informatique, ordinateur & programme

Maria Malek - EISTI - CPI1 1

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=anan-1…a1a0

– b=10 ; ai {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

– b=2 ; ai {0,1}

– b=16 ; ai {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 : anan-1…a1a0

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

in

iinn baaaaa

0011...


Les nombres fractionnaires

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

• an an-1... a1 a0 a-1 a-2 …a-p=anbn + an-1bn-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 … an-1an


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.



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



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

i {0,1}

• Soit y :

• x+y=2n-1 ; donc y=-x modulo(2n-1 )

,22

0

n

i

iix

,12)1(2

0

n

i

iiy



Remarques• Le bit de poids fort d’un nombre négatif est 1• Sur n bits, le plus grand entier positif est 2n-1 -1• Sur n bits, le plus petit entier négatif est -2n-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 5ième 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

ClavierEcran

Processeur Mémoire Principale

Programme

DonnéesU.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 2a-1)

• Bus Données– bidirectionnels

» Lecture : Mémoire - Processeur» Ecriture : Processeur - Mémoire


R/W

Bus Adresses

Bus Données

Processeur MémoirePrincipales


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)



Méta-caractères– * : Suite de caractères– ? : Un seul caractère– [ ] : L’un des caractères dans le croche

• un ensemble : [hg]• un intervalle : [a-k]



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.



– 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.



– 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.



– 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.



– 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.



– 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.



– 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.



– 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.



– 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.



– 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.

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