Support de Cours générale d’initiation à l’Informatique

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Fichiers de configuration

?

Systèmes de fichiers o FAT o NTFS

?

Etude de la base de registre

Mémoire 

Taille moyenne 

Temps d'accès 

Registre des mémoires

 < 100 octets

 1 cycle (qq nano-secondes)

Mémoire cache

 Quelques kilo-octets

 1 à 10 cycles

Mémoire centrale

 Plusieurs méga-octets

 5 à 20 cycles

Mémoire de masse

 Plusieurs dizaine de Giga-octets

 10 à 50 ms

DECIMAL 

BINAIRE 

OCTAL 

HEXADECIMAL 

0 

0 

0 

0 

1 

01 

1 

1 

2 

10 

2 

2 

                           3 

4 

100 

4 

4 

5 

101 

5 

5 

6 

110 

6 

6 

7 

111 

7 

7 

                      8                             1000                        10          

                           8 

                      9                             1001                        11          

                           9 

10 

1010 

12 

A 

                     11                            1011                        13          

                           B 

12 

1100 

14 

C 

13 

1101 

15 

D 

14 

1110 

16 

E 

15 

1111 

17 

F 

16 

10000 

20 

10 

17 

10001 

21 

11 

Binaire 

Hexadécimal 

Décimal 

1001 

9 

9 

101101 

2D 

45 

11110111 

F7 

247 

Données non numériques

Pour permettre la manipulation, l’échange et le stockage de fichier texte, il faut les coder sous un format universel qui peut être reconnu par tous les ordinateurs. Le codage des caractères alphanumériques se fait par une table de correspondance propre à chaque code utilisé : 

-  BCD (Binary Coded Decimal) : le caractère est codé sur 6 bits 

-  ASCII (American Standard Code for Information Interchange) : le caractère est codé sur 7 bits 

-  EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Internal Code) : le caractère est codé sur 8 bits  - UNICODE : Le caractère est codé sur 16 bits (soit 65536 combinaisons possible); il permet de traiter des textes écrits aussi bien en hiéroglyphes qu’en français. 

Entier positif 

Conversion d’une base à l’autre: 

décimal à binaire

La conversion se fait par divisions entières successives par 2. L’arrêt se fait à un quotient nul.

Le nombre binaire est obtenu en lisant le reste, du dernier au premier. 

Ex : 25 

25 / 2 = 12 reste 1 

12 / 2 = 6 reste 0 

6 / 2 = 3 reste 0 

3 / 2 = 1 reste 1  1 / 2 = 0 reste 1 

donc 25(10) = 11001 (2)  (NB : 25 en base 10 équivaut a 11001 en base 2) 

octal à décimal

La conversion se réduit à une addition de puissance de 8 (ou 16). 

décimal à octal

octal (ou hexadécimal) à binaire

La conversion correspond à un éclatement de chaque chiffre octal (ou hexa) en son équivalent binaire sur 3 (ou 4) bits. Ex : 

7(8) = 111(2) car 1(8) = 001(2) et 7(8) = 111(2) A(16) = 1010(2) car 2(16) = 10(2) et A(16) = 1010(2) 

binaire à octal (ou hexadécimal) 

On effectue un remplacement de droite à

Ex : 

01101(2) = 55(8) = 2D(16) 

Nombre fractionnaire  Changement de base : 

binaire à décimal 

On additionne les puissances de 2. 

x : 0,01 (2) = 0 * 2e - 1 + 1 * 2e - 2 = 0,25(10) décimal à binaire 

La conversion s’effectue par des multiplications successives par 2, de nombres purement fractionnaires. On s’arrête dès que l’on obtient une partie fractionnaire nulle. Le résultat est obtenu en lisant les parties entières de la première vers la dernière. 

Ex : 0,125 * 2 = 0,250 = 0 + 0,250 

0,25 * 2 = 0,50 = 0 + 0,50  0,5 * 2 = 1,0 = 1 + 0,0  on lit donc de haut en bas 0,125(10) = 0,001(2) 

Nombres fractionnaires à virgule fixe 

Les nombres sont traités comme des entiers avec une virgule virtuelle gérée par le programmeur ; le problème est la gestion de la place de la virgule au cours des opérations ce qui rend son traitement très difficile et le résultat peu précis. 

Protection contre les erreurs 

Avec l'augmentation constante des vitesses et des taux de transfert, il a fallut sans cesse perfectionner les algorithmes de vérification de l'intégrité des données transmises. On recense plusieurs type de codes vérificateurs mais les principaux sont les suivants : 

Codes autocorrecteurs : La double parité est un contrôle double du code mais seul un nombre impair d’erreur est possible à détecter. 

Le code de Hamming est basé sur les tests de parité et ne permet de corriger qu’un bit en erreur. On peut aussi l’utiliser dans le cas d’erreurs multiples sur une séquence de bits en arrangeant le message de façon matricielle. 

Détection d’erreurs groupées : CRC (Cyclique Redondan

101101 = 1+x2+x3+x5 

Ce sont ces types de détection d’erreur que l’on utilise aujourd’hui car ce sont de loin les plus performants. 

ELEMENTS DE LOGIQUE 

Certaines des fonctions accomplies par l'ordinateur peuvent être obtenues avec d'autres circuits. Cette technique s'appelle "logique cablee" 

Les opérateurs :

Le micro-ordinateur, ou plus exeactement l'un de ses composants, l'UC (unité centrale) peut accomplir aussi bien des opérations arithmétiques que des opérations logiques. 

Les opérations sont surtout utilisées pour comparer des données entre elles et déclencher, à partir du rés

Par exemple, on peut insérer dans un programme calculant la feuille de paie, un système de contrôle du nom qui se présente; Si ce nom est FIN, la machine doit en aviser l'opérateur et mettre fin au programme. 

Dans l'éxécution d'un calcul arithmétique normal, nous pouvons distinguer trois entités fondamentales : 

1- Les opérandes : nombres sur lesquels on effectue l'opération.  2- L'opérateur : symbole indiquant l'opération à accomplir  3- Le résultat : nombre associé par l'opérateur aux opérandes. 

Les opérateurs logiques :

Prenons l'exemple des feux de circulation. 

Il y a quatre situations possibles : 

1-  feux éteints 

2-  feu rouge 

3-  feu orange 

4-  feu vert 

A la question : "Quel est l'état des feux de circulation ?", la réponse est nécessairement l'une des quatre situations énumérées plus haut. 

Soit : éteint OU rouge OU orange OU vert 

Le mot OU est un opérateur logique. Le symbole est OU. 

On peut donc exprimer les quatre situations possibles de la façon suivante :  état des feux de circulation : 1 OU 2 OU 3 OU 4 

Question : "Quand une voiture a-t-elle le droit de passer ?" 

Réponse :  "Feux éteints OU feu vert." 

On peut traduire symboliquement la réponse par : 

PASSEZ = 1 OU 4 

En réalité, l'expression 1 OU 4 n'est pas suffisante puisque si les feux sont éteints, il faut encore s'assurer que la voie est libre. La réponse complète est donc :  PASSEZ = feu vert OU feux éteints ET voie libre  Considérons cette dernière condition. 

Le mot ET signifie qu'on doit avoir simultanément les deux situations :  feux éteints et voie libre 

C'est un  nouvel opérateur logique que l'on symbolise par ET. 

En attribuant le chiffre 5 à la condition voie libre, on aura : 

PASSEZ = 4 OU 1 ET 5 

Mais cette expression est susceptible de deux interprétations :  a) PASSEZ = (4 OU 1) ET 5 

b) PASSEZ = 4 OU (1 ET 5) 

L'expression a) signifie que le passage est autorisé s

C'est une interprétation erronée contrairement à l'expression b) qui est correcte. 

Il est donc indispensable d'utiliser correctement les parenthèses, exactement comme dans les formules algébriques. 

Les opérateurs ET / OU s'appliquent à deux éléments d'un ensemble quelconque. 

suivantes : 

A B 

1 1 

1 0 

0 1 

0 0 

En faisant appel aux opérateurs ET/OU, nous obtenons : 

A    B            A ET B            A OU B 

1 1                1                        1 

1 0                0                        1 

0 1                0                        1 

0 0                0                        0 

Introduisons maintenant un nouvel opérateur : OU exclusif, OUX (XOR en anglais). cet opérateur est équivalent à OU sauf dans le cas où A=1 et B=1 où il donne 0 comme résultat. 

En d'autres termes, OUX n'équivaut à 1 que si l'un seulement de A ou de B a pour valeur 1. La table de vérité de cet opérateur est par conséquent : 

A    B            A OUX B 

1 1                    0 

1 0                    1 

0 1                    1 

0 0                    0 

Le dernier des opérateurs est le NON (NOT en anglais). Il s'applique à un seul opérateur avec un sens complémentaire. Il remplace donc le symbole 1 par 0 et réciproquement. 

A            NON A 

1 0 

0 1 

On peut également appliquer les opérateurs logiques à des nombres binaires à plusieurs chiffres.  Si nous prenons : 

A = 01101  B = 10011 

on a : 

NON A = 10010 

NON B = 01100 

A ET B = 00001 

A OU B = 11111 

A OUX B = 11110 

La logique cablée 

Les opérateurs logiques peuvent s'appliquer aux signaux électriques de la même manière qu'ils s'appliquent aux symboles 0 et 1 (signaux électriques numériques). 

L'opération qui permet d'obtenir le signal A ET B est effectué par des circuits numériques spécialisés que l'on appelle les circuits logiques. 

Il faut donc construire un appareil particulier renfermant un circuit pour chacune des fonctions logiques dont on a besoin. 

Concevoir un circuit, c'est relier électriquement entre eux un certain nombre de composants. On obtient ainsi un circuit intégré. 

Cette opération de connexion s'appelle un câblage et le circuit prend alors le nom de logique cablée. 

Les opérateurs logiques peuvent s'appliquer sur des nombres quelque soit la base concernée. 

b.Le disque dur (HDD)

? Mécanisme et fonctionnement

Les disques durs 

Un disque magnétique est constitué par une plaque métallique (aluminium) circulaire, recouverte d’une mince couche d’oxyde de fer. L’information est enregistrée sur la surface de ce disque, le long de pistes concentriques de quelques microns de largeur. La capacité d’une piste varie d’un modèle à l’autre, cependant sur un même disque elle est constante pour toutes les pistes concentriques, ce qui implique une densité d’enregistrement variable. Chaque piste est divisée en secteurs. 

Dans certains systèmes il y a plusieurs disques superposés et regroupés autour d’un axe. Dans ce cas les disques sont séparés par un espace de quelques millimètres qui permet le passage du mécanisme pour effectuer le lecture et l’écriture. 

Caractéristiques d’un disque : 

-  Format (pouces) : 3,5  5,25  

-  Capacité formatée (Go) : 9 Go,  36 Go, 120 Go

-  Nombre de plateaux : 2, 3, 4  

-  Nombre de cylindres : plusieurs milliers  - Nombre de tête : 4, 6,.. 

-  Taille de la mémoire tampon (ko) : 96ko 512ko   - Temps d’accès moyen (ms) : 10-15ms 

-  Vitesse de rotation (rpm) : 7000 - 10000 rpm 

-  Technique d’enregistrement : RLL, PRML 

-  Densité d’enregistrement (bpi) :  env 100000 bpi  -

L'ESPACE DE STOCKAGE (TAILLE) 

L'espace de stockage offert par un disque dur est indiscutablement le critère de choix numéro 1. Il se mesure en Go (Gigaoctets), 1 Go étant égal dans la nomenclature utilisée par les constructeurs à 1000 Mo alors qu'en réalité 1 Go équivaut à 1024 Mo pour votre oridinateur.

Ceci étant dit, sachez que la taille standard des disques varie actuellement entre 80 et 500 Go et que celle-ci est en constante augmentation. Nous pensons que pour une utilisation standard un disque de 160 Go est génÃ

LA VITESSE

Pour mesurer la rapidité d'un disque dur on utilise deux indicateurs : Sa vitesse et le type

? Interface de connexion ou type de disque

? Petit notion sur le RAID

Le système RAID 

Le système RAID est un système à tolérance de pannes. Il permet de regrouper plusieurs disques pour n’en former qu’un seul. Ceci améliore la fiabilité car il faudrait que plusieurs disques tombent en panne en même temps pour que des données soit perdues. 

Il existe plusieurs niveaux de RAID mais les plus souvent retenus sont le RAID 0, le RAID 1 et le RAID 5. 

Lorsqu’

RAID 0  ( RAID 0 n’est pas un système à tolérance de pannes, il améliore seulement le taux de transfert !) 

Les informations sont réparties sur plusieurs disques sans aucun contrôle de parité. Il faut au minimum 2 disques 

Avantage : très bonnes performances puisque l’information est découpée sur plusieurs disques. Les disques vont traiter indépendamment et pratiquement en parallèle leur morceau de donnée avant de le transmettre au bus. 

RAID 1 

Il existe deux techniques du RAID 1 : le mirroring et le duplexing. Dans le premier cas, on utilise un contrôleur et dans le second on utilise deux contrôleurs. Mais le principe de base de ces deux techniques est de faire la copie exacte du premier disque sur le second. De ce fait, on se retrouve avec deux disques parfaitement identiques. Il faut un nombre de disques pair, deux au minimum. 

Avantage: gain en sécurité. Si un disque lâche, on a toujours le second qui prend la main jusqu'à réparation du premier. Il est possible de recopier les informations du second disque sur le premier, même en cours de fonctionnement du serveur. Bien entendu les performances du serveur seront plus faibles pendant la recopie du disque. 

Inconvénient: puisqu’il faut absolument une paire de disque, la solution est chère.

Puisqu’avec deux  disques de 2Gbytes, on n’aura que 2Gbytes de capacité disque utilisable. 

Raid 5 

C’est une technique qui ressemble au RAID 0 mais la grande différence est que cette fois, il y a un contrôle de parité. Les données sont donc toujours réparties sur tous les disques. Il y a en plus un calcul de parité qui ce fait à l’écriture et la lecture des donnés. Cette parité est aussi répartie sur tous les disques. Il faut au minimum 3 disques. 

Avantage : Si un disque tombe en panne, grâce au contrôle de parité on peu le remplacer et reconstruire les données plus ou moins rapidement selon la qualité du contrôleur. C’est aussi une solution moins chère que le RAID 1 car la capacité de stockage est de N disques - 1, soit au minimum  66%. C’est une solution très intéressante lorsqu’on a beaucoup de disques. 

Inconvénient : Le temps de reconstruction des données peut être assez lent. Il faut à chaque fois recalculer la parité des données. 

Pour tous ces niveaux de RAID, on peut utiliser un contrôleur standard ou un contrôleur RAID. 

Contrôleur RAID : La gestion est effectuée par le matériel: il y a un processeur dédié et de la mémoire sur le contrôleur pour gérer le RAID. 

Cette solution est totalement indépendante du système d’exploitation. Elle est très rapide mais malheureusement son prix est encore élevé. 

b.   La disquette (FDD)

c.    Le stockage optique

? Le CDROM

? Le CD-R et CD-RW

? Le DVD

d.   Les autres unités de stockages

? LA BANDE MAGNETIQUE

? LA CLE USB

D. Les bus systèmes

? Les bus processeurs

? Les bus d’adresses

Unités d’entrée-sortie 

Elles permettent de transférer des informations entre l’unité centrale et les périphériques qui composent l’ordinateur. Les plus courantes sont : 

•    le bus 

•    le DMA (Direct Memory Access) 

•    le canal 

Le bus 

Le bus n'est rien d'autre au fond qu'un simple câble de n lignes qui permet de faire passer des données du processeur à la

Le bus permet de véhiculer tous les signaux entre l’Unité Centrale et les périphériques. On peut le décomposer en trois grands groupes principaux qui sont : 

Le bus de données qui sert a transporter l’information proprement dite et qui est constitué, pour les processeurs les plus récents, de 32 voir 64 lignes parallèles. 

Le bus d’adresse qui permet d’identifier la case mémoire concernée par l’opération en cours (lecture ou écriture) qui est lui aussi de 32 voir 64 lignes parallèles. 

Le bus de commande qui détermine le type d’opération a effectuer (lecture, écriture, sélection du composant, etc.). 

En regard des vitesses de fonctionnement des processeurs actuels, celle des périphériques est bien inférieure. C’est pourquoi le bus est divisé au moins en trois sections ; l’une rapide dessert l’intérieur de l’Unité Centrale (mémoire cache, ), la seconde ,appelée bus local interface les périphériques du voisinage immédiat (vidéo, disque dur, ..) et la dernière connecte les périphériques les plus lents (carte son, clavier, ). Le bus est donc divisé en cycles, généralement un multiple de la fréquence d’horloge du processeur, ce qui exige une synchronisation précise et parfaite. 

Chaque périphérique doit être relié à un bus ou un canal par un contrôleur spécialisé et en plus il existe plusieurs types de contrôleurs de bus : 

Bus ISA (Industry Standard Architecture) : C'est le bus originel du PC qui se décline en version 8 bits ou 16 bits. Il permet au maximum un transfert de 8 Mégabits par seconde soit 1Mo/s ce qui est parfois suffisant pour certains périphériques comme les cartes réseaux. C'est l'architecture du bus du PC/AT. 

Bus VESA (VL-BUS) : La présence d’un bus local donna rapidement aux constructeurs l’envie de l’utiliser pour les périphériques demandant une grande vitesse de transfert. Il s’agit en premier lieu de l’affichage, dont les besoins croissent dans des proportions énormes avec l’adoption des interfaces graphiques telles que Windows et, dans une moindre mesure, des disques durs et des cartes réseau. Dans le cas d’un disque dur par exemple, il ne sert à rien de communiquer à une vitesse supérieure à celle du disque. Cependant, le problème peut être contourné en installant sur la carte d’interface du disque une quantité de mémoire servant de tampon. L’échange de données peut ainsi se faire à une vitesse maximale entre le processeur et le tampon, l’électronique de la carte se chargeant ensuite d’envoyer le contenu du tampon sur le disque pendant que le processeur fait autre chose. Un certain nombre de constructeurs ont développé leur propre bus local, incompatible avec les produits de marque différente. En revanche, certains se sont associés pour créer le standard VLSA (Video Electronic

Association) qui avait pour objet initial de permettre l’installation d’une carte d’affichage sur le bus local. 

Bus EISA (Extended Industry Standard Architecture) : C'est une évolution du bus ISA qui permet la reconnaissance automatique des périphériques connectés à ce bus. 

Bus VLB (VL-Bus) : C'est un bus 32 bits qui permet la technique du "bus mastering".Il nécessite 2 cycles d'horloge pour transférer un mot de 32 bits à 33 Mhz dont le débit peut varier de 66Mo/s à 105 Mo/s en mode VL-Bus 2 quant à lui est un bus 64 bits fonctionnant à 50 Mhz et autorisant un taux de tranfert de 320 Mo/s. 

Bus PCMCIA : C’est un bus développé principalement pour les portables. Ses performances sont relativement limitées. Sa largeur n’est que de 16 bits et sa vitesse ne dépasse pas 33 Mhz. Il ne possède que 26 lignes d’adresses, ce qui limite l’espace mémoire à 64 mégaoctets. Il n’autorise pas la prise de contrôle du bus par les périphériques. En revanche, il présente un certain nombre d’avantages, particulièrement intéressants dans le cas des ordinateurs portables. Le principal est la très petite taille des connecteurs et des cartes d’extension (format carte de crédit). De plus, c’est le seul qui autorise la connexion et la déconnexion des cartes d’extension sans couper l’alimentation de l’ordinateur.