INFORMATIQUE GENERALE I Par M. Rogelet YONANG DJONDA 1 CONTENU CHAPITRE I : INTRODUCTION A L’INFORMATIQUE ET A L’ORDINATEUR I.1 Histoire I.2 Définition des termes I.3 Evolution de l’ordinateur I.4 L’ordinateur aujourd’hui CHAPITRE II : ENVIRONNEMENT MICRO ORDINATEUR II.1 les périphériques d’entrées/ sorties II.2 les périphériques de stockage II.3 Assemblage d’un ordinateur Desktop II.4 Types d’ordinateurs CHAPITRE III : UNITE CENTRALE III.1 Généralité III.2 l’architecture simplifiée interne d’un ordinateur III.3 les composants interne de l’ordinateur Mémoire Microprocesseur Les ports La carte mère Le chipset L’alimentation La carte d’extension Autres organes interne CHAPITRE IV : MEMOIRE DE STOCKAGE IV.1 Disque magnétique IV.2 Disque optique IV.3 Mémoire électronique 2 CHAPITRE V : LOGICIEL VII.1 Définition et rôles VII.2 types de logiciel VII.3 Système d’exploitation VII.4 Programme VII.5 Algorithme VII.6 ERP VII.7 Pilote VII.8 Compilateur VII.9 Utilitaire VII.10 Logiciels libre CHAPITRE VI : OUTILS MULTIMEDIA V.1 Audio et Vidéo V.2 Format de fichier V.3 Capture V.4 Diffusion V.5 Lecture CHAPITRE VII : BUS DE DONNEES VI.1 Rôle VI.2 Types VI.3 Usage CHAPITRE VIII : SYSTEME DE NUMERATION VIII.1 Concepts VIII.2 Différents systèmes de numérations VIII.3 Conversion d’une base à l’autre VIII.4 Opération arithmétiques binaires et Hexadécimale 3 VIII.5 Codification de l’information Types de codes fonctionnels La codification technologique VIII.6 le code ASCII 4 CHAPITRE I : INTRODUCTION A L’INFORMATIQUE ET A L’ORDINATEUR I.1 Histoire et évolution de l’ordinateur I.2 Définition des termes Informatique (Anglais : Computer science), science du traitement automatique de l'information. C’est l’association de deux mots : Information + Automatique. Information, élément de connaissance traduit par un ensemble de signaux selon un code déterminé, en vue d'être conservé, traité ou communiqué. 5 Traitement de l'information, emploi d'ordinateurs en vue d'effectuer des opérations logiques et mathématiques complexes à des fins scientifiques, administratives, etc. Sciences de l'information, disciplines concernant l'utilisation de ces techniques dans divers domaines professionnels. Un ordinateur est un équipement informatique qui permet de traiter des informations selon des séquences d'instructions prédéfinies ou programmes. Un ordinateur est défini encore comme un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme binaire, ou bits. Un programme informatique est une liste d'ordres indiquant à un ordinateur ce qu'il doit faire. Il se présente sous la forme d'une ou plusieurs séquences d'instructions, comportant souvent des données de base, devant être exécutées dans un certain ordre par un processeur ou par processus informatique Un algorithme est un ensemble d’étapes et méthodes à parcourir pour la résolution d’un problème sous la forme d'une série d'opérations à effectuer. La mise en œuvre de l'algorithme consiste en l’écriture de ces opérations dans un langage de programmation et constitue alors la brique de base d'un programme informatique. Un logiciel est une association ou combinaison de plusieurs programmes offrant ainsi une solution à un besoin. Une Application est un logiciel offrant des solutions spécifiques dans un domaine bien précis. Un ERP (Enterprise Resource Planning) est un ensemble de plusieurs applications offrant des solutions de gestion dans plusieurs fonctions de management ou fonction business (Anglais : Business Units) de l’entreprise. I.4 L’ordinateur aujourd’hui Les ordinateurs sont omniprésents : Dans la vie quotidienne : téléphonie, photographie, guichets automatiques, automobiles et transports, web, jeux ... Dans la vie professionnelle : de l'artisan (logiciels de comptabilité, de facturation ...) à l'ingénieur (logiciels de simulation, de conception assistée ...). Quel sont les différentes branches de l’informatique ? Systèmes et Réseaux, génie logiciels, réseaux et télécommunications, sécurité des informations, Systèmes embarqués, robotique, Multimédia, Traitement d’Images numériques, Intelligence Artificielle, Bio-informatique, Traitement des langues, Big Data, Science des données, ... Où on peut appliquer l’informatique ? Dans la gestion Compatibilité et Finance, Marketing et commerce, Relation clients, facturation et paye, gestion de stock et de l’approvisionnement, Chaine logistique, Banques, Aide à la décision, Resource humaine, ... 6 Industrielle et technologique Conception et fabrication assistées, modélisation et simulation de systèmes complexes, informatique embarquée, télécommunications et réseaux ... Internet E-commerce, recherche d'informations, sécurité ... Science Et aussi disciplines scientifiques, médicales, sciences humaines et sociales, arts ... L’ordinateur classique se présente aujourd’hui sous plusieurs formes : Les ordinateurs Desktop (Ordinateur de bureau) Les ordinateurs Laptop (Ordinateur portable) 7 De nos jours l’outil de traitement de l’information ne se limite plus à l’ordinateur classique. Il existe une multitude d’équipement sous plusieurs formes jouant plus ou moins le rôle de l’ordinateur classique : Les PDA (Personal Digital Assitant) Les Véhicules avec système embarqué Les Robots 8 Les Téléphones portables Les Tablettes 9 CHAPITRE II : ENVIRONNEMENT MICRO ORDINATEUR II.1 Environnement Un ordinateur de bureau(Desktop) est composé de : D’une "unité centrale", appelée aussi "tour". Celle-ci contient les principaux composants de l’ordinateur. C'est également sur celle-ci que vous trouverez le bouton pour allumer l'ordinateur : D’un écran : qui permet d'afficher le contenu de l'ordinateur. D'un clavier : qui permet de communiquer avec l'ordinateur en tapant du texte. D'une souris : qui permet de déplacer le curseur à l'écran. D'autres éléments peuvent être ajoutés. L'unité centrale est le composant principal du micro-ordinateur. Il est le point d'arrivée de toutes les informations que le micro-ordinateur doit traiter. Il est le centre de calcul et de traitement. II.2 les périphériques d’entrées/ sorties Du fait de leur fonction, les périphériques peuvent être regroupés en plusieurs catégories. Nous avons ainsi des périphériques d'entrées et des périphériques sorties. Un périphérique d'entrée est tout composant du micro-ordinateur servant à y insérer des informations sous quelque forme que ce soit (du texte, de l'image, du son, ...). Un périphérique de sortie sert soit à afficher les résultats des traitements opérés au niveau de l'unité centrale, soit à inscrire ces résultats sur un support pour utilisation ou exploitation. 10 II.3 les périphériques de stockage Ils servent à stocker les informations pour une utilisation future II.4 Assemblage d’un ordinateur Desktop Le principe de branchement d'un micro-ordinateur, consiste à relier tous les périphériques à l'unité centrale dans un premier temps, puis, dans un second temps, à raccorder l'unité centrale et éventuellement d'autres périphériques à l'énergie électrique. Les ports Un port est un orifice situé sur l'unité centrale et permettant le branchement de périphériques. Un port ne peut recevoir qu'une fiche de branchement à la fois. Les ports portent des informations, des couleurs ou des illustrations permettant de reconnaître les périphériques à y brancher. Ces ports portent également des encoches ou autres déformations qui permettent de définir dans quel sens brancher les fiches des périphériques : il s'agit des détrompeurs. 11 Les fiches de branchement Les fiches de branchement restent en prolongement des câbles de branchement. Il s'agit des Pièces qui entrent dans les ports de l'unité centrale. Les fiches de branchement correspondent à des ports spécifiques au niveau de l'unité centrale. Ainsi, on ne risque pas de brancher un écran à la place d'une souris par exemple. Les ports portent également des détrompeurs qui correspondent aux détrompeurs des ports de l'unité centrale. Le branchement Le branchement consiste à relier les différentes fiches terminant les câbles de branchement des périphériques aux périphériques-mêmes si nécessaire d'une part, et aux ports de l'unité centrale d'autre part. En effet, certains périphériques ont des câbles amovibles qu'il est nécessaire de brancher d'un bout au périphérique lui-même, puis de l'autre bout à l'unité centrale. Dans ces cas, les deux fiches de branchement des câbles suivent les principes cidessus cités. Une fois le branchement périphériques-unité centrale effectué, il faut réaliser la même opération pour les câbles électriques pour relier l'équipement à l'énergie électrique. Note : Il faut prendre les précautions habituelles d'utilisation d'appareils électriques dans la manipulation de l'équipement informatique afin d'éviter les risques d'électrocution. Cordons de branchement Branchement moniteur à l’unité centrale 12 Branchement unité centrale et Moniteur à l’énergie électrique Démarrer l'équipement Une fois les différents branchements effectués, vous pouvez procéder au démarrage de votre équipement. Un bouton de démarrage ou d'allumage vous permettra d'y arriver. Le bouton de démarrage ou d'allumage porte généralement l’illustration Il est généralement à l’avant de l’appareil (Unité centrale et Moniteur). Une pression sur ce bouton permet de démarrer le micro-ordinateur. Il vous faudra parfois, suivant les équipements, actionner un interrupteur se trouvant à côté du port de branchement de l'alimentation électrique à l'unité centrale avant la pression de la touche d'allumage. Un voyant lumineux s'allumera pour témoigner de la mise sous tension de votre équipement. Retrouvez le même bouton au niveau de l'écran afin de mettre en marche ce dernier également. Des informations s'affichent et défilent à l'écran. Après ces étapes, une fenêtre occupant tout l'écran apparaît et vous demande de renseigner un identifiant : Il s'agit de la fenêtre de connexion. Une fois l'identifiant renseigné, un mot de passe vous est demandé. Si vos informations d'identification au système sont bonnes, le chargement se poursuit jusqu'à l'affichage d'un nouvel environnement graphique : il s'agit du bureau de travail. À cette étape, vous avez réussi le démarrage de votre micro-ordinateur et vous pouvez commencer à travailler. II.4 Types d’ordinateurs Mini-tour 13 Tour Tout en un 14 CHAPITRE III : UNITE CENTRALE III.1 Généralité En informatique, l'unité centrale désigne le boîtier en charge du traitement de l’information et qui est composé en interne de : un processeur, qui exerce la fonction cérébrale du PC ; le disque dur pour le stockage des données ; un circuit imprimé ou carte mère, sur lequel sont branchés les différents composants; la carte graphique ou carte vidéo qui transmet des images à l'écran ; le lecteur de disque pour insérer disquettes et CD-ROM ; le bus ; l'alimentation électrique ; des entrées et des sorties comme des ports USB, port HDMI, port PS2, etc... III.2 L’Architecture simplifiée interne d’un ordinateur III.3 les composants interne de l’ordinateur Mémoire Microprocesseur Les ports La carte mère Le chipset L’alimentation La carte d’extension Autres organes interne 15 Carte mère Il s'agit d'une plaque sous forme de circuit imprimé sur laquelle sont fixés les composants électroniques principaux de l'ordinateur (Processeur, RAM, bus…) Processeur C'est le cerveau de l'ordinateur ! C'est lui qui va effectuer les différents calculs nécessaires au bon fonctionnement de l'ordinateur. Il existe des processeurs de différentes puissances. Cette dernière est exprimée en GigaHertz RAM ou Il s'agit d'une mémoire importante Mémoire vive pour l'ordinateur. Cette dernière est une mémoire temporaire qui permet de stocker les données d'un programme en cours d'exécution. Plus vous avez une quantité importante de RAM, plus votre ordinateur sera rapide notamment 16 Disque dur lorsque vous ouvrez plusieurs programmes en même temps. C'est une autre sorte de mémoire. Celle-ci vous permet de stocker une grande quantité de données (photo, documents, image, vidéo,…). Contrairement à la RAM, elle conserve ces données de façon pérenne même si elle n'est pas alimentée électriquement. Il existe aujourd'hui 2 types de disques durs : Le disque dur mécanique à plateau et le disque dur SSD Carte graphique La carte graphique ou accélératrice graphique a pour principal rôle de convertir les données numériques en forme graphique de manière à ce qu’elles soient affichées sur le moniteur. Cela peut se traduire par des blocs de mouvements comme les déplacements de la souris ou des séquences vidéo. À défaut de carte graphique, il n’y a pas d’image affichée sur l’écran. Mais, pour accomplir cette fonction première, la carte graphique a besoin d’un pilote. Une fois ce driver installé, l’image est adaptée à la taille de l’écran. Elle est généralement intégrée à la carte mère, mais peux être ajouté comme extension par exemple pour les jeux vidéo qui demandent qui nécessite plus de puissance graphique. Alimentation Sans électricité, pas d'ordinateur ! Le bloc d'alimentation alimente les composants de l'ordinateur. Il est très important, car il doit avoir la puissance nécessaire pour faire marcher de façon optimale et sécuriser votre PC. 17 Les ports Ils servent à connecter les périphériques sur la carte mère pour leur fonctionnement. Shipset le chipset est un élément de la carte mère regroupant plusieurs composants importants appelés pont Nord et pont Sud. Ces composants assurent l'interface avec tous les éléments périphériques. de gérer les flux de données numériques entre le ou les processeur(s), la mémoire et les périphériques. On en trouve dans des appareils électroniques de type micro-ordinateur, console de jeux vidéo, téléphone mobile, appareil photographique numérique, GPS, etc. 18 CHAPITRE IV : MEMOIRE DE STOCKAGE IV.1 Disque magnétique Les disques durs HDD (Hard Disk Drive) Le disque dur d’un ordinateur joue le rôle essentiel du stockage et de la récupération de l’information. Les disques durs HDD (pour Hard Disk Drive en anglais) sont les plus couramment utilisés notamment pour les ordinateurs de bureau. Ces disques, internes ou externes à l’ordinateur, sont constitués d’un ou plusieurs disques mécaniques qui lisent et écrivent des informations sur le disque. IV.2 Disque optique Inscrit les données sur le support grâce à un mécanisme optique (laser) IV.3 Disque à mémoire électronique Disque SSD (Solid State Drive) 19 Clé USB Carte mémoire Différence entre SSD et HDD Matériel Les SSD et les disques durs font globalement le même travail : ils permettent de démarrer votre système d’exploitation, de stocker vos applications et vos fichiers personnels. Mais chacun a ses propres spécificités (capacité de stockage, prix, rapidité, etc.). Le prix des SSD et HDD Les SSD sont plus coûteux que les HDD en termes de prix. Capacité de stockage : SSD vs HDD 20 Bien qu’il existe des SSD de plusieurs To (jusqu’à 16 To), ces derniers restent rares et coûteux. Les HDD de 500 Go à 1 To sont monnaie courante et sont considérés comme une capacité de base. Vitesse d’exécution La vitesse d’exécution est le point fort des SSD. Un ordinateur équipé d’un SSD démarrera en moins d’une minute (quelques secondes pour la plupart) et sera plus rapide pour le lancement et l’exécution des applications ainsi que pour le transfert des fichiers. Durabilité et résistance Un SSD n’a pas de pièces mobiles, il se montre ainsi plus résistant face aux chocs en comparaison d’un disque dur HDD. Certains disques durs externes disposent néanmoins d’une protection pour parer à ce problème (résistants à l’eau, à la poussière, aux chocs et aux chutes). Tailles et formes d’un disque dur Les SSD sont réputés pour leur performance. Si vous décidez d’opter pour un SSD au profit d’un disque dur, sachez qu’il existe deux tailles communes de SSD. Le 3.5“ convient à une utilisation pour ordinateur de bureau alors que le 2.5“ est conçu pour répondre à une utilisation sur ordinateur portable (avec un espace plus restreint). Notez qu’il est possible de raccorder un SSD de 2.5“ sur une baie de 3.5“ par le biais d’un adaptateur mais que l’inverse n’est cependant pas possible. On pense d’abord au bruit : les disques durs HDD internes ou externes sont relativement bruyants. Même le plus silencieux des HDD émettra un léger bruit du fait de son bras de lecture et de la rotation de son disque. De par leur mémoire flash, les SSD ne produisent pratiquement aucun bruit. Vient ensuite la consommation d’énergie : un SSD ne doit pas consommer de l’électricité pour faire tourner un plateau. Il est donc moins énergivore que son confrère. 21 CHAPITRE V : LOGICIEL V.1 Définition et rôles Un Logiciel est un ensemble d’instructions et de procédures écrites dans un langage informatique et permettant à un ordinateur d’exécuter plusieurs taches. Un Logiciel est également définit comme une association de plusieurs programmes informatiques permettant d’exécuter différentes tâches sur un appareil informatique. V.2 types de logiciel Logiciels systèmes Le logiciel système est un ensemble de programmes informatiques et de bibliothèques logicielles qui fournit un environnement permettant de créer et d'exécuter des logiciels applicatifs. Nous pouvons en citer : Windows Linux MAC OS Android IOS logiciel d’application : Logiciel de traitement de texte Ce logiciel permet aux utilisateurs de créer et de modifier des documents. Les exemples les plus populaires de ce type de logiciel sont MS-Word, Wordpad et le bloc-notes. Logiciel de base de données Collection d’informations organisées afin que les utilisateurs puissent consulter, gérer et mettre à jour les données. Un logiciel de base de données permet aux utilisateurs de stocker et de récupérer des données à partir de bases de données. Les exemples d’un logiciel de bases de données sont Oracle, MS Access, etc… Tableurs Il y a plusieurs logiciels de tableurs sur le marché comme Excel, Lotus 1-2-3 et Apple Numbers. Le tableur permet aux utilisateurs d’effectuer des calculs en utilisant des feuilles de calcul. Multimédia Ce sont des multimédias qui permettent aux utilisateurs de créer et de lire des fichiers audio et vidéo, autrement dit, des fichiers multimédias. Des convertisseurs audio, des lecteurs audio, les encodeurs et des décodeurs vidéo sont certaines formes de logiciels multimédias. Des exemples de ce type de logiciel comprennent Real Player et Media Player. 22 Logiciel de présentation Il s’agit d’un logiciel servant à afficher des informations sous la forme d’un diaporama. Par exemple: Microsoft Power Point. Ce type de logiciel comprend trois fonctions: la fonction d’éditer qui permet l’insertion et le formatage du texte, la fonction d’inclure des graphiques dans le texte et la fonction d’exécuter des diaporamas. Enterprise Software Il s’agit d’un logiciel qui répond aux besoins des processus d’organisation et de flux de données. Logiciels éducatifs Ce sont des logiciels ayant des capacités d’exécution des tests et des progrès de suivi. Ayant des capacités d’un logiciel collaboratif, ces logiciels éducatifs sont souvent utilisés dans l’enseignement et l’auto-apprentissage. Des dictionnaires ainsi que Britannica et Encarta sont quelques exemples connus de cette catégorie. Logiciel de simulation Ce type de logiciel est utilisé pour simuler des systèmes physiques ou abstraits. Les logiciels de simulation trouvent des applications à la fois, de la recherche et du divertissement. Les simulateurs de vol et les simulateurs scientifiques sont des exemples des logiciels de simulation. Logiciel d’accès à contenu Ce type de logiciel est utilisé pour accéder au contenu sans devoir l’éditer. Des exemples courants de logiciels d’accès au contenu sont les navigateurs Web et les lecteurs multimédias. Suite d’applications Une suite d’applications est un type de logiciel d’application destiné à remplir des fonctions connexes. OpenOffice.org et Microsoft Office sont les meilleurs exemples. Ces suites d’applications sont sous forme de paquets d’applications comme les traitements de texte, tableurs, logiciels de présentation, etc. Les suites d’applications peuvent travailler ensemble ou d’opérer sur les fichiers des autres. Un logiciel qui aide à l’ingénierie et au développement des produits Ce sont des logiciels utilisés dans la conception et le développement de produits matériels et logiciels. Les environnements de développement intégrés (IDE) et les outils d’édition d’ordinateur de langue relèvent de ce type de logiciel d’application. Forme de logiciel Licence La majorité des applications logicielles sont octroyées sous forme de licence. Dans ce cas-là, un utilisateur n’achète pas un logiciel lui-même mais une licence de logiciel. Une licence interdit souvent la revente de logiciels. L’installation des 23 logiciels peut être effectuée sur un certain nombre de machines. Dans certains cas, les licences de logiciels vous permettent d’installer l’application sur une seule machine. Vendu Si vous voulez pouvoir revendre le logiciel, vous pouvez acheter ce type de logiciel du fournisseur, vous possédez une copie légitime du logiciel. Freeware Un logiciel d’application peut être téléchargé, copié ou utilisé sans restriction comme freeware. Shareware Ce type de logiciel peut être téléchargé mais les utilisateurs doivent payer une certaine somme pour l’utiliser. Open source Il s’agit d’un logiciel dont le code source est ouvert pour modification et utilisation. Un logiciel Open Source est mis à disposition avec son code source. Le code est ouvert pour la modification et l’utilisation. Les gens confondent logiciel open source et gratuit mais ce n’est pas le cas, “libre” signifie que le code source est accessible librement. Doit être installé De nombreux logiciels d’application demandent aux utilisateurs de les installer sur un disque dur pour pouvoir utiliser. On peut citer quelques exemples: un tableur, un traitement de texte ou un logiciel de gestion de données. Fonctionne en ligne Les jeux et des logiciels en ligne sont accessibles et utilisables sans besoin d’être téléchargé font partie de cette catégorie. V.3 Système d’exploitation Le système d’exploitation est le tout premier logiciel installé dans un ordinateur. C’est le logiciel de base permettant de gérer les ressources matérielles de la machine, les applications qui y sont installées, ainsi que les droits d’utilisation de toutes les ressources. 24 V.4 Algorithme L’Algorithme est un ensemble de règles (cheminement méthodique ou mode opératoire) écrites pour résoudre un problème. V.5 Programme Un programme informatique est un ensemble d’ordres et d’opérations devant être exécuté automatiquement par un ordinateur pour effectuer une tache. V.6 ERP Un ERP (Enterprise Resource Planning) est une association de plusieurs applications offrant des outils de gestion pour les différentes fonctions de management ou fonctions business de l’entreprise. 25 V.7 CRM Un CRM (Customer Relationship Management) est un ensemble d’outils logiciels permettant la gestion marketing, des ventes, la gestion et le suivi clientèle, et l’assurance qualité aux clients. V.8 Pilote Un pilote est un module logiciel permettant au système d’exploitation de faire fonctionner un périphérique. Chaque fabriquant de périphérique fourni le pilote à installer dans l’ordinateur pour le bon fonctionnement de celui-ci. Un système d'exploitation comporte typiquement un lot de pilotes pour les périphériques courants tels que clavier, souris, écran. Des pilotes additionnels sont fournis par le fabriquant du périphérique. L'utilisation et la gestion des pilotes est une des tâches du système d'exploitation. V.9 Compilateur, Interpréteur et Assembleur Un Compilateur est un programme qui lit un programme écrit dans un certain langage de programmation, et écrit le programme équivalent en langage machine en vue de l'exécuter plus tard. Le programme s'exécutera 5 à 25 fois plus vite qu'avec un interpréteur Un Interpréteur est un programme qui lit un programme écrit dans un certain langage de programmation, puis exécute les instructions correspondantes en langage machine. L'opération de traduction est effectuée en continu durant l'exécution du programme 26 Un Assembleur Un programme qui lit un programme écrit en langage assembleur et le traduit en langage machine4. Le langage assembleur est essentiellement une représentation symbolique du langage machine et la traduction est triviale: Une instruction en langage assembleur représente une instruction en langage machine. V.10 Utilitaire Un logiciel utilitaire est un programme qui est prévu pour analyser, exploiter, configurer, optimiser ou maintenir un périphérique, des données, un logiciel ou l'ensemble du système d'exploitation. Certains utilitaires sont livrés avec le système d'exploitation. Sur Windows, on trouve notamment « Nettoyage de disque » et l'outil de défragmentation, pour entretenir les périphériques de stockage. De très nombreux utilitaires tiers téléchargeables sur Internet permettent d'apporter de nouvelles fonctionnalités et de disposer d'une trousse à outils complète pour prendre soin de son système. V.11 Logiciels libre Un logiciel libre (free software, en anglais) est un programme qui peut être librement utilisé, modifié et redistribué, selon les termes et conditions d’usage des logiciels libres. La définition du logiciel libre, stipulée dans le cadre du projet GNU, est reprise par la Free Software Foundation. Un logiciel libre peut être assemblé et distribué contre rétribution, l’adjectif « libre » faisant référence à la possibilité de le réutiliser, avec ou sans modification, au sein d’un progiciel. Pour exercer leur droit de modification, les utilisateurs d’un logiciel libre peuvent également avoir accès au code source et l’étudier. Qui crée les logiciels libres ? Tout le monde peut créer un logiciel libre. Au sens de la Free Software Foundation, un logiciel est libre si la licence qui l'accompagne accorde à l'utilisateur les libertés suivantes : liberté d'exécution, sans restriction de temps, de lieu de motif, de personne, etc. liberté d'étudier le fonctionnement du programme et de l'adapter à ses besoins liberté de redistribuer des copies ; liberté d'améliorer et de diffuser les améliorations. Les libertés 2 et 4 supposent la disponibilité du code source. 27 Quelques logiciels libres 28 CHAPITRE VI : OUTILS MULTIMEDIA Le multimédia se présente sous les formes suivantes : Multimédia visuel : ce sont des images Multimédia audio : ce sont des sons (ou musique) Multimédia combinant de l’animation et du son : ce sont des vidéos. VI.1 Audio et Vidéo Audio L’audio fait référence au son. Il s’agit de ce que l’oreille entend. Le son est généralement diffusé au travers d’un haut-parleur. Vidéo La vidéo fait référence aux animations que nos yeux voient sur un écran. La vidéo est diffusé au travers d’un projecteur, ou d’un écran. VI.2 Format de fichier multimédia Le format désigne la nature d'un document informatique et permet d'identifier le logiciel nécessaire à sa lecture. Chaque fichier porte une extension en 3 lettres en général et indiquant le format. Image Comme format d’image nous pouvons citer : JPEG ou JPG. C’est un des formats les plus utilisés en ligne pour les photos et les images. Grâce à sa capacité de compression, il est très pratique pour la publicité numérique. On peut l’éditer facilement dans plusieurs logiciels. GIF. Ce type de fichier offre des capacités très intéressantes : il permet de gérer les images animées et la transparence (très pratique!), en plus d’offrir une grande capacité de compression. Ce n’est cependant pas un bon format pour l’impression, car la palette de couleurs est limitée. PNG. On pourrait dire que ce format représente l’évolution du GIF. Il permet la transparence, tout en offrant beaucoup plus de couleurs (des millions!). Parfait pour le web et les illustrations, il n’est toutefois pas recommandé pour les photos et l’imprimé. TIFF ou TIF. Ce type de fichier est approprié pour les photos ayant une grande résolution. Il permet une très haute qualité d’image, mais au prix de fichiers lourds à transporter. RAW. Si vous voulez faire des ajustements précis à une photo, il vous faut un fichier « RAW ». Avec ce format, vous travaillez avec les données brutes de 29 l’image. Notez que plusieurs types d’extensions existent, chaque compagnie de caméras ayant produit le sien (ex : CRW par Canon). PSD. C’est le format natif de PhotoShop. Il permet de travailler par couches superposées (ou layers) et même d’y insérer des images vectorielles. C’est un format très flexible à partir duquel on peut exporter d’autres types de fichiers. PDF. C’est un format bien connu qui possède l’énorme avantage d’être très portable : il fonctionne sur de multiples plateformes et dans de nombreux environnements différents. Pour le web ou l’imprimé, c’est un standard quasi universel. EPS. Typiquement utilisé pour les logos, ce type de fichier vectoriel est parfait pour garantir la meilleure résolution, peu importe la dimension de l’image finale. AI. Format natif du logiciel Illustrator, ce type de fichier permet de créer et d’éditer des designs vectoriels, ces derniers pouvant ensuite être exportés dans d’autres formats, selon l’usage nécessaire. SVG. Adapté pour les écrans de type « Retina », ce format offre de la haute résolution dans de très petits fichiers. Son contenu étant visible à partir des navigateurs web, c’est un format très utile pour les supports numériques. Audio MP3 : vous ne pouvez pas ne pas en avoir entendu parler ! C'est l'un des plus vieux, mais aussi l'un des plus compatibles (tous les appareils savent lire des MP3), ce qui fait qu'il est toujours très utilisé aujourd'hui ; AAC : utilisé majoritairement par Apple sur iTunes, c'est un format de bonne qualité. Les iPod, iPhone et autres iPad savent les lire sans problème ; Ogg : le format Ogg Vorbis est très répandu dans le monde du logiciel libre, notamment sous Linux. Ce format a l'avantage d'être libre, c'est-à-dire qu'il n'est protégé par aucun brevet ; WAV (format non compressé) : évitez autant que possible de l'utiliser car le fichier est très volumineux avec ce format. C'est un peu l'équivalent du Bitmap (BMP) pour l'audio. Vidéo MOV, MP4, AVI, WMF, FLV Pour charger des vidéos en ligne : si vous voulez votre contenu sur YouTube, Facebook ou Instagram, préférez le MP4. Pour conserver des vidéos sur votre ordinateur, le MP4, AVI ou WMV seront préférés pour les PC sous Windows, MOV ou MP4 tourneront mieux sur un Mac. 30 Pour visionner des vidéos sur un support mobile (tablette ou smartphone), le MP4 reste là aussi la meilleure option. VI.3 Capture La capture (enregistrement) vidéo se fait grâce à une caméra La capture (enregistrement) du son se fait grâce à un microphone Capture d’une image La capture d’une image se fait grâce à un appareil photo(Camera) VI.4 Lecture La lecture des fichiers audio et vidéo se fait au travers des logiciels capables de décoder le format de fichier que nous voulons lire. Exemple : VLC pour la lecture des Vidéos et des Sons sous différents formats. VI.5 Diffusion La diffusion audio et vidéo se fait au travers : D’un projecteur, d’un écran, des plateformes numériques de diffusion (Exemple : YouTube). 31 CHAPITRE VII : BUS DE DONNEES VII.1 définition et rôle Un Bus informatique est un dispositif de transmission de données partagé entre plusieurs composants d'un système numérique. VII.2 Types On peut ainsi décomposer le bus en trois sous-ensembles logiques : les données, soit le message proprement dit, les adresses, qui permettent d'identifier les composants qui partagent les données, le contrôle, un ensemble de signaux identifiant le type d'action : lecture ou écriture, taille du message, etc. VII.3 Usage Le bus sert à interconnecter les composants internes dans un ordinateur et aussi à interconnecter les périphériques à la carte mère de l’ordinateur. Chaque composant utilise un bus spécifique pour échanger avec le processeur. 32 CHAPITRE VIII : SYSTEME DE NUMERATION Pratiquement tous les ordinateurs ne font pas de calcul en base 10. La base 10 est le plus souvent utilisée par les hommes, il faut apprendre à convertir les nombres d’une base à une autre. VIII.1 Les systèmes de numération Par définition est l’action ou la manière de représenter les chiffres. Il existe plusieurs systèmes de numération : Système décimal Système binaire Système octal Système hexadécimal Ces systèmes sont généralement utilisés dans la programmation, pour la communication entre l’ordinateur et son utilisateur. Le système décimal ou base 10 C’est le système le plus connu et le plus utilisé par les hommes. Il est constitué de 10 symboles ou chiffres appelés digits. Ces symboles sont : 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 Le système binaire ou base 2 C’est un système composé de 2 symboles 0 et 1 encore appelé digits binaire (binary digit) d’où le nom bit. Ce système est à la base du langage machine (c’est le seul langage compréhensible par l’ordinateur). Le système octal ou base 8 C’est un système intermédiaire constitué de 8 symboles qui sont : 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 Le système hexadécimal ou base 16 Le langage utilisé par l’ordinateur pour communiquer est le langage binaire. Or écrire une suite d’instruction dans le langage binaire devient parfois impossible car il faudra systématiquement aligner une suite de 0 et de 1. Ce qui est laborieux et augmente les possibilités d’erreur. C’est la raison pour laquelle le système hexadécimal intervient. Ce système dispose de 16 symboles dont 10 chiffres de 0 à 9 et 6 lettres A ; A ; B ; C ; D ; E et F. A = 10 ; B = 11 ; C = 12 ; D = 13 ; E = 14 ; F = 15 Pourquoi le codage hexadécimal ? Les ordinateurs et les circuits digitaux utilisent les nombres binaires pour représenter les données, les adresses mémoire et E/S, les instructions, les indicateurs d'état,…. Le code hexadécimal permet de simplifier et de compacter les nombres binaires. La conversion est très facile entre les deux codes. 33 VIII.2 Représentation de données numériques Un nombre réel comporte généralement une partie entière et une partie décimale. Dans une base α un nombre X quelconque peut avoir la représentation suivante. X = (anan-1 … a0, b1b2 … bn). Sa représentation polynômiale est X = Σni=0aiαi + Σmi=1biαi Il existe une correspondance entre les bases 10 ; 2 ; 8 et 16. Base 10 Base 2 Base 8 Base 16 0 0000 0 0 1 0001 1 1 2 0010 2 2 3 0011 3 3 4 0100 4 4 5 0101 5 5 6 0110 6 6 7 0111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F VIII.3 Conversion de la partie entière Conversion de la base 10 à une base β Il est possible de passer d’un nombre décimal à un nombre en base β en utilisant la division successive par β. On divise successivement le nombre décimal par β en gardant les restes, on s’arrête lorsque le quotient devient nul. Le résultat est obtenu en prenant l’ordre inverse des restes. Exemples : 34 Conversion d’un nombre en base 2. (18)10 = (…)2 18 :2 = 9 et reste = 0 9 :2 = 4 et reste = 1 4 :2 = 2 et reste = 0 2 :2 = 1 et reste = 0 1 :2 = 0 et reste = 1 (18)10 = (10010)2 Conversion d’un nombre en base 8 (207)10 = (…)8 207 :8 = 25 et reste = 7 25 :8 = 3 et reste = 1 3 :8 = 0 et reste = 3 Exercice : Effectuer les conversions suivantes : (3479)10 = (…)16 ; (145)10 = (…)2 ; (3007)10 = (…)16 ; (452)10 = (…)8 Conversion de la base β à la base 10 De façon inverse il est facile de passer d’un nombre β d’un nombre en base 10 pour multiplication successive de puissance de β : on multiplie chaque élément du nombre en base β élevé à une puissance. Les puissances sont comptées à partir de 0 en partant de la droite vers la gauche, puis on effectue la somme des résultats obtenus : Trouver la position de chaque chiffre constituant le nombre On multiplie chaque chiffre par β à la puissance de sa position Faire la somme des résultats obtenus. Exemple : 1) (1100101)2 = (…)10 2.26 + 1.25 + 0.24 + 0.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 = 64 + 32 + 0 + 0 + 4 + 0 + 1 = (101)10 2) (203)8 = (…)10 2.8² + 0.81 + 3.80 = 128 + 3 = (131)10 3) (76)16 = (…)10 35 7.161 + 6.160 = 112 + 6 = (118)10 Exercice : Effectuer les conversions suivantes : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. (145)8 = (…)10 (452)8 = (…)10 = (…)16 (546)16 = (…)10 = (…)8 = (…)2 (458)16 = (…)10 = (…)2 (DC48)16 = (…)10 = (…)8 (100011)2 = (…)10 = (…)8 (111001011)2 = (…)10 = (…)16 Conversion de la partie décimale Une partie décimale y s’exprime sur la forme suivante y=(0.b1b2...bn) = Σni=1biβ-i En multipliant y par β on obtient une partie entière et une partie décimale βy = b1 + b2/β1 + … + bm/βm-1 Formulons l’algorithme sous la forme suivante d0 = y d1 = D(βd0) et b1 = E(βd0) D : Partie décimale d2 = D(βd1) et b2 = E(βd1) E : Partie entière et β :la base La conversion de la partie décimale peut générer un nombre qui n’a pas une représentation fixe. Exemple : (0.175)10 = (…)2 d0 = 0.175 2d0 = 0.35 d1 = 0.35 et b1 = 0 Exercice : Effectuer les conversions suivantes : 1. 2. 3. 4. (250.55)10 = (…)2 = (…)8 = (…)16 (1001001.011)2 = (…)10 = (…)13 (1032.2)8 = (…)10 = (…)2 = (…)16 (45EA.AB)16 = (…)10 = (…)8 36 Conversion de base 2↔ base 8 et base 2↔base 16 Conversion de base 2↔base 8 Etant donné un nombre en base 2 la conversion en base 8 se fait en subdivisant la représentation binaire en groupe de 3 bits en remplaçant chaque groupe par son chiffre correspondant en base 8. La subdivision procède du point décimal vers la gauche pour la partie entière et vers la droite pour la partie décimale. Dans chaque cas on peut avoir à compléter le dernier bit par zéro pour avoir 3 bits. Exemple : (11 001 011 . 111 001 11)2 = (313.716)8 Pour passer de la base 8 à la base 2 on remplace chaque chiffre par sa représentation binaire. Exemple : (4375.4012)8 = (1000 011 111 101 . 100 000 001 010)2 Conversion de base 2↔ base 16 Chaque symbole de l’alphabet hexadécimal correspond à un nombre de 4 bits. Ainsi on peut passer d’un nombre binaire à un nombre hexadécimal en subdivisant ces nombres binaires en groupe de 4kbits. Pour la partie entière on procède de la droite vers la gauche à partir du point décimal et pour la partie décimale on procède de la gauche vers la droite. Dans chaque cas on peut avoir à compléter le dernier quartet de bit par les 0 pour avoir 4 bits. Exemple : (100 0111 . 1100 0011 0)2 = (47.C30)16 Pour passer de la base 16 à la base 2 il suffit de convertir tout simplement chaque chiffre qui compose le nombre hexadécimal en binaire. Exemple : (13C)16 = (0001 0011 1100)2 VIII.4 Opération arithmétique Les opérations sur les nombres binaires s’effectuent de la même façon que sur les nombres décimaux. Toutefois il ne faut pas oublier que les seuls symboles utilisés sont le 1 et 0. Addition fondamentale 37 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1 + 1 = 0 et on retient 1 Soustraction 0–0=0 0 – 1 = 1 et on retient 1 1–0=1 1–1=0 0 – 1 – 1 = 0 et on retient 1 Multiplication Méthode 1 Dans cette méthode on utilise le même principe que dans la base 10. On multiplie le multiplicande par chacun des bits du multiplicateur, on décale à chaque fois les résultats intermédiaires et on effectue ensuite l’addition de ces résultats partiels. Exemple : 1011 * 111 1011 *111 ______ 1011 1011 1011 ______ 1001101 Méthode 2 On multiplie le premier terme par la somme des puissances de 2 du second terme. Pour cela il suffit de décomposer le second terme sous forme de somme de puissance de 2. Ex : 101011 = 100 000 + 1 000 + 10 + 1 Exemple : 1100 * 1101 = 1100(1000 + 100 + 1) = 1100 000 + 1100 00 + 1100 = 10011100 38 Division Nous avons constaté que la multiplication était basée sur une succession d’addition. Inversement la division va être basée sur une succession de soustraction. Exemple : 1100 : 100 = 11 Opération en complément La difficulté rencontrée dans l’opération de soustraction a amené les concepteurs d’ordinateur à représenter les nombres négatifs sous une forme particulière appelée complément. L’opération A-B ou A et B sont des nombres positifs est remplacée par l’opération A + complément de B. dans une base donnée β il existe 2 formes de représentation en complément. Complément à β et complément à β-1. Calcul du complément : Complément à β-1 Soit un entier A sur n chiffre dans la base β. Le complément à β-1 de A. Cβ-1(A) = (βn-1)-A avec n : nombre de chiffre et A : entier Exemple 1 : β=10 et n=4 C9(1453) = (104-1) – 1453 = 10 000 - 1 – 1453 = 9 999 – 1 453 = 8546 Exemple 2 : C9(391) = 999 – 391 = 608 Exemple : C1(1011) = 24 – 1 – 1011 = 1111 – 1011 = 0100 C1(11101) = 25 – 1 – 11101 = 100 000 – 11 101 = 11 111 – 11 101 = 00 010 Pour trouver le complément à 1 d’un nombre binaire on remplace les 1 par les 0 et les 0 par les 1 C1(1011) = 0100 C1(11101) = 00010 39 Complément à β : Le complément à β de A est égal à son complément à (β-1)+1. Cβ = βn-A Exemple : C10(27) = 10² - 2 = 100 – 27 = 73 C10(34500) = 105 – 34500 = 100 000 – 34 500 = 65 500 Le complément à β d’un nombre peut être obtenu directement de la manière suivante : de la droite vers la gauche si on rencontre les zéro on les recopie, dès qu’on rencontre le premier chiffre non nul on trouve son complément à β pour le reste des chiffres on trouve son complément à β-1 Exemple : C10(4 103 000) = 5 897 000 C2(100 1101) = 0110011 C10(1 479) = 8521 C2(10001100100) = 01110011100 Soustraction en complément : Soustraction avec les nombres sans signe Soit à effectuer l’opération suivante x – y = x + complément(y) On distingue deux cas : Si x≥y alors si la somme génère une retenue 1. En complément à β on ignore cette retenue 2. En complément à β-1 on ajoute cette retenue au résultat obtenu. Si x<y alors le résultat est négatif et la somme ne génère pas de retenue. Alors il faut e trouver le complément du résultat et le précéder du signe moins (-). Exemple : Effectuons l’opération en complément à 10 et ensuite en complément à 9. 1372 – 345 C10 : 1372 – 0345 = 1372 + C10(0345) = 1372 + 9655 = 1027 1372 – 0345 C9 : 1372 + C9(0345) = 1372 + 9654 = 1027 40 Exercice : Calculer en complément à 1 et en complément à 2. 10100 – 10011 = 10100 + C1(10011) = 10100 + 01100 = 00001 10100 – 10011 = 101000 + C2(10011) = 10100 + 01101 = 00001 VIII.5 Nombre avec signe L’ordinateur se sert d’un bit pour représenter le signe avec la conversion 0 pour le signe positif et 1 pour le signe négatif. On se fixe toujours le nombre de bit utilisé pour la représentation des données. Soit n ce nombre de bit, le premier des n bits à partir de la gauche représente le signe. Les n-1 dernier bits représente le nombre en complément à 1 ou à 2. Exemple : n = 8bits 0011111 = 63 11000000 = -63 en complément à 1 11000001 = -63 en complément à 2 Pour n bits on ne peut représenter que des nombres appartenant à cet intervalle. [-(2n-1-1) ; 2n-1-1] en complément à 1 [-2n-1 ; 2n-1-1] en complément à 2 Exemples : 101110 et n = 6 [-31 ; 31] à 1 on a 01001 = -17 [-32 ; 31] à 2 on a 010010 = -18 1101011 et n = 7 [-63 ; 63] à 1 on a 0010100 = -20 [-64 ; 63] à 2 on a 0010101 = -21 Soit à effectuer A-B sur n bits cette opération revient à calculer A + complément(B) sur les n bits. En complément à 1 on additionne les deux nombres A et complément (B) y compris les bits de signe. S’il y’a retenu on la rajoute au résultat obtenu. En complément à 2 on additionne les deux nombres A et complément(B) y compris les bits de signe. S’il y’a retenu on l’ignore. 41 Exemples : n = 4bits -3 + 7 3 = 0011 et -3 = C2(3) = 1101 et 7 = 0111 R = 0100 n = 4bits -3 – 4 -3 = C2(3) = 1101 et 4 = 0100 alors -4 = C2(4) = 1100 R = 1001 VIII.6 Représentation en virgule flottante Beaucoup d’applications numériques manipulent les données autres que les entiers. Ces derniers sont appelées nombres flottant. De façon générale, un nombre flottant est une représentation interne d’un nombre réel et il permet ainsi de coder des grands nombres. A un nombre à virgule flottante on associe deux jeux de données : Le premier représente les chiffres significatifs du nombre c’est-à-dire la mantisse. Le second indique la puissance à laquelle la base est élevée : c’est l’exposant. Exemple 10E6 Il existe plusieurs représentations pour les nombres flottant. Exemple : 13x106 = 0.13x108 = 1.3x107 = 1300x104 Il nous faut donc représenter ces nombres sous une forme normalisée afin d’obtenir une forme unique c’est-à-dire une représentation qui ne varie pas d’un matériel à un autre. Un nombre normalisé en virgule flottante est sous la forme : X = ±0.α1α2… αtβe Où 0 ≤ αi ≤ β-1 0≤m<1 α1 ≠ 0 Exemple : 27.38 = 0.273x10² 0.047x103 = 0.47x10² VIII.7 Code ASCII L'ordinateur est une grosse machine à calculer : tout ce qu'il sait faire, c'est effectuer des calculs sur des nombres. Il est incapable de comprendre le texte. 42 Il faut donc faire un choix : par quel nombre on prend pour représenter la lettre 'A' ? Et pour les signes de ponctuation, quels nombres utiliser ? Il existe différentes conventions (ou codes). L'un des plus connus est le code ASCII (American Standard Code for Information Interchange). C'est un standard américain, mais c'est l'un des plus utilisés, en particulier sur la plupart des ordinateurs. Le code ASCII définit précisément la correspondance entre symboles et nombres jusqu'au nombre 127: Il faut donc utiliser le nombre 97 pour représenter un 'a' minuscule. Pour représenter un '?', il faut utiliser le code 63. Certains codes (ceux inférieurs à 32) sont des codes de contrôle (il ne sont pas faits pour être affichés). Par exemple le code 10 permet d'aller à la ligne, le code 7 fait biper l'ordinateur, etc. Mais vous avez remarqué ? Il n'y a aucun caractère accentué ! Les américains nous ont oublié. Nous et d'autres pays : l'Espagne (avec le point d'interrogation retourné par exemple), l'Allemagne, etc. Sans parler des pays comme la chine ou le japon avec leurs différents alphabet... 43 Il nous arrive souvent d'utiliser les codes de 128 à 255 pour les accents, mais ces codes sont différents d'un pays à l'autre ! Pas pratique pour échanger des documents. Il faut donc trouver un code plus pratique. Il existe: c'est l'UNICODE. L'Unicode Au lieu d'utiliser seulement les codes 0 à 127, il utilise des codes de valeur bien plus grande. Le code UNICODE permet de représenter tous les caractères spécifiques aux différentes langues. L'Unicode définie donc une correspondance entre symboles et nombres. (Le symbole "Ő" sera représenté par le nombre 213). Voici une toute petite partie des tables UNICODE (les nombres sont présentés en notation hexadécimal): 44
