Informatique, Ordinateur & Programme ...

Informatique, Ordinateur &

Programme ...

– Selon le ROBERT : – Informatique

• Théorie et traitement de l ’information par des programmes mis en œuvre sur ordinateurs.

– Ordinateur

• Machine électronique de traitement de l ’information, exécutant des programmes.

– Programme

• Suite d’actions à accomplir pour arriver à un résultat.

Plan

 Introduction à l’architecture (2 cours)

– Représentation de données – Architecture d’un ordinateur

 Introduction au système LINUX (1 cours)

– Commandes

– Traitement de textes

 Algorithmique et langage

– Programmation procédurale – Pascal

Représentation de données



Codage binaire



Changement de base



Codage des nombres entiers



Représentation de caractères



Représentation de nombres réels

Codage binaire

 Informations de plusieurs types

– texte, nombre etc..

– Traitée comme suite de 0 et de 1.

– Unité d’information est le bit.

 Codage de l’information

– Correspondance entre représentation externe et interne.

 Pourquoi ?

– Systèmes à deux états : transistors.

Définition de bases



La base habituelle est la base 10.



En base b, on utilise b chiffres

– X=a_na_n-1…a₁a₀

– b=10 ; a_i {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

– b=2 ; a_i {0,1}

– b=16 ; a_i

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

Les nombres entiers



En base 10

– 2002=2 10³+0 10² +0 10¹ +2 10⁰



En base b, soit la suite : a

a

…a

a

– Exemple : (101)₂= 1 2² +0 2¹ + 1 2⁰=5

n i i

i n

na a a a b

a



  

0 0

1 1...

Les nombres fractionnaires

• 12.346 = 1 10¹ +2 10⁰+ 310^-1+ 4 10^-2 + 6 10 ^-3

• an a_n-1... a₁ a₀ a_-1 a_-2 …a_-p=a_nbⁿ + a_n-1b^n-1+ ..

+a₀b⁰+a_-1b^-1+.. + a_-pb^-p

Passage de la base 10 vers une base b - nombres entiers



Méthode

– On divise le nombre par la base, puis le quotient obtenu par la base et ainsi de suite jusqu’à l’obtention d’un quotient nul.

– La suite des restes obtenus correspond à : a₀a₁ … a_n-1a_n

Exemple

 De la base 10 à la base 2

– 44 = 22 * 2 +0 ; a₀=0 – 22 = 11 * 2 +0 ; a₁=0 – 11 = 5 * 2 + 1 ; a2=1 – 5 = 2 * 2 +1 ; a₃=1 – 2 = 1 * 2 + 0 ; a₄=0 – 1 = 0 * 2 + 1 ; a₅=1

 (44)₁₀=(101100)₂

Passage de la base 10 vers une base b - nombres fractionnaires



Méthode

– On multiplie la partie fractionnaire par la base en répétant l’opération sur la partie fractionnaire du produit jusqu’à ce qu’elle soit nulle.

– La suite des parties entières obtenues

correspond aux chiffres dans la base b : a_-

1a_{-2 ...}

Exemple

– (54,25)₁₀

– Partie entière

• (54)10=(110110)2

– Partie fractionnaire

• 0.25 x 2 = 0.50 ; a_-1=0

• 0.50 x 2 = 1.00 ; a_-2=1

• 0.00 x 2 = 0.00 ; a_-3=0

Cas des bases 2, 8 et 16

– 8= 2³ , 16= 2⁴

– Base 8 est appelée notation octale.

– Base 16 est appelée notation hexadécimale.

– Un chiffre octal représente 3 bits.

– Un chiffre hexadécimal représente 4 bits.

– Un octet= 8 bits

• (10011011)₂=(010 011 011)₂=(233)₈

• (10011011)₂=(1001 1011)₂=(9B)₁₆

Opérations arithmétiques

– Les opérations s’effectuent en base quelconques b en utilisant les mêmes méthodes qu’en base 10.

– Une retenue est considérée quand on atteint ou dépasse b.

Codification des nombres entiers

– Problème : Limitation de la taille de codage – Entiers naturels (positif ou nul)

• un nombre fixe d’octets (1,2,4).

• n bits : 0 .. 2ⁿ-1

• un octet= 8 bits : 0 .. 2⁸-1

– Entiers relatifs

• Problème : codage du signe

Les entiers relatifs - 1



Coder le signe

– Le bit le plus fort pour représenter le signe.

– Exemple

• Codage de -3 sur 4 bits.

• (-3)10=(1011)2

– Problèmes

• Le 0 !!

• La comparaison

– test de signe obligatoire avant addition.

Les entiers relatifs - 2

 Complément à 1

– Pour un nombre négatif x

• On code en binaire sa valeur absolue sur n-1 bits.

• On inverse tous les bits et on ajoute 1.

– Exemple Soit à coder 2 sur 8 bits

• 00000010

• 11111101

– Problème

• 2 façons de représenter le 0.

Les entiers relatifs - 3



Complément à 2 - méthode par défaut

– Pour un nombre négatif x

• On code en binaire sa valeur absolue sur n-1 bits.

• On inverse tous les bits et on ajoute 1.

– Exemple Soit à coder 2 sur 8 bits

• 00000010

• 11111101

• 11111110

Les entiers relatifs - 4

– Soit x un entier positif représenté en base n-1

i {0,1}

• Soit y :

• x+y=2^n-1 ; donc y=-x modulo(2^n-1 )

,

2 2





 ⁿ

i

i

x i

, 1 2

) 1

2 (

0









 n

i

i

y i

Les entiers relatifs - 5



Remarques

• Le bit de poids fort d’un nombre négatif est 1

• Sur n bits, le plus grand entier positif est 2^n-1 -1

• Sur n bits, le plus petit entier négatif est -2^n-1

Représentation des caractères - 1



Symboles alphanumériques

– Lettres majuscules, minuscules, symboles de ponctuation (& . ~ , ; # - etc.)

– Texte = suite de caractères

– Code ASCII (American Standrad Code for Information Interchange)

• Une lettre sur 7 bits

• ASCII Etendu sur 8 bits

Représentation des caractères - 2

 Table de correspondances

– Entre 0 et 31 : caractères de contrôle – Entre 65 et 90 : les lettres majuscules – Entre 97 et 122 : les lettres minuscules – Passage de majuscules en minuscules

• Ajout de 32 au code

• modifiant le 5^ième bit

– Chiffres rangés dans l’ordre croissant

• 48 à 57 : les 4 bits de poids faibles définissent la valeur en binaire du chiffre.

Représentation des caractères - 3



Autres codages

– ANSI : ASCII + page adapté au pays

• 8 bits, DOS et Windows

– ISO : ASCII + caractères européens

• 8 bits, Windows, UNIX, Internet

– UNICODE

• 16 bits, 49194 caractères, 25 alphabets.

Représentation des nombres réels - 1

 Norme IEEE 754 (simple précision)

– 3.25=(11,01)₂

– 1, … x 2ⁿ ; 11.01=1.101 x 2¹ – Représentation IEEE

• Signe (+ ou -) est représenté sur le bit de poids fort.

• Exposant (n) est codé sur les 8 bits suivants (on code la valeur n+127).

• La mantisse (la suite après la virgule) est codée sur 23 bits de poids faibles.

Représentation des nombres réels - 2



Remarques

– Les exposants 00000000, 11111111 sont interdits

• Utilisations particulières :

– 00000000 : nombres dénormalisés.

– 11111111 : NAN.

– Les exposants entre -126 et +127

Représentation des nombres réels - 3



Norme IEEE 754 (double précision)

– Représentation IEEE

• Signe (+ ou -) est représenté sur le bit de poids fort.

• Exposant (n) est codé sur les 11 bits suivants (on code la valeur n+1023).

• La mantisse (la suite après la virgule) est codée sur 52 bits de poids faibles.

• Les exposants 00000000000, 11111111111 sont interdits.

Architecture de base d’un ordinateur



Principes de fonctionnement



La mémoire principale (MP)



Le processeur central



les bus

Ordinateur & Informatique

– Une machine de traitement de l’information capable de :

• Acquérir

• Stocker

• Transformer

– Informatique

• Information

• Automatique

Principe de fonctionnement

– Constituants

• Mémoire principale

– Données

– Programmes

• Processeur

– Exécute les instructions du programme

Notion de programme

– Une suite d’instructions élémentaires qui s’exécuteront par le processeur.

– Une instruction est codée en mémoire sur qq. octets.

– Le processeur est capable d'exécuter.

Unité d ’entrées/Sorties Clavier

Processeur Mémoire Principale Programme

Données U.A.L

Unité de commande

Données binaires Instructions

Informations binaires

Le processeur - 1

– Circuit électronique complexe qui exécute chaque instruction très rapidement

– Cycles d’horloges

• Fréquence en MHz

– Pour chaque instruction

• Lire en Mémoire l ’instruction

• Effectuer le traitement

• Instruction suivante

Le processeur - 2

– Unité de commande

• Lecture en mémoire

• Décodage de l ’instruction

– Unité de traitement (U.A.L)

• Exécute des instructions qui manipulent des données

La mémoire principale (MP)

– Emplacements de taille fixe

• Un octet

– Instructions + données

– La taille : nombre d ’emplacements

• 1 K = 2¹⁰

• 1 M = 2²⁰

• 1 G = 2³⁰

• 1 T = 2⁴⁰

Opérations sur la mémoire

– Ecriture d’un emplacement

• Valeur, Adresse

– Lecture d’un emplacement

• Valeur d ’un emplacement indiqué par l’adresse.

– Unité de transfert

• Mot : suite d’octets contiguës

• 1 octet (Motorola 6502)

• 2 octets (Intel 8086)

Le processeur central

– CPU

• Registres

– Petites mémoires internes très rapides d ’accès

» Donnée, instruction adresse

» 8,16,32 bits

» De 10 à 100 – Accumulateur

» Résultats des opérations arithmétiques et logiques

Exemple

– Ajouter 5 au contenu de la case mémoire d ’adresse 180

• Lecture et décodage de l ’instruction

• Lecture du contenu numéro 180

• Stockage de la valeur dans l ’accumulateur

• UAL ajoute 5 au contenu de l ’accumulateur

• Ecriture du contenu de l ’accumulateur dans l ’emplacement 180

Contenu du processeur à accumulateur

– Bus internes

• Données, Instructions

– Registres

• ACC

• RTUAL : Un Opérande

• RI : Code Instruction

• IP : Prochaine Instruction

• RAT : Adresse d ’une donnée dans le mémoire

• Reg. Etat : ?

Bus

– Liaisons Processeur-Mémoire

• n fils conducteurs utilisés pour transporter n signaux binaires

• Bus Adresse

– unidirectionnel, le processeur envoie des adresses – a fils (0 à 2^a-1)

• Bus Données

– bidirectionnels

» Lecture : Mémoire - Processeur

» Ecriture : Processeur - Mémoire

R/W

Bus Adresses

Bus Données

Processeur Mémoire

Principales

Présentation d’UNIX

– 1969, laboratoire Bell

– Systèmes multi-tâches multi-utilisateurs – Architecture

• Le noyau

– Gestion de la mémoire

– Partage du processeur entre différents tâches

• Le processeur

– Processus

» Actifs, Prêts Bloqués

Outils Unix

– Interpréteras de commandes

• shells

– Commande de manipulation de fichiers – Commande de gestion de processus – Editeurs de textes

– Outils de développements

Fichiers UNIX

– Répertoires

– Chemins absolus et relatifs – Répertoire de connexion – Droits d’accès

– Super utilisateur

– Commandes de manipulations de fichiers

Fichiers UNIX - 1



Répertoires

– Arborescence

• ls : Sous répertoires , fichiers

• Deux fichiers nommés

– référence le répertoire (.) – référence le parent (..)

• Répertoire courant

– pwd

• Changement de répertoire

– cd

Fichiers UNIX - 2

 Chemin absolu

– /homee3/cpi1/dupont

 Chemin relatif

– /home3/cpi1/dupont/TP1

• ../TD1

• /homee3/cpi1/dupont/TP1

– Répertoire de Connexion

• cd ~dupont

• /homee3/cpi1/dupont

Fichiers UNIX - 3



Droits d’accès

– ls -l

• fichiers : -rwxr--- nom1

• répertoires : drwxr--- nom2

• droits affichés pour

– utilisateur : Dupont – groupe : CP1

– Tout le monde

Commandes de base - 1



Schell

– Interpréter de commande en texte

• fenêtre xterm

• commande + touche (Entrée)

– pwd

– /home3/cpi1/Dupont

• commande = ligne

– nom

– les arguments (éventuellement)

Commandes de base - 2



Méta-caractères

– * : Suite de caractères – ? : Un seul caractère

– [ ] : L’un des caractères dans le croche

• un ensemble : [hg]

• un intervalle : [a-k]

Commandes de base - 3



Méta-caractères

– Exemples

• ls * : le contenu du répertoire courant.

• ls *.kwd : tous les fichier se terminant par *.kwd.

• ls ???? : tous les fichiers dont le nom est composé de 4 caractères exactement.

• ls [ct]* : tous les fichiers dont le nome commence par c ou par t.

• etc ..

Commandes de manipulation des fichiers - 1

– cat fichier1 fichier2

• recopie les deux fichiers (concaténation) sur la sortie standard.

• sortie standard est normalement l’écran.

– cd chemin

• change le répertoire courant.

• sans argument : répertoire au répertoire de connexion.

Commandes de manipulation des fichiers - 2

– chmod mode fichier

• changer les droits d’accès au fichier.

– chmod a+r fichier

» tout (a) le monde a le droit de lire, – chmod og-w fichier

» Les autres (o) et le groupe (g) n’ont pas le droite d’écrire,

– chmod u+x fichier

» L’utilisateur a le droit d'exécuter.

Commandes de manipulation des fichiers - 3

– cp [-ipr] source dest

• source : fichier

• dest

– fichier : renomage.

– répertoire : recopie dans dest.

• options

– -i : confirmation en cas d ’écrasement.

– -p : préserve les dates d'accès.

– -r : copie récursive.

Commandes de manipulation des fichiers - 4

– ls [-ald] chemin1 chemin2 ..

• chemini

– fichier : affiche description.

– répertoire : affiche contenu.

• options

– -a : tous les fichiers.

– -l : format long (taille, date, droits, etc.).

– -d : décrit le répertoire et son contenu.

Commandes de manipulation des fichiers - 5

– mkdir chemin

• chemin

– crée un répertoire.

– mv [-i] source dest

• source : fichier

• dest

– fichier : renomme et efface l’ancien.

– répertoire : déplace le source.

• options

– -i : confirme en cas d ’écrasement.

Commandes de manipulation des fichiers - 6

– pwd

• affiche le répertoire courant;

– rm [-ri] nom1 nom2 ..

• supprime les fichiers ou le répertoires : nomi

• options

– -i : confirme en cas d ’écrasement.

– -r : agit d ’une façon récursive pour un répertoire.

Redirections des entrées/sorties - 1

– Entrée standard, clavier, lecture – Sortie standard, écran, écriture – Redirection de la sortie

• >

• Exemple

– ls > resultats

– crée un fichier nommé resultats contenant le contenu du répertoire courant.

Redirections des entrées/sorties - 2

– Redirection de la sortie

• >>

• Exemple

– ls >> resultats

– ajoute à la fin du fichier résultats le contenu du répertoire courant.

– Redirection de l ’entrée

• <

• Exemple

– cat < fichier

– affiche le contenu du fichier.

Redirections - suites

– Redirection entrée sortie

• Exemple

– cat < fichier>>resultat

– ajoute au fichier resultat le contenu du fichier.

– Redirection vers des tubes

• |

• Exemple

– ls | sort

– affiche le contenu du répertoire courant trié.

Commandes diverses - 1

– compress fichier

• compresse le fichier et produit fichier.Z.

– date

• affiche date et heure.

– file fichier

• détermine le type du fichier

– uncompress fichier.Z

• décompresse le fichier.

Commandes diverses - 2

– head [-n] fichier

• affiche le n premiers lignes du fichier.

– tail [+n|-n] fichier

• +n : affiche à partir de la ligne numéro n.

• -n : affiche le n dernières lignes.

– more fichier

• affiche le fichier page par page.

– who

• liste des utilisateurs connectés au système.

Commandes diverses - 3

– head [-n] fichier

• affiche le n premiers lignes du fichier.

– tail [+n|-n] fichier

• +n : affiche à partir de la ligne numéro n.

• -n : affiche le n dernières lignes.

– more fichier

• affiche le fichier page par page.

– who

• liste des utilisateurs connectés au système.

Commandes diverses - 4

– uuencode fichier

• coder un fichier sur 7 bits.

– uudecode fichier

• décode un ficher codé avec uuencode.

– wc [-cwl] fichier

• -c : nombre de caractères

• -w : nombre de mots

• -l : nombre de lignes.

Commandes diverses - 5

– lpr [-PnomImprimante] fichier

• imprime le fichier.

– lpq [-PnomImprimante]

• file d ’attentes associée à l ’imprimante.

– lprm [-PnomImprimante] numjob

• annule l’impression.

– man commande

• aide en ligne.

Commandes diverses - 6

– find [options]

• permet de trouver dans une hiérarchie de répertoire les fichiers vérifiant certains

caractéristiques.

• Exemples

– find / -name charte -print

» trouver tous les fichiers dont le nome est charte à partir de la racine.

– find . -name *.kwd -print

» trouver à partir du répertoire courant tous les fichiers dont l ’extension est .kwd

Filtres de texte

– grep [options] motif fichier1 fichier2 ..

• trouve les lignes contenant le motif dans les fichiers

• options

– -c seulement le nombre de lignes.

– -n indique les numéros des lignes trouvés.

– -i ne distingue pas majuscule et minuscules

– sort [-r] fichier

• trie les lignes du fichier ou l’entrée standard.

• option

– -r renverse le tri.

Editeur de texte emacs - 1

– Emacs &

– <CTRL>-x <CTRL>- f nomfic

• ouvre le fichier nomfic

– <CTRL>-x <CTRL>-s

• sauvegarder

– <CTRL>- x <CTRL>-c

• quitter

Editeur de texte emacs - 2

– <CTRL> s motif

• recherche du motif dans le texte.

– <ESC> % motif1 <CR> motif2 <CR>

• remplacer la première occurrence de motif1 par motif2.

– <ESC> % motif1 <CR> motif2 <CR> !

• remplacer toutes les occurrences de motif1 par motif2.

Editeur de texte emacs - 3

– <META>-w

• copie ce qui est sélectionné par la souris.

– <CTRL>-y

• colle ce qui est copié au bon endroit

– <CTRL>-2 <CTRL>-b

• visualiser les deux buffers.