ROM
» 352 x 240 + CD audio @ 1.5 Mbits/sec
– Méthode
• Redondance temporelle (image fixe) fréquente
– Codage des changements entre les images (vecteur de mouvement)
– Diviser le signal en 32 bandes de fréquence
– Pour chaque bande,
• MPEG-2: le standard de la vidéo en l’an 2000
– Débit d ’un modem = 30 Kbs
» Soit 9 h de connexion par seconde de film
• Les outils
Compression vidéo
• MPEG-4
– Objectif
– Objectif
• HDTV & DVD (Digital Video/Versatile Disc)
• Minimiser le débit (5Kbs à 10Mbs)
– Méthode
– Méthode
• Idem MPEG-1
• Taux de compression adaptatifs
• Méthodes de codage des objets visuels
• MPEG-7
– Standard du futur (2001)
• Codage des objets
• Codage des méthodes de mouvement
Psycho-acoustique
• La sensibilité de l’oreille est variable en fonction
de la fréquence du son
Sensibilité de l’oreille
• Suppression de ce qui est masqué
Psycho-acoustique
• Masquage de fréquence
– Un son intense vient masquer les fréquence proches
Masquage (1kHz, 60dB)
– déterminer le masquage selon le modèle psychoacoustique
• Coder le signal utile restant
– Si la puissance sonore est trop faible, ne rien coder
– Sinon, coder avec le minimum de bits
– Produire le fichier MP3
– Même avec les DVD (≈ 1 mn)
• Problème de transit sur le réseau…
Compression vidéo
– 1 image JPEG (totale) tous les 10-12 images
– Les autres images sont codées par différence
– Débit ≈ 1.2 Mo/s, soit 25 images/s format TV PAL (352x288)
• Algorithme général MP3
• Problème de stockage…
• Hardware ou software
• En pratique
Compression audio: MP3
– TVHD: débit d ’information ≈ 1 Gb/s
– Codage/décodage
• JEPG 2000
– ondelettes
Compression vidéo
• Vidéo = image + son
• Le problème en chiffres
• Fréquences audibles: entre 20 Hz et 20 KHz
• Amplitude dynamique ≈ 96 dB
– 3 dB = 2 * la puissance sonore
• Voix humaine: entre 1/2 et 2 KHz
Psycho-acoustique
• Masquage temporel
– L ’effet du masquage perdure à l ’arrêt du son
• Si on réalise l ’addition binaire de 101 et 100, le
nombre binaire correspondant est:
–
–
–
–
5. 10011
6. 1000
7. 1001
8. 010001
• Les périphériques qui stockent de l ’information
binaire sur disque magnétisable (souple ou rigide)
sont :
–
–
–
–
21. Le lecteur ZIP
22. Le disque dur
23. Le lecteur de CD-ROM
24. Le lecteur de disquette
Compression audio: MP3
Évaluation
• Résultats
• Type de question
– 1 minute de son occupe environ 1Mo pour une qualité
d ’écoute quasi parfaite (12:1 = meilleure qualité)
Bande passante (KHz)
Mode
Débit
Qualité
Compression
11.025
Mono
8K
Nulle
200:1
22.050
Stéréo
64K
Correcte
25:1
44.100
Stéréo
96K
Bonne
16:1
44.100
Stéréo
128K
Excellente
12:1
• Sur un ordinateur Windows, le nom complet du
fichier « exam.xls » du disque dur C, peut être:
–
–
–
–
9. « exam.xls »
10. « C:\\exam.xls »
11. « C:\\DEUG\2000\exam.xls »
12. « exam.xls\C »
• Un lecteur de CD-ROM dit « x 10 » pourra lire
les données avec un débit de:
–
–
–
–
25. 450 ko/s
26. 2.5 Go/s
27. 125 Mo/s
28. 1.5 Mo/s
–
–
–
–
4 réponses possibles
Au moins une juste
Points négatifs si on coche une réponse fausse
Autant de points + que de points - dans le QCM
• Pour stocker tout nombre entier décimal entre 0 et
1000, il faut un codage binaire sur :
–
–
–
–
1. 5 bits
2. 7 bits
3. 9 bits
4. 11 bits
• Durée = 1h
– Environ 200 items (50 questions)
• Pour encoder une bande son au format MP3, on
utilise un algorithme dont certaines étapes sont:
– 13. Décomposition du signal en 104 bandes
d ’intensité
– 14. Calcul de l ’intensité de masquage par bande de
fréquence
– 15. Codage des sons par différence avec les
précédents
– 16. Insertion d ’un son complet tout les 12 sons
• Ce qui est toujours différent entre un moniteur de
type cathodique et un moniteur de type cristaux
liquides est:
–
–
–
–
29. La taille de la diagonale
30. Le balayage
31. La profondeur
32. Le codage des couleurs (RVB versus CYM)
• La mémoire vive de l ’ordinateur:
–
–
–
–
17. S ’appelle « random access memory »
18. S ’achète sous forme de barrettes enfichables
19. Est un périphérique externe
20. S ’efface à l’extinction de l ’ordinateur
• La création de TCP-IP pour les réseaux entre les
pays s ’est fait:
–
–
–
–
33. À la demande de l ’ISOC (Internet Society)
34. Dans les années 1970-80
35. Sous l ’impulsion d ’IBM
36. Après l ’échec de RENATER