Informatique et multimédia : définitions. Chapitre 1 Le langage de l’ordinateur Lorsqu’on réalise des opérations informatiques, on manipule des nombres. Des images, des textes convertis en une série de nombres peuvent être facilement traités, stockés et transférés par un ordinateur. Le multimédia : une technologie intégrant sur un support unique des données de natures différentes comme le textes, les images, le son, …. La numérisation est le codage de l’information en une suite de nombres, compressant l’information et permettant facilement le transfert de données. 1.Systèmes de numération L ‘homme a besoin de calculer pour mesurer diverses choses. Il a imaginé des systèmes de calculs, des instruments de calculs et des instruments mécaniques avant d’inventer les ordinateurs. Différentes marques numériques : - les entailles sur un bâton pour compter les éléments d’un ensemble. - l’utilisation de notre corps pour mémoriser des quantités. Par après, chaque nombre, représenté par un signe physique (un caillou). On a remplacé un tas de cailloux par des signes distinctifs. C’est par ce système qu’apparaît la base 60. Mais tous ces systèmes ne gardent pas une trace du passé car à chaque étape de calcul, on supprime les étapes précédentes. La solution se trouve avec l’apparition de l’écriture où sur des tablettes, on utilise des nombres pour l’enregistrement de comptes. Les règles de construction de numérotation simples : - lecture sans ambiguïté. - représenter un maximum de chiffres avec un minimum de symboles Bases La solution : - privilégier un groupement particulier. - organiser la suite régulière des nombres selon une classification organisée fondée sur ce groupement originel. On a convenu d’une échelle à partir de laquelle il est possible de répartir les nombres et leurs divers symboles suivant des paliers successifs. Symbolisation structurée des nombres permettant d’éviter des efforts de mémoires considérables. Le principe de la BASE : le nombre d’unités qu’il est nécessaire de grouper, à l’intérieur d’un ordre donné, pour former une unité de l’ordre supérieur. On a une utilisation majeure de la base 10 (référence à nos dix doigts de la main) mais il y a d’autres bases comme la 5 (référence aux doigts d’une main) ou de la 20 (vigésimale=lié à nos deux mains et nos deux pieds). On peut encore cité la base 60 (=sexagésimale=lié au temps et à la mesure des angles) Numérations additives et de position La numération additives, chaque chiffre a une valeur propre qui ne dépend pas de sa place, ces chiffres s’ajoutant pour former un nombre. Ex : 133 ou 3131+3+3 ou 3+1+3 Système simple qui empêche d’écrire des grands nombres car trop de juxtaposition de symboles. La numération de position où la localisation d’un chiffre lui confère une valeur particulière. C’est ainsi que les unités, dizaines ou les centaines furent inventés, sur le principe d’une base dix. Ex : 242 est composé de 2centaines, 4dizaines et 2unités 1 L’apparition du zéro : - permet de caractériser le néant. - d’exprimer de très grands nombres en ajoutant à droite autant de zéros que désiré. Le système décimal Notre système actuel est décimal et positionnel : la position d’un chiffre exprime la puissance de 10 présente et le nombre de fois qu’elle intervient. L’absence d’une puissance est notée par le zéro Ex : 100=10x10=102x101x100 2. Le système binaire et ses opérations Un ordinateur est un être binaire constitué de circuits électriques qui a soit beaucoup de puissance soit peu et qui n’a pas vocation à faire dans la nuance. Il fonctionne sur un oui ou un non qui peuvent être représenté sous la forme 1 ou 0. Par convention 1=vrai et 0=faux. Cet usage du binaire tient de la simplicité et de l’économie de conception. Le transistor Pour réaliser un fonctionnement binaire, on utilise un transistor : un interrupteur qui permet de réunir ou de séparer deux fils. Quand les deux fils sont séparés, on a deux états différents. Quand ils sont ensemble, ils ne forment qu’un et on donc le même état. Deux fils commandées et réunis par un troisième fils déterminant l’état du transistor. Le transistor a été inventé après la seconde guerre Mondiale par des chercheurs américains et ils font partie courante de notre vie avec les diverses appareils électroniques comme la TV, la stéréo, les réfrigérateurs,… Sur un PC, leur présence est en constante augmentation. La codification binaire Le « bit » : la plus petite unité numérique. (0ou1) Cette unité reconnue ou manipulée par l’ordinateur. Les composants (processeurs, mémoires) sont capables de traiter simultanément plusieurs bits. Le nombre de ces bits dépend du nombre de lignes parallèles (appelé bus et regroupé par 8) que possède ce composant. Par souci de compatibilité avec l’ensemble des systèmes informatiques, 8bits représentent un octet un Byte, 16bits=un word, 32bits=long word. Le bit : Un chiffre binaire est appelé le bit qui signifie binary digit càd 0 ou 1 en numérotation binaire. C’est la plus petite unité d’information manipulable par une machine numérique. Cette information peut-être représenter : o par un signal qui lorsqu’il atteint une certaine valeur, correspond à la valeur 1. o Par des aspérités géométriques dans une surface (ex : le CDROM) Avec un bit, il est possible d’obtenir deux états : soit 1, soit 0. Avec deux bits, on a quatre états possibles car 2x2. Avec trois bits, 8états seront possibles car 2x2x2,… L’octet : C’est une unité d’information composée de 8bits. Elle permet de stocker un caractère comme une lettre, un chiffre,… Ce regroupement de nombres par série permet une lisibilité plus grande. Pour un octet, le plus petit nombre est 0, le plus grand est 255256possibilités de valeurs différentes. 2 Les unités binaires - Un kilooctet (ko ou kB)= 1000octets Un Mégaoctet (Mo ou MB)= 1000Ko= 1000000octets Un Gigaoctet (Go ou GB)= 1000Mo = 1000000000 octets Un Téraoctet (To)= 1000Go = 1000000000000 octets » »e Les conversions entre représentations décimale et binaire - Système décimal Un nombre est composé de chiffre disposé en colonne, chaque colonne ayant un poids déterminé. Le poids des colonnes augmente de la droite vers la gauche. La valeur d’un nombre : la somme des valeurs de chaque chiffre multiplié par le poids de la colonne dans laquelle il se trouve. Numéro de la colonne Poids de la colonne Chiffre dans la colonne 3 102=100 4 2 101=10 0 1 100=1 6 Ex : la valeur 406 n’est rien d’autre que le résultat du polynôme : 4x100+0x10+1x6 - Conversion binaire décimal Dans le système binaire, il s’agit des puissances successives de deux. On peut calculer de la même façon la valeur d’un nombre binaire. Numéro de la colonne Poids de la colonne Chiffre dans la colonne Valeur décimale 6 5 4 3 2 1 - Conversion décimalbinaire Lors de cette conversion, on procède de la manière inverse à l’opération de ci-dessus. On va devoir factoriser la valeur en connaissant la valeur décimale et recherchant le polynôme. (cfr syllabus p19 et diapo 29 pour exemple). 25=32 24=16 23=8 22=4 21=2 20=1 1 0 1 1 0 0 1x32 0x16 1x8 1x4 0x2 0x1 . La somme est de 44 3 3. Codages de l’information Pourquoi et quoi coder ? L’ordinateur peut stocker et manipuler tout type d’information mais sa mémoire ne peut contenir que des nombres binaires. C’est pourquoi les données traitées sont converties en bits. Le codage des donnes n’est pas une technique nouvelle et n’est pas réservée à l’informatique. Par exemple, l’alphabet morse qui remplace des lettres par des codes. Le codage de textes : un traitement de textes. Les images : un logiciel de traitement d’images. Les sons : un logiciel de traitement du son qui code un son en une séquence binaire comme un auteur traduit ses partitions en symboles sur une portée. L’ordinateur échantillonne le son et le digitalise. A chaque type d’information correspond une codification symbolique précise. Il est capital pour écrire et lire un quelconque de ces types d’être parfaitement au fait de la codification à l’œuvre. Donc il est nécessaire et ce par le nom complet du fichier, d’associer à celui-ci une codification terminée. Pour tout type d’information (texte, son, film,…), la codification adoptée doit respecter un standard afin d’être compris par le plus grand nombre. D’où la nécessité d’identifier et de diffuser ces standards à tout un chacun y compris dans les logiciels traitant du type d’information concernée. Codification des textes : Chaque caractère sur un clavier est codé automatiquement. Il fait appel au code ASCII qui associe une valeur numérique à chaque lettre minuscule et majuscule de même qu’à chaque chiffre et signe de ponctuation. Le code ASCII est un code caractère qui est une norme mettant en correspondance chaque position du code avec une définition (Dans le code ASCII, la position décimale 33 correspond à la définition ‘exclamation point’), proposant des symboles typographiques pour chaque position (Dans le code ASCII, la position décimale 33 correspond au symbole graphique ‘ !’) et proposant une ou plusieurs façons de coder le caractère sous forme de suite organisées de bits (les caractères du code ASCII sont codés sur un octet). Mais ces codes posent encore des problèmes comme celui des équivalences entre caractère composé. En plus du code ASCII, il existe différents autres codes : - le ASCII : La mémoire d’un ordinateur conserve toutes les données sous forme numérique. Il n’existe pas de méthodes pour stocker des caractères. Chaque caractère possède son équivalent en code numérique. Il ne contient pas de caractère accentués, ni de caractères spécifiques à une langue. - le ASCII étendu portant sur 256 caractères (minuscules, majuscules, chiffres, ponctuation,…) et codés sur 8bits - Normes ISO 8859-n qui normalise des langues étrangères - UNICODE est système de codage des caractères sur 16bits. Il permet de représenter n’importe quel caractère par un code sur 16bits. Il regroupe ainsi la quasi-totalité des alphabets existants (4000 caractères) et est compatible avec le code ASCII. Ce type de code a pour l’avantage de permettre la saisie de textes multilingues et de passer d’un système d’écriture à un autre sans problèmes. De plus avec ce code, à un code caractère ne peut correspondre q’un seul caractère. Il est implanté sur plusieurs systèmes comme le langage JAVA, le système MS-Windows, l’éditeur de texte MS-Word,…. Cependant, il a quelques inconvénients : o En Unicode, un caractère prend 2octets. Donc un texte dactylographié prend 2fois plus de places qu’en ASCII. o Le manque d’outils sachant gérer les caractères sur plus d’un octet est un autre frein 4 C’est pourquoi plusieurs formats de transformation UTF ont été créés afin d’alléger les fichiers, de faciliter la transmission des données et de maintenir une compatibilité avec les anciens systèmes d’éditions. (ex : UTF-8 : Un texte en UTF-8 est simple : il est partout en ASCII et dès qu’on a besoin d’un caractère appartenant à l’Unicode, on utilise un caractère spécial signalant « Attention, le caractère suivant est en Unicode ») UTF-8 rassemble ainsi le meilleur des deux mondes : l’efficacité de ASCII et l’étendue de l’Unicode. 4. La programmation et les logiciels L’ordinateur ne parle pas le même langage que l’utilisateur. On parvient à converser avec lui en français parce qu’il dispose en interne d’un puissant système de traduction qui lui traduit le français dans son langage binaire. Mais les chercheurs ont développé des langages de plus haut niveau que le langage binaire Programmation : tout ce que fait un ordinateur gouverné par un programme qui est l’ensemble des indications de traitements nécessaires pour que l’ordinateur puisse mener à bien telle ou telle tâche de traitement d’information. Un ordinateur agit quand il dispose du programme nécessaire pour le faire agir. On parle aussi de logiciel. Réaliser un programme, c’est créer une recette de cuisine (programmer sans qu’on s’en rende compte). En informatique, on fait intervenir des listes préliminaires (comme la liste des ingrédients d’une recette) sous forme de liste des variables. Chaque étape s’appelle une instruction et l’ensemble constitue un algorithme. Il faut ensuite convertir l’algorithme en un langage compréhensible par l’ordinateur. Les langages de programmation : - langage de première génération : le langage machine (0 et 1) langage de deuxième génération : langage d’assemblage. Il utilise un grand nombre de codes et de nombres se rapportant directement au matériel informatique langages de troisième génération : ils sont bien structurés, proches de l’anglais et peuvent être transférés d’un type d’ordinateur à un autre (ex : Basic, Java,…) langages de quatrième génération : ils font appel à un environnement texte ou visuel. Ils existent de façon intégrée à un logiciel (ex : Visual Basic, Visual Basic for Application,…) Les logiciels : la partie non tangible de l’ordinateur. Synonyme de programmes disponibles pour une machine donnée. Il existe plusieurs types de logiciels : - logiciel de bureautique : application relative à l’information du travail de bureau comme Word, Excel - logiciel intégré : logiciel de bureautique regroupant dans un environnement unique un ensemble complet et cohérent d’applications complémentaires. (regroupe un traitement de texte, un tableur, un module de dessin et module de gestion de base de données) - logiciel vertical : logiciel qu’utilise un type bien particulier de profession - logiciel auteur : programme développé avec un langage auteur - logiciel public : logiciel versé au domaine public et dont l’auteur renonce à ses droits patrimoniaux en autorisant sa distribution et son usage gratuits à condition de ne pas l’altérer - logiciel contributif : logiciel protégé par le droit d’auteur, distribué gratuitement avec essai libre. Si l’utilisation dure, elle devient payante en échange d’une mise à jour fréquente. - Logiciel de navigation : logiciel permettant de se déplacer au sein des documents hypertexte et hypermédia des serveurs web 5 - Logiciel libre : logiciel qui doit respecter la liberté d’expression, la liberté d’étude du fonctionnement de celui-ci, la liberté de redistribution des copies et la liberté d’amélioration. Logiciel ouvert : logiciel qui peut être modifié et adapté aux besoins de l’utilisateur (ex : icampus) 5. Le système d’exploitation Pour qu’il soit capable de faire fonctionner un programme informatique, l’ordinateur doit être en mesure d’effectuer un certain nombre d’opérations préparatoires afin d’assurer les échanges entre le processeur, la mémoire et les ressources physiques (les périphériques). Pour arriver à réaliser ces opérations, l’ordinateur est habituellement équipé d’un système d’exploitation qui est chargé d’assurer la liaison entre les ressources matérielles, l’utilisateur et les applications. Le système d’exploitation permet de dissocier les programmes et le matériel afin de simplifier la gestion des ressources ainsi que la relation entre l’homme et sa machine. Un système d’exploitation assure ainsi les fonctions principales suivantes : o fournir les instructions servant à l’affichage d’éléments et permettre d’interagir avec ces éléments qui constituent l’interface utilisateur o charger les programmes (Word, Excel,…) dans la mémoire de l’ordinateur o assurer la coordination entre l’unité centrale de traitement, la mémoire vive, le clavier, la souris, l’imprimante et les autres périphériques o gérer le stockage et l’extraction des données des disques Pour l’utilisateur, l’interface utilisateur permet d’afficher un ensemble d’éléments avec lesquels il est possible d’interagir. Le gestionnaire de fichiers permet à l’utilisateur d’organiser des documents de natures diverses qu’il aura créés et modifiés grâce à des logiciels d’application et sauvés sur le disque dur, un CD, … Ces divers documents sont ce qu’on appelle des fichiers et à l’intérieur de ces fichiers, on a des dossiers Plusieurs éléments caractérisent un système d’exploitation : o o o un système d’exploitation est dit multi-tâches lorsque plusieurs tâches peuvent être exécutées simultanément un système d’exploitation est multiprocesseurs lorsqu’il peut faire fonctionner plusieurs processeurs en parallèle afin d’obtenir une puissance de calcul plus importante que celle obtenue avec un processeur haut de gamme ou bien afin d’augmenter la disponibilité du système gérer le partage de la mémoire entre plusieurs processeurs et distribuer la charge de travail Un système d’exploitation est de 16, 32 ou 64bits selon qu’il est capable de gérer simultanément des informations d’une longueur de 16, 32 ou 64bits 6