Logiciel et matériel - Université De Strasbourgblansche/files/environnements_in... · Culture générale en informatique ... Représentation de l’information dans un ordinateur

Introduction Historique Logiciel Materiel Reseau et Internet

Environnements informatiquesLogiciel et materiel

22 septembre 2008

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Introduction

Historique

Logiciel

Materiel

Reseau et Internet

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Objectifs du cours

Culture generale en informatique

◮ Connaissances sur le fonctionnement d’un ordinateur

◮ Utilisation d’outils utiles dans vos futurs metiers

Contenu du cours

◮ Notions fondamentales

◮ Presentation de l’informatique de differents points de vue

◮ Demystification, corrections des fausses idees

◮ Reponses aux questions que vous vous posez

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Ordinateur

Definition (sur Wikipedia)

Un ordinateur est une machine dotee d’une unite de

traitement lui permettant d’executer des programmes

enregistres. C’est un ensemble de circuits electroniques

permettant de manipuler des donnees sous forme binaire,

ou bits. Cette machine permet de traiter des informations

selon des sequences d’instructions predefinies, appele

aussi programmes.

En clair. . .

◮ Un ordinateur est une grosse calculatrice

◮ Un programme est une serie de calculs predefinie

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L’informatique dans la vie de tous les jours

Omnipresente

◮ Etudes (support d’apprentissage)

◮ Maison (communication, bureautique)

◮ Societe (IBM, Microsoft, etc.)

Utilisation

◮ Taper un rapport

◮ Classer ses photos de vacances

◮ Jouer

◮ Chercher des informations sur Internet

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Representation de l’information dans un ordinateur

Unite de mesure

◮ bit : binary digit

◮ octet (byte) : huit bits

◮ ko (kilo-octet) : 1024 octets

◮ Mo (mega-octet) : 1024 ko

Codage binaire

◮ Codage des nombres entiers en base 2

◮ Codage des nombres reels : beaucoup plus complexe,approximations

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Premieres machines a calculer

Pascaline

◮ Inventee par Blaise Pascal

◮ Calculatrice mecanique (addition et soustraction)

Machine a differences

◮ Imaginee par Charles Babbage

◮ Premier enonce du principe de l’ordinateur

◮ Inachevee de son vivant

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Theoriciens

George Boole

◮ Nouvelle forme de logique : algebre de Boole

◮ Algebre utilisant uniquement les nombres 0 et 1

Claude Shannon

◮ Theorie de l’information

◮ Mesure de la quantite d’information en bits

Alan Turing

◮ Machine de Turing : premiere machine programmable capablede calculer toute fonction

◮ Invente les concepts de programmation et de programme

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Les premiers ordinateurs

Interrupteurs

◮ Permettent de realiser des calculs logiques et arithmetiques

◮ Composants electromecaniques, tubes a vide (1940),transistors (1960)

ENIAC (1945)

◮ Premier ordinateur entierement electronique, 30 tonnes, 18000tubes a vide

◮ Multiplication de deux nombres a 10 chiffres en 3 millisecondes

◮ PC actuels : calculent plus d’un milliard d’operations a virguleflottante par seconde

◮ Supercalculateurs actuels (Roadrunner, IBM) : calculent plusd’un million de milliards d’operations flottantes par seconde

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Les premiers ordinateurs

ENIAC

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Programme

Definition

◮ Liste d’instructions

◮ Chaque instruction est un calcul (addition, division ou pluscomplexe)

◮ Une instruction est appliquee sur des donnees

◮ Une donnee est une entree du programme ou le resultat d’uncalcul precedent

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Programme

Entrees

◮ Frappe au clavier

◮ Click de souris

◮ Fichier sur le disque dur

Sorties

◮ Affichage a l’ecran (textuel ou graphique)

◮ Son

◮ Fichier sur le disque dur

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Programme

Exemples

◮ Calcul de l’approximation d’une solution d’une equation

◮ Editeur de texte

◮ Navigateur internet

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Programmation

Langage de programmation

◮ Permet de decrire les instructions que la machine doit realiser

◮ Langage comprehensible par un informaticien

◮ Grande variete de langages (C, Java, PHP, etc.)

Compilation

◮ Transformation d’un code (programme ecrit dans un langagede programmation) en programme binaire

◮ Un programme binaire est une suite d’instructionscomprehensibles par l’ordinateur

◮ (Presque) tous les logiciels que vous utilisez ont ete ecritsdans un langage de programmation puis compiles

◮ Certains langages sont interpretes et pas compiles

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Systeme d’exploitation

Definition

◮ Ensemble de programmes qui permettent d’utiliser unordinateur

◮ Interface homme/machine

◮ Permet d’executer d’autres programmes

Exemples

◮ Windows (MS-DOS, Windows 2000, Windows XP, WindowsVista)

◮ Unix (Linux, SunOS, FreeBSD, MacOS X)

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Fonctions d’un systeme d’exploitation

◮ Gestion des peripheriques

◮ Gestion de l’execution des programmes

◮ Allocation de ressources de calcul◮ Communications entre processus

◮ Gestion des fichiers

◮ Gestion du reseau

◮ Interface homme/machine (interface graphique, ligne decommande)

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Differents ordinateurs

◮ PC (Personnal Computer)

◮ Macintosh

◮ Serveur de calculs, cluster, etc.

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Architecture modulaire

◮ Processeur

◮ Carte mere

◮ Carte graphique

◮ Memoire vive

◮ Ecran

◮ Disque dur

◮ Etc.

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L’interieur d’un PC

Vue d’ensemble

◮ 1 – Carte mere16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 2 – Processeur (et ventilateur)16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 3 – Memoire vive16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 4 – Disque dur16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 5 – Alimentation16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 6 – Carte graphique16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 7 – Lecteur/Graveur CD/DVD16 / 38



Vue d’ensemble

◮ 8 – Ports de sortie16 / 38


La carte mere

Une carte mere

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La carte mere

Fonctions

◮ Support du processeur et de puces

◮ Ports (slots) permettant de brancher des cartessupplementaires

◮ Bus : interface de communication entre les differentscomposants

◮ Interface (BIOS, Basic Input Output System) : configurationelementaire

◮ Pile (batterie) : permet de memoriser la configuration, la date,etc.

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La carte mere

Communications

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Le processeur

Un processeur

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Le processeur

Fonctions

◮ Centre de calcul de l’ordinateur

◮ En anglais : CPU (Central Processing Unit)

◮ Interprete les instructions d’un programme et realise les calculs

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Le processeur

Fonctionnement

1. Lire une instruction a une adresse donnee en memoire

2. Decoder l’instruction

3. Calculer et lire les adresses des operandes de l’operation

4. Executer l’instruction

5. Ecrire le resultat en memoire

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Le processeur

Caracteristiques

◮ Differentes architectures (Intel, Sparc, etc.)

◮ Un seul processeur, plusieurs processeurs, processeurmulti-core

◮ Frequence (en MHz, GHz)

◮ Decomposes en plusieurs unites

◮ Unite arithmetique et logique (UAL)◮ Unite de controle◮ Unite d’entree-sortie◮ Etc.

◮ Memoire interne du processeur (registres, memoire cache)

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La memoire

Definition

Ensemble de composants electroniques capables de memoriserchacun un bit

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La memoire

Differentes technologies

◮ Memoire morte (ROM : Read-Only Memory) : informationsconservees hors alimentation electrique (CD-ROM, BIOS de lacarte mere, etc.)

◮ Memoire vive (RAM : Random Access Memory) : informationsperdues hors alimentation electrique

◮ SRAM (Static RAM) : rapide mais chere◮ DRAM (Dynamic RAM) : informations stockees dans des

condensateurs qui se dechargent progressivement,refraıchissement regulier (lecture puis reecriture de la valeur dechaque condensateur)

◮ Memoire de masse : magnetique (disque dur), optique(CD-ROM)

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La memoire

Differents types de memoire

◮ Capacite (quantite d’information)

◮ Temps d’acces

◮ Proximite du processeur

◮ Cout

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La memoire

Niveaux de memoires

◮ Registres (plus petit, plus rapide)

◮ Memoire cache (SRAM)

◮ Memoire centrale (DRAM)

◮ Memoire de masse (plus grand, plus lent)

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Caracteristiques

Caracteristiques

TailleTps d’acces

Debit (Mo/s) Technologie(ns)

Registres < 1 ko 0,25 a 0,520000 a Mememoire100000 specialisee

Cache < 16 Mo 0,5 a 25 5000 a 10000 SRAMMemoire

< 16 Go 80 a 250 1000 a 5000 DRAMcentraleMemoire

> 100 Go 5000000 20 a 150 Magnetiquede masse

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Les registres

Caracteristiques

◮ Conservation d’informations au plus proche de l’UAL

◮ Memorisation des operantes des operations realisees par l’UALet des resultats

◮ Tres petite capacite (souvent moins de 50 registres de 30 bits)mais tres rapide d’acces

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La memoire cache

Caracteristiques

◮ Tampon entre le processeur et la memoire centrale

◮ Differents niveaux (L1, L2, parfois L3)

◮ Quelques centaines de ko (cache L1), quelques Mo (cache L2)

◮ Copie temporaire d’une petite partie de la memoire centrale

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La memoire centrale

Une barrette de memoire vive

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La memoire centrale

Caracteristiques

◮ Plusieurs Mo a plusieurs Go

◮ Frequence (en MHz)

◮ Stockage des processus (programme en cours d’execution)

◮ Stockage des entrees et sorties des programmes, des resultatsdes calculs intermediaires

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Le disque dur

Un disque dur (ouvert)

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Le disque dur

Caracteristiques

◮ Tres grande capacite (plusieurs Go)

◮ Stockage sous forme magnetique

◮ Conserve l’information en absence de courant

Fonctionnement

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Les cartes additionnelles

Une carte graphique

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Les cartes additionnelles

Caracteristiques

◮ Se branchent sur la carte mere

◮ Carte son, carte video, carte reseau, etc.

◮ Nouvelles fonctionnalites

◮ Parfois integrees dans la carte mere

Carte graphique

◮ Indispensable

◮ Gestion de l’affichage, l’ecran se branche dessus

◮ Processeur graphique : processeur specialise dans le calcul 3D(calcul matricielle), decharge le CPU des calculs lies al’affichage et a la 3D

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Les peripheriques

Peripheriques

◮ Clavier, souris

◮ Ecran

◮ Scanner, imprimante

◮ Webcam

◮ Modem

Ports

◮ Parallele : imprimante

◮ Serie : souris

◮ PS/2 : souris, clavier

◮ USB : cle, disques externes, souris, webcam, etc.

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Les lecteurs

Exemples

◮ Lecteur/Graveur CD/DVD

◮ Disquette

◮ Carte memoire

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L’ecran

Caracteristiques

◮ Taille de la diagonale (en pouces)

◮ Resolution (nombre de pixels)

◮ CRT (tube) ou TFT (plat)

◮ Multi-ecran (deux ou quatre ecrans)

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Historique

◮ 1969 – Departement de la defense americaine cree Arpanet :reseau pour la recherche, quatre nœuds sur des campusuniversitaires

◮ 1971 – 13 machines en reseau

◮ 1990 – Fin d’Arpanet, debut d’Internet

◮ 1993 – Premiere interface de navigation : NCSA Mosaic

◮ 1994 – Premier navigateur Netscape

◮ Aujourd’hui – Des millions de machines connectees

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Principes

◮ Echange de donnees entre deux ordinateurs

◮ Masque les differences aux niveaux materiel et logiciel

◮ Utilisation de protocoles

◮ Support physique (cables, ondes, etc.)◮ Codage de l’information (analogique, numerique)

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Internet

◮ Reseau federateur de reseaux

◮ Constitue d’un ensemble de nœuds :

◮ Routeurs (permettent de diriger les communications)◮ Serveurs (Web, DNS, etc.)◮ Ordinateurs personnels

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IP : Internet Protocol

Objectifs

◮ Protocole de communication

◮ Service d’adressage unique pour l’ensemble des terminauxconnectes

Adresse IP

◮ Adresse permettant d’identifier une machine dans un reseau

◮ Differentes versions (IPv4, IPv6)

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IP : Internet Protocol

IPv4

◮ Serie de quatre nombres entre 0 et 255 (chacun est code surun octet) : l’adresse de dpt-info.u-strasbg.fr est 130.79.44.193

◮ Decomposition de l’adresse entre adresse reseau (premiersbits) et adresse machine (derniers bits)

◮ Adresse reseau : 130.79.44◮ Adresse machine : 193, 42, 6, etc.

◮ Masque sous-reseau : indique les bits qui douvent etreidentiques dans un sous-reseau

◮ Masque sous-reseau : 255.255.254.0 (23 premiers bits)

◮ Passerelle (Gateway) : permet la connexion en dehors dureseau local

◮ Adresse locale de la machine : 127.0.0.132 / 38


World Wide Web

Le Web

◮ http : documents hypertextes (lien entre les documents)

◮ Tout types de documents : texte, image, son, video, etc.

◮ URL : adresse unique des documents

Pages web

◮ Realisees dans un langage de programmation (HTML, PHP,etc.)

◮ Accessible par des navigateurs (Mozilla, Internet Explorer,Lynx)

◮ Recherche par des moteurs de recherche (google, yahoo, etc.)

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Autres protocoles

◮ ftp : transfert de fichiers

◮ ssh : connexion a distance securisee

◮ irc : discussion

◮ smtp : e-mail

◮ Etc.

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DNS

Serveur de nom

◮ Traduction entre URL et IP

◮ Simplification de l’utilisation d’Internet

◮ Systeme distribue

Domaines

◮ Domaine par geographie ou nature des sites : .fr ; .jp, .com,.org, etc.

◮ Sous-domaines : u-strasbg.fr, free.fr

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Exemple

DNS

Passerelle www .google.com

Utilisateur

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Exemple

DNS

Passerelle www .google.com

Utilisateur

www.google.com

33

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Exemple

DNS

Passerelle

www.google.com ?

II

www .google.com

Utilisateur

www.google.com

33

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Exemple

DNS

72.14.207.99

Passerelle

www.google.com ?

II

www .google.com

Utilisateur

www.google.com

33

36 / 38


Exemple

DNS

72.14.207.99

Passerelle

www.google.com ?

II

vv

www .google.com

Utilisateur

www.google.com

33

36 / 38


Exemple

DNS

72.14.207.99

Passerelle

www.google.com ?

II

vv

www .google.com

Utilisateur

66www.google.com

33

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Exemple

DNS

72.14.207.99

Routeur

Passerelle

www.google.com ?

II

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;;wwwwwwwwww

www .google.com

Utilisateur

66www.google.com

33

36 / 38


Exemple

DNS

72.14.207.99

Routeur // Routeur

Passerelle

www.google.com ?

II

vv

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www .google.com

Utilisateur

66www.google.com

33

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Exemple

DNS

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Routeur // Routeur

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Passerelle

www.google.com ?

II

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www .google.com

Utilisateur

66www.google.com

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Exemple

DNS

72.14.207.99

Routeur // Routeur

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Passerelle

www.google.com ?

II

vv

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www .google.com

Page webxxqqqqqqqqqqq

Utilisateur

66www.google.com

33

Routeur

36 / 38


Exemple

DNS

72.14.207.99

Routeur // Routeur

&&MMMMMMMMMMM

Passerelle

www.google.com ?

II

vv

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www .google.com


Utilisateur

66www.google.com

33

Routeur

{{xxxx

xxxx

x

Routeur

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Exemple

DNS

72.14.207.99

Routeur // Routeur

&&MMMMMMMMMMM

Passerelle

www.google.com ?

II

vv

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www .google.com


Utilisateur

66www.google.com

33

Routeur

{{xxxx

xxxx

x

Routeur

ZZ5555555555555555

36 / 38


Exemple

DNS

72.14.207.99

Routeur // Routeur

&&MMMMMMMMMMM

Passerelle

www.google.com ?

II

vvtt

;;wwwwwwwwww

www .google.com


Utilisateur

66www.google.com

33

Routeur

{{xxxx

xxxx

x

Routeur

ZZ5555555555555555

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IPv6

Probleme avec IPv4

◮ Seulement quatre milliards d’adresses disponibles

◮ Inegalites selon les pays : les pays developpes ont plusd’adresses IP reservees

IPv6

◮ 16 octets au lieu de 4

◮ 3, 4 × 1038 adresses possibles en IPv6

◮ Existe depuis 1995, mais peu utilise

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Questions

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Documents

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