Initiation à l`informatique Avertissement 1. Définitions

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
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…
• 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
www.staps.univ-montp1.fr
•
•Page Page Web Web
– Document public sur le WWW
– En général multimédia (texte, images, sons, films, …)