1 Historiques et évolution des ordinateurs. 2 Repères historiques Les premiers registres - Abaque:...
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1 Historiques et évolution des ordinateurs
1 Historiques et évolution des ordinateurs. 2 Repères historiques Les premiers registres - Abaque: première tablette à calculer en Mésopotamie - Boulier:
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1 Historiques et volution des ordinateurs
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2 Repres historiques Les premiers registres - Abaque: premire
tablette calculer en Msopotamie - Boulier: vers 3500 av. J.C en
Chine Pas damlioration jusquau 17me sicle. 1614: John Napier
(cosse) dcouvre les logarithmes: multiplications et la division
transformes en une successions dadditions.
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3 1620: mise en uvre de cette invention au moyen de la rgle
calcul. Les machines calculer 1623: machine de Schickard
(Allemagne): fonctionnement mcanique bas sur le principe de tiges
proportionnelles aux logarithmes des nombres impliqus dans ces
oprations.
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4 1643: Pascaline de Pascal (France): fonctionnement mcanique
systme de roues ergot. Additions + soustractions et faisait aussi
des reports
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5 1673: amlioration de la Pascaline par Leibniz (Allemagne).
Effectue les quatre oprations de base + extraction de racines
carres. Non construite faute de moyens financiers.
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6 Machines cartes perfores 1801: industrie de textile (France)
Jacquard et Falcon
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7 1887: Hollerith (USA) machine lire des cartes (CENSUS
MACHINE).
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8 Ordinateur primitif 1830: Charles Babbage machine diffrences-
utilise les principes de report de la Pascaline combins avec les
cartes perfores de Jacquard
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9 1834: Charles Babbage- machine analytique- systme de
numration dcimal; accepte des nombres de 50 chiffres; en rsultat,
un nombre de 100 chiffres (imprim; cartes perfores; courbe)- projet
non finalis. Cette machine runissait dj des fonctions automatiques
essentielles: mmoire- dispositifs de calcul- fonction de commande
et dentre- sortie
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10 La machine analytique de C. Babbage
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11 1930: L'Enigma et les Bombes Compose d'un clavier, de 26
lampes pour reprsenter l'alphabet et gnralement de 3 rotors,
l'nigma tait destine l'origine crypter des documents d'affaires.
1939 ABC par J. ATANASHOFF et Clifford BERRY. Ce calculateur, a t
le premier utiliser le systme binaire et tait capable de rsoudre
des quations 29 variables.
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12 1943 Harvard MARK 1 par H. AIKEN. Cette machine, construite
en collaboration avec IBM, utilise un principe inspir par les
travaux de C. BABBAGE. Compose de 765 299 lments, elle pesait 5
tonnes et avait besoin de plusieurs tonnes de glace par jour pour
la refroidir. Ses performances et sa fiabilit taient remarquables
mais elle ne pouvait effectuer aucun saut conditionnel.
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13 1946 ENIAC, par J. ECKERT et J. MAUCHLY (Electronic
Numerical Integrator and Computer) Command par l'arme par l'arme
des tats- Unis en 1943 pour effectuer les calculs de balistique, il
remplaait 200 personnes charges auparavant de calculer les tables
de tir.
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14 ENIAC pesait 30 tonnes
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15 Dispos en une sorte de U de 6 mtres de largeur par 12 mtres
de longueur
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16 1948: Manchester Mark 1 (ou Ferranti Mark I) ce prototype
est le premier disposer d'une unit de commande interne et suivre un
programme enregistr. C'est sur cette machine de 1300 tubes qu'est
utilise pour la premire fois la mmoire tubes Williams.
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17 1949: EDSAC, par Maurice WILKES (Electronic Delay Storage
Automatic Computer) Cet ordinateur numrique et lectronique est bas
sur l'architecture de J. Von NEUMANN. Compos de 3000 tubes et
consommant 30KW, il utilise une mmoire de type "lignes de retard
mercure". Il s'agit d'une machine parfaitement oprationnelle qui a
t construite dans un laboratoire de l'Universit de Cambridge en
Angleterre.
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18 1959: IBM 1401: Utilisant des transistors et des mmoire
tores de ferrite, fourni avec un gnrateur d'applications (RPG)
destin en faciliter l'utilisation, cet ordinateur a marqu une tape
dans l're de la comptabilit. L'imprimante (1403) associe tait d'une
rapidit exceptionnelle (600 lignes par minutes !). IBM avait tabl
sur un millier de ventes... plus de 12 000 exemplaires seront
vendus
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19 1964: IBM System/360: Alors que tous ses ordinateurs
utilisaient des architectures et logiciels incompatibles entre eux,
IBM dcida d'investir plusieurs millions de dollars et de dvelopper
une gamme entirement nouvelle : 6 ordinateurs et 44 priphriques,
ayant des capacits diffrentes mais tous compatibles entre eux. La
technologie utilise, loin d'tre innovante, tait transistors et
mmoire tores.
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20 1965: Premier mini-ordinateur diffus massivement: PDP-8 de
DEC 1973: Micral-N de R2E C'est le premier micro-ordinateur du
monde, il a t invent par A. TRUONG, fondateur de R2E, une petite
socit Franaise
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21 1973: l'Alto (renomm Xerox Star en 1981) de XEROX Ce
prototype, pens pour devenir le bureau du futur, est un condens des
ides proposes par les chercheurs runis par XEROX au Palo-Alto
Research Center (PARC). Il est le premier introduire l'ide de
fentres et d'icnes que l'on peut grer grce une souris.
Principalement, en raison de son cot, cet ordinateur ne connatra
qu'un succs d'estime
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22 1975: Altair 8800 de ED. ROBERTS (MITS) Il est considr par
les Amricains comme le premier micro-ordinateur du monde, bien que
ce soit le Micral-N. Cependant, c'est pour l'Altair que sera le
premier BASIC Microsoft. 1976: CRAY I: Cr par Saymour CRAY, c'est
le premier ordinateur architecture vectorielle (parallle).
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23 1978: DEC VAX 11/780 (Virtual Address eXtension) Premier
modle de "supermini", cet ordinateur 32 bits pouvait excuter des
programmes crits pour le PDP-11. Il avait aussi suffisamment de
ressources pour supporter des applications qui taient jusqu'ici
rserves aux gros ordinateurs. Il reste aussi clbre pour son systme
d'exploitation VMS
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24 1981: IBM-PC (Personnal Computer) Cet ordinateur, qui
n'apporte aucune ide rvolutionnaire est la raction du n1 mondial
face la micro-informatique : Il tait fait d'une accumulation de
composants standards et de logiciels sous-traits (principalement
auprs de Microsoft) dans le but de minimiser le temps ncessaire
pour sa mise au point.
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25 1984: Amiga Utilisant un microprocesseur Motorola 680x0, ce
micro-ordinateur reste parmi les leaders pour ce qui est du
graphisme et de la musique. 1984: Macintosh d'APPLE Bas sur le
projet LISA, c'est l'ordinateur convivial par excellence: Son
utilisation est trs simple grce la souris et la qualit de ses
graphismes. Il devient au fil des annes et des version, l'autre
grand standard (avec le PC d'IBM) du monde de la
micro-informatique.
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26 1985: Cray II : Miniaturis, il est 10 fois plus puissant que
son prdcesseur, le Cray I. 1986: The Connection Machine Premier
ordinateur "massivement parallle" compos de 16 000 processeurs.
1994: Paragon d'Intel Cotant 20 Millions de dollars, occupant un
volume de 48m3, il est compos de 2000 processeurs et de 64
Giga-octets de mmoire. Il peut effectuer
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27 150 milliards d'oprations en virgule flottante par seconde
1994: PowerMac d'APPLE Bas sur le microprocesseur POWER-PC ralis
par Motorola en collaboration avec IBM, il tait prsent comme le
successeur commun du PC et du MAC. Cependant, malgr de trs bonnes
performances, il tarde s'imposer.
29 Premire gnration 1949-1957 Ordinateur cartes perfores et
bandes magntiques Programmation physique en langage machine
Appareils immenses, lourds, nergie leve Utilisation de tubes vide
et mmoires tambour magntique Prix lev / capacit et
performance.
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30 Deuxime gnration 1958 - 1964 Utilisation de transistors et
des mmoires ferrite. Utilisation de mmoires de masse pour le
stockage priphriques. Temps daccs moyen (de lordre de la
micro-seconde). Fonctionnement squentiel des systmes de
programation (langages volues).
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31 Troisime gnration 1965-1971 Miniaturisation des composants
(circuits intgrs) Apparition des systmes dexploitation Concepts de
temps partags Machines polyvalentes et de capacit varie Appareils
modulaires et extensibles Multitraitement (+ieurs programmes la
fois) Tltraitement (accs par tlphone)
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32 Quatrime gnration 1971-1982 Miniaturisation extrmes des
composants Apparition des micro-proceseurs Diversification des
champs dapplication Apparition de la micro-informatique
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33 Cinquime gnration Miniaturisation des composants pousse
lextrme Vitesse proche de celle de la lumire. Nouvelle architecture
physique Vitesse de traitement augmente jusquau gigalips (Logical
Inference: de 100 1000 instructions)
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34 Processeurs en parallle Ajout du traitement de laspect
smantique
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35 Structure des ordinateurs John Von Neumann est l'origine
(1946) d'un modle de machine universelle (non spcialise) qui
caractrise les machines possdant les lments suivants : une mmoire
contenant programme (instructions) et donnes, une unit arithmtique
et logique (UAL ou ALU en anglais), une unit de commande (UC).
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36 une unit permettant l'change d'information avec les
priphriques : l'unit d'entre/sortie (E/S ou I/O), ( clavier,
lecteur de cartes perfores, ruban,... cran, imprimante, cartes
perfores,....)
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37 Schma dun ordinateur UAL = unit arithmtique et logique
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38 Caractristiques dun ordinateur Machine contrle par programme
Programme enregistr en mmoire Instruction du programme code sous
forme binaire Le programme peut modifier ses instructions Excution
des instructions en squence Existence dinstructions de rupture de
squence.
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39 Unit de Commande 1. extrait une instruction de la mmoire, 2.
analyse l'instruction, 3. recherche dans la mmoire les donnes
concernes par l'instruction, 4. dclenche l'opration adquate sur
lUAL ou sur lunit d'E/S 5. range au besoin le rsultat dans la
mmoire.
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40 Unit arithmtique et logique Excute des oprations
artihmtiques (comme laddition, la soustraction), des dcalages de
bits, des comapraisons, des oprations logiques (boolennes) telles
que ET, OU,...,
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41 Mmoires Dispositif capable de stocker des informations
(instructions et donnes) en 0 et 1 de telle sorte que lorgane qui
les utilise puisse, nimporte quel instant, accder linformations
quil demande. Les informations peuvent tre crites ou lues.
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42 criture quand on enregistres des informations en mmoire.
Lecture quand on sort des informations prcdemment lues en mmoire.
Temps daccs: temps qui scoule entre linstant o une opration de
lecture en mmoire a t lance et linstant o cette information est
disponible.
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43 Une mmoire est forme d'un certain nombre de cellules, ou
cases, contenant chacune une information. Chaque case est constitue
dun ensemble de bits (BInary digiT) Un bit est la plus petite unit
de stockage en informatique. Un bit peut coder deux tats (l'tat
vrai ou l'tat faux). Huit bits constituent un octet (soit 256 tats
possibles 28).
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44 Symbole Prfixe Dcimal Binaire 1 k (kilo) 10^3 2^10 = 1024 1
M (mga) 10^6 2^20 = 1048576 1 G (giga) 10^9 2^30 = 1073741824 1 T
(tera) 10^12 2^40 = 1099511627776
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45 Quelques mots sur la mmoire Carte perfore 80 colonnes d'IBM
Ce systme qui deviendra un standard est la gnralisation de la carte
perfore qui est l'origine de la compagnie. Mmoires tubes Williams
Dveloppe par F. C. Williams, ce type de mmoire utilise les charges
rsiduelles laisses sur l'cran d'un tube cathodique aprs qu'il ait t
frapp par le faisceau d'lectron.
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46 Bande magntique Mmoires vives tores de ferrite Pendant une
petite vingtaine d'anne, ce principe de mmoire sera le plus utilis
avant d'tre remplac par la mmoire semi-conducteurs. Tambour
magntique Disque magntique Aussi appel disque dur, ce type de
support deviendra incontournable lorsqu'il prendra sa forme
actuelle en 1974: Le disque Winchester.
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47 Mmoires semi-conducteurs Disques souples Mmoire magntique
bulles (Intel) Mise au point par Intel Magnetics, c'est une
technologie qui offrait une trs grande fiabilit mme dans des
conditions de fonctionnement extrmes. Disque Opto-Numrique (aussi
appel Compact Disc ou Disque Optique Compact) Disque de plastique
de 12 cm de diamtre et 1,2 mm d'paisseur lu par un faisceau
laser
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48 CD-ROM (Sony et Philips) (Compact Disc Read Only Memory) -
Cdrom en franais Version informatique du CD permettant de stocker
la fois du texte, des images, des sons... Sa capacit tait
exceptionnelle pour l'poque: 680 Mo.
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49 DVD-ROM (Sony et Philips) Successeur annonc du CD-ROM dont
il reprend exactement le format physique. Sa capacit est par contre
multiplie par 12 et passe environ 8,5 Go.
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50 Diffrents niveaux de mmoire
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51 On trouve d'abord des mmoires trs rapides (les plus chres),
en petit nombre, accessibles immdiatement par le processeur. Ce
sont les registres. On trouve ensuite le cache ou ant- mmoire.
Accessible en quelques cycles d'horloge (1 ou 2 en gnral) il
contient quelques dizaines de milliers de mots. On a ensuite la
mmoire principale ou mmoire centrale. On dispose parfois d'une
mmoire d'appui ou d'arrire-plan, intermdiaire entre la mmoire
centrale
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52 et les mmoires auxiliaires. Elle est constitue de circuits
semi-conducteurs de faible prix, dont la vitesse est faible pour
des circuits de mmoire mais cent fois plus leve que celle des
disques magntiques. Toutes ces mmoires sont volatiles. Les disques
magntiques forment le niveau suivant (mmoires auxiliaires ou
mmoires de masse) et constituent une mmoire permanente dont les
donnes restent valides quand on coupe l'alimentation lectrique. Le
dernier niveau correspond l'archivage des donnes.
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53 Jusqu' prsent ce domaine tait l'exclusivit des bandes
magntiques. Ces dernires annes ont vu apparatre un nouveau produit
qui peut dans certains cas fournir une alternative pour
l'archivage. Il s'agit du disque optique numrique. Celui-ci a des
densits de stockage de 102 104 fois suprieures celles des supports
magntiques, pour des temps d'accs cinq dix fois plus grand.
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54 volution de la programmation Ada Byron (1816-1852): premire
programmatrice pour la machine de Babbage Adle Goldstine: programme
pour lENIAC en 1946. Les premiers programmes en Langage machine (0
et 1) Langage symboliques: les assembleurs
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55 Fortran (Formula Translator) vers 1950 par J. Backus.
Apparurent aussi des langages spcialiss comme le GPSS (simulation)
et APT (commande de machines outils) Vers la fin de 1950: - Algol:
notion de blocs
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56 Cobol: applications de gestion. PL/1: dans le but de traiter
plusieurs genres dapplications (universels). Apparurent ensuite les
langages Pascal, Modula, C,... La micro-informatique a rpandu le
Basic Langages fonctionnels (Lisp): utilis dans le traitement des
expressions symboliques Langages Logiques (Prolog): intelligence
artificielle; pouvoir dinfrence.
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57 Rcapitulatif Fortran 1954 Applications scientifiques
Cobol1959 Gestion Algol 1960 structure de blocs Lisp 1960
Intelligence artificielle PL1 1965 scientifique et gestion Basic
1965 Pour dbutant (interprt) Pascal 1971 Pour l'enseignement C 1972
Dveloppement de UNIX Ada 1979 Dfense amricaine C++ 1985 C orient
objet Java 1994 Bas sur C et C++ pour Internet
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58 Dfinition: Un langage de programmation est un symbolisme
permettant une communication avec lordinateur. Le langage naturel
ne peut pas servir de langage commun (syntaxe trs complexe -
multiplicit de rgles de grammaire et des exceptions; sa smantique
aussi)
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59 Un langage de programmation est donc plus restrictif. Il est
dfini en fournissant lutilisateur le vocabulaire autoris, sa
syntaxe et sa smantique. Pour ces langages, une phrase sappelle une
INSTRUCTION et correspond la description dune ou plusieurs
oprations elmentaires.
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60 Les oprations lmentaires pour une machine sont: 1.Transfert
dinformation affectation (assignation) Entree-sortie 2. Oprations
arithmtiques et logiques 3. Rupture de squence
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61 Les diffrents niveaux de langages de programmation - Langage
machines binaire (0 et 1) Seul langage compris par la machine
-Langage machines assembleur Ces deux langages dpendent de la
machine -Langage volu
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62 Quelques mots sur les systmes dexploitation Dfinition Un
systme d'exploitation (SE; en anglais: OS = operating system) est
un ensemble de programmes de gestion du systme qui permet de grer
les lments fondamentaux de l'ordinateur: le matriel - les logiciels
- la mmoire - les donnes les rseaux.
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63 Fonctions dun S.E Gestion de la mmoire Gestion des systmes
de fichiers Gestion des processus Mcanismes de synchronisation
Gestion des priphriques Gestion du rseau Gestion de la scurit.
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64 Un exemple Soit la commande suivante: emacs monfichier.txt
Juste aprs avoir tap le fatidique, le systme d'exploitation est mis
contribution. A savoir qu'il doit ; 1) aller chercher sur le disque
dur un fichier qui s'appelle emacs et qui doit tre imprativement un
fichier d'instruction excuter (fichier excutable ou "binaire"). 2)
aller chercher sur le disque dur un fichier qui s'appelle
monfichier.txt et rattacher ledit fichier l'excutable emacs en tant
que fichier de donnes.
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65 3) trouver une place en mmoire centrale (RAM) pour y placer
tout ou une partie de emacs de tel manire qu'il soit effectivement
excutable et une place en RAM pour y placer tout ou partie du
fichier monfichier.txt. Trouver une place en RAM pour y mettre une
zone de communication avec emacs. Le SE et emacs doivent
communiquer entre eux afin de s'informer (entre autres choses) du
bon droulement des oprations.
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66 4) Si les fichiers emacs et monfichier.txt sont trop gros
pour la place disponible en RAM, le S.E se charge de ne mettre en
mmoire vive que la partie des fichiers effectivement utile
l'instant t pour le processeur. Ds qu'une autre partie du fichier
devient utile la partie prcdente est efface de la RAM, et la zone
"utile" est recopie sa place. Cette technique s'appelle le
"swapping".
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67 Il existe actuellement plus de 193 systmes dexploitation
dans 27 langues Quelques exemples UNIX VMS MS-DOS (sur les PC) Win
9X = dsigne les Windows 95-98-Me, hritiers de MS-DOS et Win 3.1. Il
n'a aura plus de nouvelles versions. Cette gamme est remplace par
Win XP home.
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68 Windows NT est le systme dexploitation Microsoft conu pour
se passer de MS-DOS, tout en gardant une grande compatibilit avec
les logiciels crits pour MS-DOS, Win 3 et plus tard Win 9X (= Win
4.0). Windows 2000 est le nom commercial de Win NT 5.0, et Win XP
celui de NT 5.1 Pour ceux qui confondent : Win 2000, n'est pas le
successeur technique de Win 98 : Win 98 a besoin de MS-DOS pour
dmarrer. Win NT-2000-XP l'mule dans une machine virtuelle.
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69 Quelques domaines dapplications Calculs scientifiques:
nombre faible doprations mais se rptant de nombreuses fois; tels
ceux dalgbre numrique et non numrique Traitement de donnes: pbmes
de gesion classique tels: facturation gestion de stocks paie du
personnel ditions de rapports dtats, de statistique,...
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70 Analyse projets: trac dautoroutes; visualisation de ce que
le conducteur verra au volant,... Contrle de processus:
surveillances et commander le fonctionnement de divers dispositifs
Gestion mathmatique: emploi de temps; ordonnamcement,....
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71 Systmes dinformation: rservation de places davion,
interrogation dune banque (volumineuse) de donnes,..., etc.