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Cours d'informatique pour debutant en pdf complet

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1- Définition

Les Technologies d'Information et de la communication (TIC) représente l'ensemble des moyens ou équipements (matériels et logiciels ou programmes) assurant le traitement automatique de l'information

Le terme traitement automatique de l'information désigne :

a- Le calcul (arithmétique c .à .d à l'aide des opérateurs arithmétique : +,-, /,* et le calcul logique pour les propositions c .à .d à l'aide des opérateurs logique : ET, OU, SI, NON...)

b- La gestion et l'enregistrement des données.

c- La communication et l'échange des données : la partie transmission et réception des informations.

Le terme équipement matériel et logiciel désigne la partie physique ou composantes électroniques, cette partie est commandé par une partie logiciel (ensemble de programmes ou instructions) qui sert à la gestion et à la commande de la partie matériel par exemple le système d'exploitation Windows XP Professionnel est un ensemble de programmes assurant la gestion ou le commande de la parie matériel de l'ordinateur.

2- L'ouverture des pays au TIC

Chaque année le forum économique mondial publie un classement des pays les plus ouvert aux nouvelles Technologies d'Informations et de la Communication .Dans le classement publié le 30/O3/2006 la France se classe 22ème au même niveau que l’Estonie, et l’Etat Unis occupent la première place devant Singapour et le Danmark, la Tunisie occupe la première place africains et 36 éme place mondial dans le domaine des TIC

3- Les TIC au service des établissements touristiques

Les Hôtels et les agences des voyages sont les plus concerné par le domaine des technologies de l'information et de la communication

Exemple d'utilisation des technologies de l'information et de la communication dans les hôtels

Suite bureautique (Traitement de texte, Tableur et logiciel de messagerie électronique : envoi et réception des messages électronique)

Application et logiciel de gestion, application de comptabilité, application de réservation Site Internet: site de réservation à distance c à d le visiteur de site web de l'hôtel peut réserver à distance et en toute sécurité une chambre ou une suite dans l'hôtel, c'est la notion de e-Tourisme c a d le tourisme électroniques

Le e-Tourisme est relié a celle de e-Commerce c .à. d le Commerce électronique puisque la réservation ce fait par carte bancaire.

Chapitre 2 : Architecture d'un ordinateur

1- Objectifs de chapitre

A l’issue de ce chapitre l’étudiant doit connaître :

1- L’architecture d’un ordinateur.

2- La partie physique d’un ordinateur.

3- La partie logicielle d’un ordinateur : le système d’exploitation, les pilotes et les applications

2- Définition de l'information

Information, science de l'information, science interdisciplinaire étudiant le codage et la mesure de l’information, ainsi que ses modes de transmission et de stockage.

Outre la théorie de l’information, étude mathématique de l’information, la science de l’information recouvre de nombreux domaines comme la cybernétique, l’intelligence artificielle et l’informatique, mais aussi la linguistique, la théorie de la connaissance et la bibliothéconomie, science appliquée au fonctionnement, à l’organisation et à la gestion des bibliothèques.

Ces dernières années, cette science a connu un développement considérable grâce aux progrès réalisés en techniques de stockage, de traitement et de transmission de l’information. .

3- Définition de l'informatique

Informatique ou information automatique désigne la science du traitement automatique de l'information par une machine capable de traité ou de manipulé les informations ou les données sous forme numérique ou binaire c'est la notion de l'ordinateur

Le traitement de l'information c'est :

a- Calcul arithmétique et logique

b-la gestion et l'enregistrement des informations c-la communication et l'échange des données

  1. Présentation de l'ordinateur 1- Définition de l'ordinateur

Un ordinateur est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme binaire, c'est-à-dire sous forme de bits. Le mot « ordinateur » provient de la société IBM France. François Girard, alors responsable du service



promotion générale publicité de l'entreprise IBM France, eut l'idée de consulter son ancien professeur de lettres à Paris, afin de lui demander de proposer un mot caractérisant le mieux possible ce que l'on appelait vulgairement un « calculateur » (traduction littérale du mot anglais « computer »).

Ainsi, Jaques Perret, agrégé de lettres, alors professeur de philologie latine à la Sorbonne, proposa le 16 avril 1955 le mot « Ordinateur » en précisant que le mot « Ordinateur » était un adjectif provenant du Littré signifiant « Dieux mettant de l'ordre dans le monde ». Ainsi, il expliqua que le concept de « mise en ordre » était tout à fait adapté

Autre définition : ordinateur, dispositif électronique programmable de traitement de l'information.

Remarque

En informatique Un bit est l'unité élémentaire de mesure de l'information (comme par exemple le millimètre est l'unité élémentaire de mesure de la distance).Un bit peut prendre l'une des valeurs suivante 1, 0

Un bit, abréviation de binary digit, 0 ou 1 dans le système de numération binaire. En traitement ou en stockage de l'information, le bit est la plus petite unité d'information manipulable par un ordinateur, et peut être physiquement représenté par une impulsion unique sur un circuit, ou par une petite zone d'une surface de disque, capable de stocker un 0 ou un 1. Considéré isolément, un bit a peu de signification ; groupés par huit, les bits forment des octets qui peuvent représenter différentes informations, en particulier les lettres de l'alphabet et les chiffres 0 à 9.

Les multiples d'un bit

Octet, en informatique, unité d’information composée de 8 bits (par exemple 11011011 est un octet).

En termes de traitement et de stockage, un octet correspond à un seul caractère, tel qu’une lettre, un chiffre ou un signe de ponctuation. Un octet ne représentant qu’une petite quantité d’informations, la quantité de mémoire et la capacité de stockage sont généralement indiquées en kilo-octets (1 Ko = 210 octets = 1 024 octets) ou en mégaoctets (1 Mo = 220 octets = 1 048 576 octets). En informatique, le symbole du préfixe kilo- s’écrit avec une majuscule (K) et correspond à la valeur 1 024, alors que le k minuscule désigne la valeur 1 000 dans le système métrique.

Donc l'information est traduite par un compilateur de langage utilisateurs

(compréhensible par les utilisateurs comme par exemple écran, clavier, informatique...) à un langage compréhensible par l'ordinateur afin d'être manipulé c'est le langage binaire .Cette traduction ce fait par un schéma de codage standard c'est le code ASCII

Langage machine

Le langage de l'ordinateur, ou langage machine, qui utilise le système binaire est difficilement utilisable par les non professionnels. Dans ce langage, le programmeur doit entrer chaque commande et toutes les données sous forme binaire. Ainsi, une opération de base telle que la comparaison du contenu d'un registre avec les données d'un emplacement de puce-mémoire pourrait ressembler à :

11001010 00010111 11110101 00101011.

American Standard Code for Information Interchange (ASCII)

Schéma de codage standard de caractères à un octet utilisé pour les données à base de texte. ASCII utilise des combinaisons de nombres 7 bits ou 8 bits désignés pour représenter 128 ou 256 caractères possibles. L'ASCII Standard utilise 7 bits pour représenter toutes les lettres majuscules et minuscules, les chiffres 0 à 9, les signes de ponctuation et les caractères de contrôle spéciaux utilisés en anglais (États-Unis). La plupart des ordinateurs actuels bâtis autour d'un processeur x86 prennent en charge l'utilisation des codes ASCII étendus (« supérieurs »). Les codes ASCII étendus permettent d'utiliser le huitième bit de chaque caractère pour identifier 128 caractères (symbole) spéciaux supplémentaires, des lettres de langues étrangères ainsi que des symboles graphique

2- Types d'ordinateurs

Toute machine capable de manipuler des informations binaires peut être qualifiée d'ordinateur, toutefois le terme « ordinateur » est parfois confondu avec la notion d'ordinateur personnel (PC, abréviation de personal computer), le type d'ordinateur le plus présent sur le marché. Or il existe beaucoup d'autres types d'ordinateurs (la liste suivante est non exhaustive) :

  • Amiga
  • Compact
  • Apple Macintosh
  • DELL
  • stations SUN
  • IBM

La suite de ce dossier, aussi générique soit-elle, s'applique ainsi plus particulièrement aux ordinateurs de type PC, appelés aussi ordinateurs compatibles IBM, car IBM est la firme qui a créé les premiers ordinateurs de ce type et a longtemps (jusqu'en 1987) été le leader dans ce domaine, à tel point qu'elle contrôlait les standards, copiés par les autres fabricants.



...

1- Présentation de la carte mère

L'élément constitutif principal de l'ordinateur est la carte mère (en anglais « mainboard » ou « motherboard », parfois abrégé en « mobo »). La carte mère est le socle permettant la connexion de l'ensemble des éléments essentiels de l'ordinateur.

 Fig. 4 - Architecture d'une carte mère

Comme son nom l'indique, la carte mère est une carte maîtresse, prenant la forme d'un grand circuit imprimé possédant notamment des connecteurs pour les cartes d'extension, les barrettes de mémoires, le processeur, etc.

2- Caractéristiques d'une carte mère

Il existe plusieurs façons de caractériser une carte mère, notamment selon les caractéristiques suivantes :

  • le facteur d'encombrement,
  • le chipset,
  • le type de support de processeur,
  • les connecteurs d'entrée-sortie.

a- Facteur d'encombrement d'une carte mère

On désigne généralement par le terme « facteur d'encombrement » (ou facteur de forme, en anglais form factor), la géométrie, les dimensions, l'agencement et les caractéristiques électriques de la carte mère. Afin de fournir des cartes mères pouvant s'adapter dans différents boîtiers de marques différentes, des standards ont été mis au point :

AT baby / AT full format est un format utilisé sur les premiers ordinateurs PC du type 386 ou 486. Ce format a été remplacé par le format ATX possédant une forme plus propice à la circulation de l'air et rendant l'accès aux composants plus pratique ;

ATX : Le format ATX est une évolution du format Baby-AT. Il s'agit d'un format étudié pour améliorer l'ergonomie. Ainsi la disposition des connecteurs sur une carte mère ATX est prévue de manière à optimiser le branchement des périphériques (les connecteurs IDE sont par exemple situés du côté des disques). D'autre part, les composants de la carte mère sont orientés parallèlement, de manière à permettre une meilleure

évacuation de la chaleur ;

BTX : Le format BTX (Balanced Technology eXtended), porté par la société Intel, est un format prévu pour apporter quelques améliorations de l'agencement des composants afin d'optimiser la circulation de l'air et de permettre une optimisation acoustique et thermique. Les différents connecteurs (connecteurs de mémoire, connecteurs d'extension) sont ainsi alignés parallèlement, dans le sens de circulation de l'air. Par ailleurs le microprocesseur est situé à l'avant du boîtier au niveau des entrées d'aération, où l'air est le plus frais

b- Composants intégrés dans la carte mère

La carte mère contient un certain nombre d'éléments embarqués, c'est-à-dire intégrés sur son circuit imprimé :

  • Le chipset, circuit qui contrôle la majorité des ressources (interface de bus du processeur, mémoire cache et mémoire vive, slots d'extension,...),
  • L'horloge et la pile du CMOS,
  • Le BIOS,
  • Le bus système et les bus d'extension.

En outre, les cartes mères récentes embarquent généralement un certain nombre de périphériques multimédia et réseau pouvant être désactivés :

  • carte réseau intégrée ;
  • carte graphique intégrée ;
  • carte son intégrée ;
  • contrôleurs de disques durs évolués. Le chipset

Le chipset (traduisez jeu de composants ou jeu de circuits) est un circuit électronique chargé de coordonner les échanges de données entre les divers composants de l'ordinateur (processeur, mémoire...). Dans la mesure où le chipset est intégré à la carte mère, il est important de choisir une carte mère intégrant un chipset récent afin de maximiser les possibilités d'évolutivité de l'ordinateur.

L'horloge et la pile du CMOS

L'horloge temps réel (notée RTC, pour Real Time Clock) est un circuit chargé de la synchronisation des signaux du système. Elle est constituée d'un cristal qui, en vibrant, donne des impulsions (appelés tops d'horloge) afin de cadencer le système. On appelle fréquence de l'horloge (exprimée en MHz) le nombre de vibrations du cristal par seconde, c'est-à-dire le nombre de tops d'horloge émis par seconde. Plus la fréquence est élevée, plus le système peut traiter d'informations.

Lorsque l'ordinateur est mis hors tension, l'alimentation cesse de fournir du courant à la carte mère. Or, lorsque l'ordinateur est rebranché, le système est toujours à l'heure. Un circuit électronique, appelé CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor, parfois appelé BIOS CMOS), conserve en effet certaines informations sur le système, telles que l'heure, la date système et quelques paramètres essentiels du système.



Le CMOS est continuellement alimenté par une pile (au format pile bouton) ou une batterie située sur la carte mère. Ainsi, les informations sur le matériel installé dans l'ordinateur (comme par exemple le nombre de pistes, de secteurs de chaque disque dur) sont conservées dans le CMOS. Dans la mesure où le CMOS est une mémoire lente, certains systèmes recopient parfois le contenu du CMOS dans la RAM (mémoire rapide), le terme de « memory shadow » est employé pour décrire ce processus de copie en mémoire vive.

Lorsque l'heure du système est régulièrement réinitialisée, ou que l'horloge prend du retard, il suffit généralement d'en changer la pile !

Le BIOS

Le BIOS (Basic Input/Output System) est le programme basique servant d'interface entre le système d'exploitation et la carte mère. Le BIOS est stocké dans une ROM (mémoire morte, c'est-à-dire une mémoire en lecture seule), ainsi il utilise les données contenues dans le CMOS pour connaître la configuration matérielle du système.

Le support de processeur

Le processeur (aussi appelé microprocesseur) est le cerveau de l'ordinateur. Il exécute les instructions des programmes grâce à un jeu d'instructions. Le processeur est caractérisé par sa fréquence, c'est-à-dire la cadence à laquelle il exécute les instructions. Ainsi, un processeur cadencé à 800 MHz effectuera grossièrement 800 millions d'opérations par seconde.

La carte mère possède un emplacement (parfois plusieurs dans le cas de cartes mères multi-processeurs) pour accueillir le processeur, appelé support de processeur. On distingue deux catégories de supports :

  • Slot (en français fente) : il s'agit d'un connecteur rectangulaire dans lequel on enfiche le processeur verticalement
  • Socket (en français embase) : il s'agit d'un connecteur carré possédant un grand nombre de petits connecteurs sur lequel le processeur vient directement s'enficher

Les connecteurs de mémoire vive

Les connecteurs d'extension (en anglais slots) sont des réceptacles dans lesquels il est possible d'insérer des cartes d'extension, c'est-à-dire des cartes offrant de nouvelles fonctionnalités ou de meilleures performances à l'ordinateur. Il existe plusieurs sortes de connecteurs

Les connecteurs d'entrée-sortie

La carte mère possède un certain nombre de connecteurs d'entrées-sorties regroupés sur le « panneau arrière ».

 Fig. 5 : Les connecteurs d'entrée/sortie

La plupart des cartes mères proposent les connecteurs suivants :

  • Port série, permettant de connecter de vieux périphériques ;
  • Port parallèle, permettant notamment de connecter de vieilles imprimantes ;
  • Ports USB (1.1, bas débit, ou 2.0, haut débit), permettant de connecter des périphériques plus récents ;
  • Connecteur RJ45 (appelés LAN ou port Ethernet) permettant de connecter l'ordinateur à un réseau. Il correspond à une carte réseau intégrée à la carte mère ;
  • Connecteur VGA (appelé SUB-D15), permettant de connecter un écran. Ce connecteur correspond à la carte graphique intégrée ;
  • Prises audio (entrée Line-In, sortie Line-Out et microphone), permettant de connecter des enceintes acoustiques ou une chaîne hi fi, ainsi qu'un microphone. Ce connecteur correspond à la carte son intégrée.

Donc la carte mère est une plaque électronique ou sont installé les déférentes composante essentielle de l'ordinateur (Processeur, mémoire, connecteurs ...) .Ces composantes peuvent communiquer et échanger des données entre eux, cette opération ce fait à l'aides des bus (outils de transport des données entre les déférentes composantes de l'ordinateur) par exemple : échange de données entre le micro-processeur et le carte mère, et les autre périphériques.

3- Introduction à la notion de bus

Les bus ont pour but de réduire le nombre de « voies » nécessaires à la communication des différents composants, en mutualisant les communications sur une seule voie de données. C'est la raison pour laquelle la métaphore d'« autoroute de données » est parfois utilisée.

Les bus ont pour but de réduire le nombre de « voies » nécessaires à la communication des différents composants, en mutualisant les communications sur une seule voie de données. C'est la raison pour laquelle la métaphore d'« autoroute de données » est parfois utilisée.

Fig.5: Architecture des bus

3.1-Caractéristiques d'un bus

Un bus est caractérisé par le volume d'informations transmises simultanément. Ce volume, exprimé en bits, correspond au nombre de lignes physiques sur lesquelles les données sont envoyées de manière simultanée. Une nappe de 32 fils permet ainsi de transmettre 32 bits en parallèle. On parle ainsi de « largeur » pour désigner le nombre de bits qu'un bus peut transmettre simultanément.



D'autre part, la vitesse du bus est également définie par sa fréquence (exprimée en Hertz), c'est-à-dire le nombre de paquets de données envoyés ou reçus par seconde. On parle de cycle pour désigner chaque envoi ou réception de données.

4- Le Processeur 4.1- Présentation

Le processeur (CPU, pour Central Processing Unit, soit Unité Centrale de Traitement) est le cerveau de l'ordinateur. Il permet de manipuler des informations numériques, c'est-à-dire des informations codées sous forme binaire, et d'exécuter les instructions stockées en mémoire.

Le premier microprocesseur (Intel 4004) a été inventé en 1971. Il s'agissait d'une unité de calcul de 4 bits, cadencé à 108 kHz. Depuis, la puissance des microprocesseurs augmente exponentiellement. Quels sont donc ces petits morceaux de silicium qui dirigent nos ordinateurs

4.2- Fonctionnement

Le processeur (noté CPU, pour Central Processing Unit) est un circuit électronique cadencé au rythme d'une horloge interne, grâce à un cristal de quartz qui, soumis à un courant électrique, envoie des impulsions, appelées « top ». La fréquence d'horloge (appelée également cycle, correspondant au nombre d'impulsions par seconde, s'exprime en Hertz (Hz). Ainsi, un ordinateur à 200 MHz possède une horloge envoyant 200 000 000 de battements par seconde. La fréquence d'horloge est généralement un multiple de la fréquence du système (FSB, Front-Side Bus), c'est-à-dire un multiple de la fréquence de la carte mère

A chaque top d'horloge le processeur exécute une action, correspondant à une instruction ou une partie d'instruction. L'indicateur appelé CPI (Cycles Par Instruction) permet de représenter le nombre moyen de cycles d’horloge nécessaire à l’exécution d’une instruction sur un microprocesseur

La puissance du processeur peut ainsi être caractérisée par le nombre d'instructions qu'il est capable de traiter par seconde. L'unité utilisée est le MIPS (Millions d'Instructions Par Seconde) correspondant à la fréquence du processeur que divise le CPI.

4.3- Instructions

Une instruction est l'opération élémentaire que le processeur peut accomplir. Les instructions sont stockées dans la mémoire principale, en vue d'être traitée par le processeur.

Les instructions peuvent être classées en catégories dont les principales sont :

  • Accès à la mémoire : des accès à la mémoire ou transferts de données entre registres.
  • Opérations arithmétiques : opérations telles que les additions, soustractions, divisions ou multiplication.
  • Opérations logiques : opérations ET, OU, NON, NON, VRAI, FAUX
  • Contrôle : contrôles de séquence, branchements conditionnels, etc.

Fig.6 : Le Processeur

4.4 - Les Registres

Lorsque le processeur exécute des instructions, les données sont temporairement stockées dans de petites mémoires rapides de 8, 16, 32 ou 64 bits que l'on appelle registres. Suivant le type de processeur le nombre global de registres peut varier d'une dizaine à plusieurs centaines. Les registres principaux sont :

  • le registre accumulateur (ACC), stockant les résultats des opérations arithmétiques et logiques ;
  • le registre d'état (PSW, Processor Status Word), permettant de stocker des indicateurs sur l'état du système (retenue, dépassement, etc.) ;
  • le registre instruction (RI), contenant l'instruction en cours de traitement ;
  • le compteur ordinal (CO ou PC pour Program Counter), contenant l'adresse de la prochaine instruction à traiter ;
  • le registre tampon, stockant temporairement une donnée provenant de la mémoire.

4.5-Les Signaux de commande

Les signaux de commande sont des signaux électriques permettant d'orchestrer les différentes unités du processeur participant à l'exécution d'une instruction. Les signaux de commandes sont distribués grâce à un élément appelé séquenceur. Le signal Read / Write, en français lecture / écriture, permet par exemple de signaler à la mémoire que le processeur désire lire ou écrire une information

4.6- Unités fonctionnelles d'un processeur

Le processeur est constitué d'un ensemble d'unités fonctionnelles reliées entre elles. L'architecture d'un microprocesseur est très variable d'une architecture à une autre, cependant les principaux éléments d'un microprocesseur sont les suivants :

1- Une unité d'instruction (ou unité de commande, en anglais control unit) qui lit les données arrivant, les décode puis les envoie à l'unité d'exécution ; L'unité d'instruction est notamment constituée des éléments suivants :



  1. Séquenceur (ou bloc logique de commande) chargé de synchroniser l'exécution des instructions au rythme d'une horloge. Il est ainsi chargé de l'envoi des signaux de commande
  2. compteur ordinal contenant l'adresse de l'instruction en cours
  3. registre d'instruction contenant l'instruction suivante.

2- Une unité d'exécution (ou unité de traitement), qui accomplit les tâches que lui a données l'unité d'instruction. L'unité d'exécution est notamment composée des éléments suivants :

3- L'unité arithmétique et logique (notée UAL ou en anglais ALU pour Arithmetical and Logical Unit). L'UAL assure les fonctions basiques de calcul arithmétique et les opérations logiques (ET, OU, Ou exclusif, etc.) ;

  1. L'unité de virgule flottante (notée FPU, pour Floating Point Unit), qui accomplit les calculs complexes non entiers que ne peut réaliser l'unité arithmétique et logique.



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