Fondements de l'Informatique - Chapitre 1 - PDF

Guermah Bassma ---- [email protected] Année scolaire : 2024/2025 18/09/2024  Objectifs du cours L’élément du module « fondements de l’informatique » est composé de deux parties. → La première partie « Initiation à l’...

Guermah Bassma ---- [email protected] Année scolaire : 2024/2025 18/09/2024  Objectifs du cours L’élément du module « fondements de l’informatique » est composé de deux parties. → La première partie « Initiation à l’informatique » visant à comprendre l’architecture d’un système informatique, en commençant par le langage binaire et le codage de l’information, suivie par l’architecture et les composantes matérielles de l’ordinateur, les logiciels de base : systèmes d’exploitation et le système de gestion des fichiers, les commandes Ms-DOS et en terminant par l’analyse et le traitement de données sous EXCEL (notions de macros). → La deuxième partie c’est une « Introduction à python », visant à introduire et configurer python, à présenter le script de base python (types de donnés et variables), gestion des conditions et utilisation des boucles en python. Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 22  Plan du cours – Partie 1 Chapitre 1 : Codage et traitement des données - Histoire de l’informatique - Traitement des données - Codage des données Chapitre 2 : Fonctionnement et architecture matérielle des ordinateurs - Architecture de base d’un ordinateur. - Architecture de Von Neumann. - Architecture de Harvard. - Le fonctionnement et rôle des composants d’un ordinateur. Chapitre 3 : L’architecture logicielle – Logiciel de base - Le système d’exploitation - Exemple de système d’exploitation (Windows, Linux) - Système de gestion de fichiers et droits Chapitre 4 : L’architecture logicielle – Logiciel d’application - Traitement de texte avec Word - Manipulation de données et création de graphique sous Excel Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 33  Plan du cours – Partie 2 Chapitre 1 : Programmation et Langages. - Introduction - Evolution des langages (Langage machine, Langage d’assemblage, Langages évolués) - Transformation du code source (Compilation et Interprétation) - Notions principales de la programmation Chapitre 2 : Introduction & Installation Python Chapitre 3 : Script de base en python Chapitre 4 : Gestion des conditions en Python Chapitre 5 : Boucles en Python Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 44  Résultats Attendus À la fin de ce cours, les étudiants devraient être capables de : - CO1 : Comprendre le codage binaire, décimal, hexadécimal et ASCII. - CO2 : Comprendre le fonctionnement et l’architecture matérielle des ordinateurs. - CO3 : Comprendre le rôle et les composantes du système d’exploitation. - CO4 : Gérer les processus sur une machine. - CO5 : Comprendre le rôle et le fonctionnement des systèmes de gestion de fichiers. - CO6 : Gérer les fichiers avec l'invite de commande (commandes Ms-DOS). - CO7 : Maitriser le traitement de texte et l’analyse des données avec Ms Word et Ms Excel. - CO8 : Maitriser les concepts de base de python Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 55  Organisation du module Volume Horaire : 18 H du cours / 9 séances. 22 H du TP-TD / 11 séances. Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 66  Evaluation du module L’évaluation : Note finale = 25% Note Contrôle(s) + 25% (Quizz + Présence + Assiduité + participation) + 50% Note Examen Final Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 77  Chapitre 1 Codage et Traitement de l’Information Bassma Guermah 18/09/2024 Fondements de l’Informatique 8  Chapitre 1 - Ce qu'il faudra retenir Qu’est ce que l’informatique ? Son évolution, ses perspectives. Traitement et codage des données : - Traitement de l’information - Codage en général : le pourquoi - Codage des nombres entiers - Codage des nombres réels - Codage des caractères : code ASCII Numération : - Les bases décimale, binaire et hexadécimale - Conversion base quelconque -> Décimal - Conversion base quelconque -> Binaire - Conversion Binaire -> Héxadécimal Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 99  Partie 1 Histoire de l’informatique Bassma Guermah 18/09/2024 Fondements de l’Informatique 10  Introduction C'est quoi l’Informatique Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 11  Introduction Informatique ❑ Contraction de INFORmation et autoMATIQUE. ❑ L'informatique désigne l'automatisation du traitement de l'information par un système, concret (machine) ou abstrait. ❑ L'informatique désigne l'ensemble des sciences et techniques en rapport avec le traitement de l'information. 12 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 12  Introduction L’information est le support formel d’un élément de connaissance humaine susceptible d’être représentée à l’aide de Ordinateur conventions (codages) afin d’être Information conservée, traitée ou communiquée. - Equipement informatique permettant de traiter des informations selon des Informatique procédures. - Machine capable d’effectuer automatiquement des opérations arithmétiques et logiques à partir de programmes définissant la séquence de Une donnée est la représentation ces opérations » d’une information sous une - Un ordinateur est une machine forme conventionnelle (codée) capable d'effectuer toute sorte Donnée destinée à faciliter son d'opération et de traitement tel que des traitement. calculs, traitement de textes et d'images par exemple. 13 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 13  Introduction – Histoire de l’Informatique Pour comprendre l’informatique et l'architecture d'un ordinateur d'aujourd'hui, il faut comprendre leur évolution et comment ont fonctionné leurs ancêtres, et par quelles évolutions on est parvenu à l'architecture moderne des ordinateurs !!! 14 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 14  Histoire de l’Informatique Selon l'Académie française l’histoire de l’informatique est la science du traitement rationnel, notamment par machines automatiques, de l'information considérée comme le support des connaissances humaines et des communications dans les domaines techniques, économiques et sociaux ». → Sciences et Technologies de l’Information et de Communication (STIC) 15 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 15  Histoire de l’Informatique Machines automatiques Science capables de mettre en œuvre les des théories et des modèles méthodes rationnelles Informatique Information Traitement rationnel Texte, image, son, … représentés l’utilisation des méthodes sous une forme compréhensible précises et fondées par la machine 16 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 16  Histoire de l’Informatique  Depuis des milliers d’années, l’homme a créé et utilisé des outils l’aidant à calculer.  Au départ, la plupart des sociétés ont sans doute utilisé la main, ainsi que d’autres parties du corps, comme auxiliaires de calcul.  Puis apparurent les entassements de cailloux, de coquillages pour faire le calcul. → Il est intéressant de remarquer que le mot « calcul » provient du mot latin, calculi qui signifiait « cailloux ». 17 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 17  Histoire de l’Informatique  Le premier exemple d’outil plus complexe est l’abaque (nom donné à tout instrument mécanique plan facilitant le calcul), qui connut diverses formes.  Vers 1617, John Napier invente une sorte d’abaque perfectionné (Le boulier : Abaque formé d’un cadre rectangulaire muni de tiges sur lesquelles coulissent des boules). Abaque boulier 18 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 18  Histoire de l’Informatique  Exemple : 6 3 0 2 7 1 5 4 0 8 19 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 19  Histoire de l’Informatique  Exercices : 0 6 0 0 2 8 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 3 68 0 20 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 20  Histoire de l’Informatique  En 1623, Wilhelm Schickard invente une « horloge calculante » destinée à calculer les éphémérides.  1642-1644, Balaise Pascal invente, construit et commercialise une machine arithmétique « la Pascaline » capable d’additionner et de soustraire des nombres de huit chiffres, utilisant des roues dentées. → La première machine mécanique et automatique de calcul → Fait addition et soustraction seulement Pascaline 21 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 21  Histoire de l’Informatique  En 1673, le grand mathématicien et philosophe Leibniz s’inspire de la pascaline et la perfectionne pour la rendre capable d’effectuer des multiplications, des divisions et des racines carrées, par un système de roues à cliquet servant de « mémoire ». LeStep Reckoner 22 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 22  Histoire de l’Informatique -  En 1801, Joseph-Marie Jacquard crée les métiers à tisser automatiques, qui utilisent des « programmes » sous forme de cartes perforées, pour commander le tissage de motifs sur les métiers à tisser. - On peut considérer cette invention comme le début de la programmation. 23 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 23  Histoire de l’Informatique  En 1823, Charles Babbage commence à construire sa machine à différences (Une machine différentielle est une calculatrice mécanique automatique faite pour classifier des polynômes), inspiré par le métier à tisser de Jacquard. - Babbage caresse l'idée de cette machine depuis 1812 mais la construction n’a été faite qu’à 1991. Machine analytique de Charles Babbage 24 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 24  Histoire de l’Informatique  En 1854, George Boole publie un article sur la logique binaire.  En 1890, Herman Hollerith utilise une machine à cartes perforées pour le dépouillement du recensement américain. Carte perforée Machine à cartes perforées 25 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 25  Histoire de l’Informatique  En 1936, Alan Mathison Turing présente le modèle des machines de Turing et construit (mathématiquement) la première machine universelle.  En 1940, Pour décrypter les messages de l'armée Allemande, les Anglais mettent au point sur le site de Bletchley Park les calculateurs Robinson et Colossus sous la direction du mathématicien Alan Turing. - Ce sont les premières machines qui intègrent les concepts d'arithmétique binaire, d'horloge interne, de mémoire tampon, d'opérateurs booléens, de sous-programmes et d'imprimantes. Tout ceci sera classé « Secret défense » jusqu'en 1975. 26 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 26  Histoire de l’Informatique  En 1941, Konrad Zuse fait fonctionner la première machine programmable pleinement automatique Z3 (ou Zuse 3), ce qui en ferait le premier ordinateur du monde.  Le Z3 fut détruit en 1944 par les bombardements alliés et servait à produire des calculs pour une usine aéronautique allemande. Zuse 3 27 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 27  Histoire de l’Informatique  En 1943 : - Création du ASCC Mark I (Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark I) à Harvard par Howard Aiken et son équipe, avec le soutien d’IBM (société d’Informatique fondée en 1911). C'est un énorme calculateur électromécanique (800 km de câbles) qui permet de faire 3 opérations sur 23 chiffres par seconde. - ASCC Mark I est très proche dans son principe de fonctionnement des plans de la machine analytique de Babbage. Le programme est lu depuis une bande de papier ; les données à traiter peuvent être lues depuis une autre bande de papier ou un lecteur de cartes. - L'ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) est créé par John W. Mauchly et John Presper Eckert. Son poids est de 30 tonnes pour des dimensions de 2,4 x 0,9 x 30,5 mètres occupant une surface de 67 mètres carrés. - Le principal inconvénient de l’ENIAC était sa programmation : elle était en effet uniquement programmable manuellement avec des commutateurs et des câbles à enficher. 28 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 28  Histoire de l’Informatique  En 1944, John Von Neumann a donné son nom à « l'architecture de von Neumann » utilisée dans la quasi-totalité des ordinateurs modernes. - L'architecture de von Neumann décompose l'ordinateur en 4 parties distinctes : 1. l'unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de traitement, qui effectue les opérations de base ; 2. l'unité de contrôle, qui est chargée du séquençage des opérations ; 3. la mémoire, qui contient à la fois les données et le programme qui indique à l'unité de contrôle quels calculs faire sur ces données. La mémoire se divise en mémoire vive (programmes et données en cours de fonctionnement) et mémoire de masse (programmes et données de base de la machine) 4. les dispositifs d'entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur. Clarifie le concept de programme et des données, tout deux stockés dans la mémoire 29 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 29  Histoire de l’Informatique  Selon l'architecture de von Neumann, les programmes sont enregistrés dans la mémoire de la machine. Ils peuvent comporter des boucles de calcul et des alternatives, contrairement aux programmes exécutés à partir de bandes perforées.  En 1945, Un papillon de nuit coincé dans les circuits bloque le fonctionnement du calculateur Mark. La mathématicienne Grace Murray Hopper décide alors que tout ce qui arrête le bon fonctionnement d'un programme s'appellera « bug ». 30 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 30  Histoire de l’Informatique  En 1951, Grace Murray Hopper conçoit le premier compilateur, nommé A-0 System. À partir de 1957, elle travaille pour IBM, où elle défend l'idée qu'un programme devrait pouvoir être écrit dans un langage proche de l'anglais plutôt que d'être calqué sur le langage machine. De cette idée naîtra le langage COBOL en 1959.  En 1954, Création du Fortran, premier langage de programmation implémenté sur un ordinateur. - IBM lance sur le marché le modèle 650, premier calculateur orienté calcul scientifique produit en grande série. Il coûtait un demi-million de dollars, occupait plusieurs mètres cubes et était doté d'une mémoire vive de 2 kilooctets. 31 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 31  Histoire de l’Informatique  Le 16 avril 1955, le professeur Jacques Perret de la faculté des lettres de l'université de Paris, invente le mot « ordinateur », à la demande d'IBM France.  En 1958, alors qu'il travaillait pour Texas Instrument, l'Américain Jack Kilby invente le premier circuit intégré, jetant ainsi les bases du matériel informatique moderne. - Cette découverte a valu à Kilby le prix Nobel de physique en 2000.  En 1962, Philippe Dreyfus invente le mot « informatique », mot-valise né de la contraction des mots « information » et « automatique ».  En 1963, Création de la souris par Douglas Engelbart. Le prototype de souris de Doug Engelbart 32 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 32  Histoire de l’Informatique  En 1966, l’informatique a été définie par l'Académie française comme la « science du traitement rationnel, notamment par machines automatiques, de l'information considérée comme le support des connaissances humaines et des communications dans les domaines techniques, économiques et sociaux ».  En 1967, une équipe d'ingénieurs d'IBM dirigée par Alan Shugart lance la disquette pour stocker les microprogrammes. Cette première disquette pouvait stocker 80 000 caractères, soit environ une journée de frappe d'une opératrice de saisie. - À la fin des années 1990, les disques compacts et Internet commencent à remplacer certains usages des disquettes. Au courant des années 2000, les clés USB et les cartes mémoires remplacent progressivement les autres usages des disquettes sur les nouveaux ordinateurs personnels. - En mars 2011, Sony, cesse la fabrication de disquettes. 33 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 33  Histoire de l’Informatique  Fin 1969, Début du réseau Arpanet, renommé plus tard Internet.  En 1971, le développement du microprocesseur 4004 d'Intel, de la taille d'un timbre, avec des performances équivalentes à celle de l'ENIAC (1943), qui occupait toute une pièce. Intel 4004 34 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 34  Histoire de l’Informatique  En 1973, Commercialisation du Micral, le premier micro-ordinateur. Il a été développé de 1972 à 1973 par R2E, jeune société Française dirigée par André Truong, mais c'est François Gernelle qui en est l'inventeur. - Cet ordinateur ne possédait ni clavier ni écran et était commandé par des interrupteurs.  En 1975, L'Altaïr 8800 du constructeur américain MITS est un micro-ordinateur basé sur le microprocesseur Intel 8080A vendu en kit électronique à quelques milliers d'exemplaires pour les particuliers. Altair 8800 35 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 35  Histoire de l’Informatique  En Avril 1975, La société Microsoft est fondée sous le nom original de Micro-Soft, par deux étudiants américains, Bill Gates et Paul Allen.  En 1976, Steve Jobs, Steve Wozniak, et Ronald Wayne fondent la société Apple. Et l’apparition du premier supercalculateur : le Cray I.  L'arrivée du Grid Compass 1101, en avril 1982, est une date importante, puisque c'est la première machine à proposer un concept d'écran « refermable ». - Vendu à 8150 dollars. c'est un véritable monstre de puissance et se targue de proposer un écran de 6 pouces affichant une définition de 320 x 240 px. À l'intérieur, on y trouvait un processeur Intel 8086 cadencé à 8 MHz et 256 Ko de mémoire vive. Grid Compass 36 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 36  Histoire de l’Informatique  En 1978, Roger Cray a partagé le principe de distribuer les calculs et les données sur différents processeurs → faire plusieurs choses en même temps (calcul parallèle). → Sortie du premier super-ordinateur parallèle, le Cray-1 avec 256 processeurs. 37 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 37  Histoire de l’Informatique  En 1985, Apparition du CD-ROM.  En 1989, Tim Berners-Lee invente le World Wide Web (WWW) pour que les chercheurs puissent partager les informations au sein du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire).  En 1994, le site de vente en ligne Amazon est fondé par Jeff Bezos.  En 1997, le développement par IBM d’un superordinateur spécialisé dans le jeu d'échecs « Deep Blue ». C'est la première fois qu'un ordinateur bat un champion du monde d'échecs.  En Septembre 1998, La société Google est fondée dans la Silicon Valley, en Californie, par Larry Page et Sergey Brin, créateurs du moteur de recherche Google. 38 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 38  Histoire de l’Informatique  En Janvier 2001, Wikipédia est crée par Jimmy Wales, elle est devenue un des 10 sites les plus consultés au monde. - Wikipédia est une encyclopédie numérique ouverte, libre, multilingue, consultable gratuitement sur internet et en évolution permanente grâce à de très nombreux contributeurs bénévoles.  En Février 2004, Mark Zuckerberg fonde « The Facebook ». L'inscription était alors limitée aux étudiants de l'université Harvard. - En 2018, Facebook compte plus de 2.2 milliards d'utilisateurs. 39 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 39  Histoire de l’Informatique  En 2005, Youtube est créé par Steve Chen, Chad Hurley et Jawed Karim, trois anciens employés de PayPal. Il est racheté par Google en octobre 2006.  En Mars 2006, Twitter est créé par Jack Dorsey, Evan Williams, Biz Stone et Noah Glass, et lancé le 13 juillet de la même année. Le service est rapidement devenu populaire, jusqu'à réunir plus de 500 millions d'utilisateurs dans le monde fin février 2012. - Au Janvier 2020, Twitter compte 353 millions d'utilisateurs actifs par mois; 40 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 40  Histoire de l’Informatique  En 2007, Apple entre dans le marché des téléphones portables avec la commercialisation de l'iPhone.  Le 3 avril 2010, Steve Jobs, président-directeur général d'Apple, présente sa dernière nouveauté : l'iPad 1. La tablette d'Apple est la plus vendue au monde. - L'écran tactile de la tablette remplace en quelque sorte la souris.  En Octobre 2010, Instagram est fondé et lancé par l'Américain Kevin Systrom et le Brésilien Michel Mike Krieger. Le 10 avril 2012, Facebook annonce l'acquisition d'Instagram pour environ un milliard de dollars américains. - Instagram revendique plus d'un milliard d'utilisateurs à travers le monde, dont 75 % d'utilisateurs en dehors des États-Unis, selon les chiffres officiels fournis en juin 2018. Fondements de l’Informatique 41 Bassma Guermah 41  Histoire de l’Informatique  En novembre 2017, IBM déclare avoir développé un ordinateur quantique capable de gérer 50 bits quantiques, ou qubits.  En mars 2018, Google a marqué les esprits en présentant Bristlecone, un processeur quantique avec 72 qubits. Ce type d'ordinateur gère les qubits au lieu des bits, ce qui permet d'aller beaucoup plus loin dans la capacité de traitement des ordinateurs en ajoutant une nouvelle dimension aux calculs. → Ces dix dernières années on a constaté une grande évolution de l’informatique qui s’est caractérisé par la création de nouveaux appareils en substitution ou en complément de ceux qui existent déjà. → Ces nouveaux appareils se caractérisent par leur aspect pratique et possède une capacité de stockage et de traitement de données plus efficace. 42 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 42  Histoire de l’Informatique – Résumé 43 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 43  Questions ? Révolution informatique → à quoi s’attendre dans un futur proche 44 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 44  Questions ? Merci de votre attention! 45 Bassma Guermah Fondements de l’Informatique 45