Initiation à l’informatique
DEUG STAPS 2° année
UE11 M18 E2
Denis MOTTET
Avertissement
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:
– 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
Ordinateur
Terme introduit par Jacques Perret (1954)
Adjectif: qui met en ordre (
anglais : computer)
Machine à réaliser des opérations informatiques
1. Définitions
Matériel (Hardware)
Outils physiquement palpables capables d ’exécuter
un ensemble de logiciels
Logiciel (Software)
Séquence d ’instructions visant à réaliser une fonction
Analogie avec la fonctionnement humain
2. Repères historiques
Guide logique
pour l ’évolution du matériel et du logiciel:
Depuis le début des temps, l ’homme cherche à
améliorer ses possibilités de calcul pour
limiter les erreurs
gagner du temps
1500 avant J.C.: le boulier (chinois)
Toujours utilisé de
nos jours
1641: la « Pascaline »
Machine à calculer de Blaise Pascal
1806: Métier à tisser
Crée par Joseph-Marie
Jacquard
Fonctionne avec des
cartes perforées
1812: Machine de BABBAGE
Charles Babbage
mathématicien anglais
Imagine une machine pour
effectuer des opérations en
séquence.
Visionnaire, mais jamais fini
1937: Mark 1 (IBM)
Calcule 5 fois plus vite que l ’homme
Composé de
3300 engrenages,
1400 commutateurs,
800 km de fils
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.
1943: Colossus I
Conçu pour décoder les messages chiffrés
Composé de
1500 lampes
Lecteur de bande
(5000 car/s)
1945: ENIAC
•Electronic Numerical Integrator And Computer
• Interface
Câbles
Tableaux de connexions
Oscilloscopes
Il faut connaître
l ’architecture interne
d ’ENIAC pour l ’utiliser
1948: UNIVAC
• UNIVersal
Automatic
Computer
Bande magnétiques
5000 tubes
Mémoire =
1000 mots (12 bits)
8333 addition/s
555 multiplication/s
25 m2 au sol...
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
1966: Odyssey 1 (Magnavox)
Console de jeu
13 jeux
– Pistolet
Grand public
1972: le micro-processeur
Intel 4004
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
• Oric
• Sinclair
•Etc
Machine à calculer
améliorée
1977: Apple II
• Complet
Manette de jeu
• Clavier
• BASIC
• Couleur
Marche dès
l ’allumage
• $1300
1981: Personal Computer (IBM)
Aucune innovation
– Coïncidence
commerciale…
Mise à la disposition
du public de la
technologie
Copies moins chères
Standard du marché
DOS (Bill Gates)
1981: LISA
Premier ordinateur « convivial »
Ancêtre des interfaces graphiques actuelles
• Echec
commercial
1981: LISA
ancêtre des interfaces modernes 1984: Macintosh
Ordinateur graphique
« convivial »
Prise en compte de
l ’utilisateur
Succès commercial
3. Architecture de l ’ordinateur
3.1. Composants matériels
Moniteur
(écran)
Unité centrale
Lecteur CD
Lecteur disquette
Enceintes
(stéréo)
Souris
Clavier
3.1. Composants matériels
Unité centrale
– Microprocesseur(s)
calculs
– Mémoire
Vive (RAM)
Stockage temporaire d ’information
Morte (ROM)
Stockage définitif d ’information (BIOS, Primitives MacOS…)
Lecteur(s) & disque dur
Stockage +/- définitif d ’information de l ’UTILISATEUR
3.1. Composants matériels
Périphériques d ’entrée
Clavier, souris
Information de l ’utilisateur
Périphériques de sortie
Écran, enceintes
Retour d ’information
Interaction homme-machine
Dialogue sensori-moteur médié par la machine
3.1. Composants matériels
• Imprimante
Production de documents sur papier
• Réseau
Communication / Dialogue
Avec d ’autres ordinateurs, périphériques
Avec d ’autres utilisateurs
» Production de documents sur Internet
3.2. Modélisation
Ordinateur = machine à calculer « améliorée »
Gérer des flux d ’informations
Entrée + Sortie
Transformer des informations
• Calculs
Stocker des informations
De façon fiable (les retrouver vite, et intactes…)
Composition d’une machine à calculer
(Ada Lovelace,1840)
- Dispositif permettant d’introduire les données numériques (cartes
perforées, roues dentées)
périphériques d’entrées (clavier,...),
- Mémoire pour conserver les valeurs numériques entrées
mémoires de masses et/ou vives,
- Unité de commande grâce à laquelle l’utilisateur va indiquer à la
machine les tâches à effectuer :
communication homme machine,
- Unité de calculs
l’unité arithmétique et logique,
- Dispositif permettant de prendre connaissance des résultats
périphériques de sorties (imprimante,...).
3.2. Modélisation
Exécution
d ’instructions
Programmes
Données
Périphériques
Disque dur RAM
CPU
Mémoire
Ordinateur
4. Programme informatique
• Définition
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;
Var
nom: string;
Begin
write("Tapez votre nom:");
readln(nom);
write("Bonjour ", nom, "!");
End.
Définition des variables
place de stockage d ’une info
Corps du programme
Suite d ’instructions
Exemples de langages de programmation
anciens
• BASIC
Simple, mais limité et lent
• FORTRAN
Calcul scientifique (rapide), mais très spécifique (limité)
• PASCAL
Simple, structuré, efficace et facile à (re)lire
Exemples de langages de programmation
actuels
C, C++
Le standard Efficace, structuré, objet (C++)
Compact,difficile à relire
Visual basic
Le plus abordable Structuré, objet,
Lent, uniquement sur PC
• JAVA
Pour l’Internet Structuré, multi-plateforme
facile à (re)lire
5. Systèmes d ’exploitation
• Définition
Ensemble logiciel destiné à faire fonctionner
l ’ordinateur (Operating System: OS)
Gestion des entrées-sorties
Utilisateur (Entrée: souris, clavier…; Sortie: Ecran, enceintes…)
Réseau (imprimantes, Internet,…)
Périphériques (CD, disquette, disque dur…)
Gestion des mémoires
Vive: allocation de la RAM
Morte: système de fichiers
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
• UNIX
Le seul système professionnel, multiplateforme
6. Les interfaces graphiques
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
Retour visuel (barres de progression) ou auditif (bip)
Métaphore informatique
Bureau virtuel
Monde virtuel
Histoire des interfaces graphiques
1968: Souris + Fenêtres
Douglas C. Engelbart de Stanford Research Institute
Traitement de texte
Système hypertexte (liens entre pages)
Système de travail en groupe
1970: PARC (Palo Alto Research Center)
Créé par Rank Xerox, en Californie (USA)
Recherches fondamentales, sans but commercial
Mise au point de prototypes conceptuels:
Bureau électronique
Zone de travail
• Icône
Point & click : modèle d ’interface homme-machine
1973: Xerox Alto
Station de travail
Conçue au PARC
Langage de programmation
objet: SMALTALK
Souris + Fenêtres + Bureau
électronique
Réseau Ethernet
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...
1981: Xerox STAR 8010
Station commerciale innovante
Drag & drop
• Copier-coller
Menus contextuels
• Tableur
Messagerie électronique
Échec commercial total...
1981: Apple LISA
1984: Macintosh
Premier ordinateur graphique grand public, vendu
avec les logiciels de base
– Write
– Draw
– Paint
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)
Depuis 1990
Évolution vers un standard d ’interface graphique
Qui date de 1968 vieux
Fenêtres + Souris = point & click 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
7. Les logiciels
• 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
• Sophistiqués
Saisie, mise en page, mode plan, table
des matières, insertion d ’illustrations,
publication WEB
Bloc-notes
SimpleText
vi
MSWord
MSWord
Write (starOffice)
Traitement de chiffres
• Tableurs
Calculs (moyennes)
Tableaux (chiffres + texte)
• Graphiques
Tâches automatiques (macro)
Gestion de données
MSExcel
MSExcel
Calc (StarOffice)
Traitements graphiques
• Dessin
Primitives de base (arcs, droites,
rectangles…)
– Vectoriel
– Bitmap
Retouche d ’image
À partir de photos
Création de logos
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
MSAccess
4eDimension
Base
Oracle
Sybase
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
Butineur (WEB browser)
Accès à Internet
Outlook
Eudora
Mail (StarOffice)
Netscape
Explorer
Netscape
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
Tolérant aux pannes d ’une partie du réseau
Maillage du réseau
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
1973-1980: 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…
En France: le début de RENATER (1990)
Réseau à haut débit liant les grands organismes de
recherche et d'enseignement
1990: le World Wide Web (WWW)
Réseau Internet pour tous
Autoroutes de l ’information
Croissance exponentielle
1992: 1
• 1995: 10
• 2000: 50
1992: ISOC (Internet Society)
• 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
Attribution des noms (.fr, .de)
Internet Assigned Number Authority (IANA)
Les flux d ’information sur le net
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)
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
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)
Ne dépend pas du type de machine
Tout type d ’ordinateur peut avoir une adresse IP
Unique pour chaque machine du réseau
Si deux machines ont la même adresse: conflit d ’adresse
Le langage d ’Internet: TCP-IP
DNS (
DNS (Domain Name Server
Domain Name 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
www.staps.univ-montp1.fr
Le langage d ’Internet: TCP-IP
Adresse URL (
Adresse URL (Uniform
Uniform Ressource
Ressource Locator
Locator)
)
Codification d ’une requête à un serveur
Spécifie l ’adresse + le type de service requis
Forme générale
protocole://nom.serveur.pays/répertoire/fichier
Utilisée par l ’ensemble des logiciels de navigation
sur Internet
Traduite par le DNS en
Adresse IP : serveur sollicité
N° de port : type de service requis
Comment se connecter ?
À la maison: connexion occasionnelle
Offre TOUS les services Internet
Faible débit (ligne téléphonique)
Au boulot: connexion permanente
Réseau informatique local (INTRAnet) avec sortie
Internet
Haut débit (Ethernet)
S ’équiper du matériel
Ordinateur moderne « multimédia »
Tout est fourni
Ça marche dès qu ’on branche…
Ordinateur ancien (ou PC pas cher)
– Modem
À la maison
Carte réseau
En entreprise
Modem
Rôle: conversion analogique-numérique
Analogique : signal codé en voltage, fréquence…
Numérique : signal codé en nombre (binaire)
Vitesse de transmission
Critique pour le confort sur Internet
Kb : KiloBit = 1024 bit (128 caractères)
Amélioration depuis 1980,
De 2400 bps à 56000 bps
Aujourd’hui limité par le débit des lignes PTT (numéris)
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)
Connecter la machine à Internet
Au boulot
Au boulot:
Le réseau local (LAN: Local Area Network) est (en
général) connecté à Internet
À la maison:
À la maison:
Il faut un fournisseur d ’accès Internet (FAI)
(ISP: Internet service provider)
Fournisseur d ’accès Internet
Votre « porte d ’entrée » vers le web
requête
Fournisseur d ’accès
Serveur interrogé
Retour d ’information
WWW
WWW
Pourquoi un FAI ?
La ligne PTT est prévue pour
Transporter la voix humaine
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
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
connexion par procuration
C ’est le FAI qui envoie les requêtes
Qu ’il a reçu de votre machine
C ’est le FAI qui reçoit les réponses
Qu ’il réexpédie à votre machine
Étapes de la connexion PPP
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
Navigation sur le web, e-mail...
Différences entre FAI
Bande passante & stabilité
Débit d ’information possible (5Ko/s minimum)
Déconnexions intempestives
• Tarif
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
Services proposés par les FAI
Adresse de courriel (e-mail)
Envoyer et recevoir des messages électroniques
Logiciel fourni
Hébergement de pages WEB personnelles
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)
Le World Wide 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
Quels acteurs ?
– Entreprises
Grands organismes TOUS!
– Particuliers
Le World Wide Web
Site
Site Web
Web
Regroupement d ’informations et services WWW
Ensembles de pages web liées entre elles
Accessibles par une URL
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Page
Page Web
Web
Document public sur le WWW
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