Préparation au C2Ipageperso.lif.univ-mrs.fr/~basile.couetoux/c2i/c1.pdf · Présentation C2I = Certification Informatique et Internet Objectif de cette UE : obtenir la partie «

Préparation au C2IAnnée 2011

17/03/11 Bertrand Estellon - Département Info - C1 2

Présentation

C2I = Certification Informatique et Internet

Objectif de cette UE : obtenir la partie « pratique »

Partie « théorique » : QCM sur ordinateur

Organisation :

3 Cours

6 TD sur ordinateurs de 3h

Évaluation sur ordinateur

Projet personnel à rendre


Projet personnel

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(comme si vous deviez le présenter à l'oral)

Évaluation sur la forme !!


Plan du cours

Codage de l'information

Fonctionnement d'un ordinateur

Systèmes d'exploitation

Rôle

Système de gestion de fichiers

Interpréteur de commandes

Droits d'accès

Processus


L'informatique : c'est quoi ?

Wikipédia :

« Le terme Informatique, contraction de information et automatique, désigne l'ensemble des sciences et des technologies en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les ordinateurs, les consoles de jeux, les robots, etc. »


Un ordinateur : c'est quoi ?

Un outil qui permet de traiter de l'information automatiquement :

OrdinateurEntrée Sortie

Comment code-t-on l'information ?



Pour des raisons physiques, on code l'information avec des 0 et des 1.

Une mémoire peut être vue comme une longue ligne de 0 et de 1.

Une unité de mémoire (une « case » du tableau) est appelé bit.

En informatique, on regroupe souvent les bits par 8 :

8 bits forment un octet.

0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 1 1 0 1 0



Avec des 0 et des 1, on peut représenter un très grand nombre de choses :

Des nombres entiers, rationnels...

Des caractères, du texte,

Des images,

Du son,

Des adresses mémoires,

Des programmes informatiques...

Besoin de normes


Codage des nombres entiers

On utilise la base 2 (au lieu de la base décimale)

2277 2266 2255 2244 2233 2222 2211 2200

1 0 1 1 0 0 1 0

= 1 x 27 + 0 x 26 + 1 x 25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20

= 178 (en base 10) 0 0 0 = 0

0 0 1 = 1

0 1 0 = 2

0 1 1 = 3

1 0 0 = 4

1 0 1 = 5

1 1 0 = 6

1 1 1 = 7

Sur n bits, on peut coder 2n valeurs différentes :- de 0 à 2n-1 si tous positifs- ou de -2n/2 à 2n/2-1

Sur 8 bits, on peut coder 256 valeurs différentes :- de 0 à 255 si tous positifs- ou de -128 à 127


Codage des nombres flottants

Nombres à virgule flottante = approximation des réels.

Un nombre à virgule flottante possède :

Un signe s

Une mantisse m

Un exposant e

Norme IEEE 754 :

(-1)s x m x 2e - x

Encodage Signe Exposant Mantisse Valeur du nombre

Simple précision 32 bits 1 bits 8 bits 23 bits s x m x 2e - 127

Double précision 64 bits 1 bits 11 bits 52 bits s x m x 2e - 1023


Codage des caractères

Un texte = un liste finie de caractères.

Un caractère peut être une lettre, un nombre, un signe de ponctuation, des commandes de contrôle, etc.

Normes de codage des caractères :

ASCII (Bob Bemer en 1961)

Unicode (développée par le Consortium Unicode)


ASCII

L'ASCII définit 128 caractères numérotés de 0 à 127 et codés en binaire de 0000000 à 1111111

Les caractères de 0 à 31 et le 127 non affichables

Code ASCII étendu :

Utilisation du 8ème bit (d'un octet)

128 nouveaux caractères


ASCII

0 (NUL) 16 (DLE) 32 48 0 64 @ 80 P 96 ` 112 p1 (SOH) 17 (DC1) 33 ! 49 1 65 A 81 Q 97 a 113 q2 (STX) 18 (DC2) 34 " 50 2 66 B 82 R 98 b 114 r3 (ETX) 19 (DC3) 35 # 51 3 67 C 83 S 99 c 115 s4 (EOT) 20 (DC4) 36 $ 52 4 68 D 84 T 100 d 116 t5 (ENQ) 21 (NAK) 37 % 53 5 69 E 85 U 101 e 117 u6 (ACK) 22 (SYN) 38 & 54 6 70 F 86 V 102 f 118 v7 (BEL) 23 (ETB) 39 ' 55 7 71 G 87 W 103 g 119 w8 (BS) 24 (CAN) 40 ( 56 8 72 H 88 X 104 h 120 x9 (HT) 25 (EM) 41 ) 57 9 73 I 89 Y 105 i 121 y

10 (LF) 26 (SUB) 42 * 58 : 74 J 90 Z 106 j 122 z11 (VT) 27 (ESC) 43 + 59 ; 75 K 91 [ 107 k 123 {12 (FF) 28 (FS) 44 , 60 < 76 L 92 \ 108 l 124 |13 (CR) 29 (GS) 45 - 61 = 77 M 93 ] 109 m 125 }14 (SO) 30 (RS) 46 . 62 > 78 N 94 ^ 110 n 126 ~15 (SI) 31 (US) 47 / 63 ? 79 O 95 _ 111 o 127


Unicode

Unicode Consortium :

« Qu'est ce qu'Unicode?

Unicode spécifie un numéro unique pour chaque caractère,

quelle que soit la plate-forme,

quel que soit le logiciel,

quelle que soit la langue. »

« Unicode is a vital part of the effort to make computing global. » (Rob Pike)

Unicode 5.10 : plus de 100 000 caractères



Codage des images

Une image est composée de pixels

chaque pixel a une couleur

Couleur = une quantité de rouge, de bleu, de vert

Une quantité = un nombre (codé en binaire)

0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0

0 14 14

Un pixel


Codage des images

Le code d'une image est la succession des codes des pixels de l'image

Avec ce codage, si on code chaque pixel sur 2 octets,

une image de 300x300 pixels prend 180000 octets

0 1 2

3 4 5

6 7 8

0 1 2 3 4 5 6 7 8

+ longueur d'une ligne


Fonctionnement d'un ordinateur

Périphériques de stockage :

Disque dur,Lecteur de CD/DVD,

Clé USB, etc.

Mémoire vive :

RAM(Random Access Memory)

Processeur Périphériques de sortie :

Carte vidéo (et moniteur),Carte son, Imprimante, etc.

Périphériques d'entrée :

Clavier, souris, webcam, scanner, etc.

Périphériques d'entrée/sortie :

Carte réseau, modem, écran tactile, etc.

Bus


La mémoire

La mémoire peut être vue comme une suite de cellules numérotées

Chaque cellule contient une valeur codée sur plusieurs bits (souvent 8 bits, plus sur les calculateurs)

Chaque cellule est adressable : « on peut accéder à la valeur de chaque cellule en donnant son numéro »

La valeur de chaque cellule peut être modifiée

Physiquement : la mémoire RAM se présente sous la forme de barrettes mémoire


La mémoire

L'unité de mesure utilisée pour mesurer une quantité de données est l'octet (symbole o)

Une mémoire composée de 1024 cellules d'un octet chacune, a une taille de 1024 octets

Comme en physique, on peut utiliser les préfixes kilo,

méga, giga, etc.

Comme 1000 n'est pas une puissance de 2, on approxime 1000 par 1024 = 210

Donc 1 Ko = 1 024 octets, 1 Mo = 1 048 576 octets,

1 Go = 1 073 741 824 octets.


La mémoire

Norme de 1998 du CEI :

1024 = 1000 : contradiction avec les autres normes

Introduction de nouveaux préfixes :

Kibi = « kilo binaire » (symbole Ki)

Mébi = « méga binaire » (symbole Mi)

Gibi = « giga binaire » (symbole Gi)

Tébi = « téra binaire » (symbole Ti)

Exemple : 1 048 576 octets = 1024 Kio = 1 Mio

Attention : norme très peu respectée (même dans les questions du C2i) !!


La mémoire

Sur 1 octet, on peut coder 28 valeurs différentes

donc : 28 = 256 valeurs différentes

Une connexion de 100 Méga (ça ne veut rien dire) signifie une connexion de 100 Mégabits par seconde (Mb/s ou Mbit/s)

donc : (100 x 1 000 000)/8 octets/s

donc : 12 500 000 octets/s

donc : environ 12 Mio/s


Ordinateur vs Calculatrice

Calculatrice :

En entrée : des données, une opération

La calculatrice effectue l'opération sur les données

En sortie : le résultat de l'opération

Ordinateur :

En entrée : des données, un programme

L'ordinateur exécute le programme sur les données

En sortie : les données transformées par le prog.

Un programme : c'est quoi ?


Programme

Un programme est une suite d'instructions

Chaque processeur a un jeu d'instructions qui représente l'ensemble des opérations élémentaires qu'il peut réaliser

Un code (binaire) compréhensible par le processeur est associé à chaque instruction

De cette manière, un programme peut être décrit par une suite de bits

Les programmes sont des données exécutables par un ordinateur


Programme

Exemple de programme :

Entrée : valeur de la cellule 50

0 : Mettre la valeur 0 dans la cellule numéro 40

1 : Diviser par 2 la valeur de la cellule numéro 50

2 : Ajouter 1 à la valeur de la cellule numéro 40

3 : Si la valeur de la cellule numéro 50 est > 0

Retourner l'instruction numéro 1

Sortie : valeur de la cellule 40

MOV 0 40 DIV 2 50 ADD 1 40 JGZ 50 1

120 0 40 125 2 50 140 1 40 145 50 1


Programme

MOV 0 40 DIV 2 50 ADD 1 40 JGZ 50 1

120 0 40 125 2 50 140 1 40 145 50 1

L'ordinateur répète indéfiniment :

Charger la prochaine instruction à exécuter

Charger les données nécessaires en mémoire

Effectuer l'opération

Ranger le résultat du calcul

Se déplacer sur la prochaine instruction à exécuter


Rapidité d'un ordinateur

La rapidité d'un ordinateur dépend :

Du nombre d'instructions par seconde que le processeur peut réaliser

Des temps d'accès à la mémoire (vitesses des bus)

Des temps de lecture/écriture de la mémoire

De la taille et de la vitesse de la mémoire cache

De la faculté qu'a le processeur à paralléliser des calculs

Du nombre de processeurs dans l'ordinateur, du nombre de cœurs, etc.


Rapidité d'un processeur

Un processeur de 2 GHz signifie qu'il réalise

2 000 000 000 cycles d'horloge en une seconde

Attention : une instruction prend plusieurs cycles d'horloge et un processeur réalise souvent plusieurs opérations simultanément

Le lien entre fréquence d'horloge et puissance de calcul est de plus en plus difficile à faire mais cela reste un bon indicateur de performance

On mesure également la rapidité d'un processeur en MIPS (millions d'instructions par seconde) et en FLOPS (Floating-point operations per second)


Registres et mémoires caches

Registres : cases mémoires placées dans le processeur. Elles définissent l'état du processeur et ont le meilleur temps d'accès (un registre conserve l'adresse de la prochaine instruction à exécuter)

Mémoire cache : mémoire relativement petite et très rapide qui stocke les données les plus utilisées par le programme

Mémoire cache entre le processeur et la RAM : parfois plus importante en terme de performance que la fréquence du processeur (pour certaines applications)

Mémoire cache sur les disques durs, sur les réseaux...


Périphériques de stockage

Disques Durs : mémoire de masse magnétique composé de plateaux rigides en rotation et de têtes de lecture/écriture

Mémoire flash : caractéristique d'une mémoire vive sans effacement lors de la mise sous tension (baladeur MP3, clé USB, téléphone portable, etc.)

Non mécanique donc résiste aux chocs !

SSD (Solid State Drive) : disque à base de mémoire flash (qui devrait remplacer les disques durs)


Périphériques de stockage

Mémoire ROM (read only memory) : mémoire en lecture seule, utilisée pour stocker des données d'usines servant au démarrage des ordinateurs, etc.

CD-ROM (compact disc) : gravé en usine, un disque peut contenir 700 Mo

DVD-ROM (digital versatile disc) : disque pouvant contenir jusqu'à 15 Go (souvent 4,7 Go)

CD-RW et DVD-RW : versions ré-inscriptibles des CD-ROM et DVD-ROM.

Blu-ray : jusqu'à 50 Go etc.


Système d'exploitation (OS)

Son rôle : lier les ressources matérielles d'un ordinateur aux logiciels. Il fournit des points d'entrée génériques aux périphériques (et rend les programmes indépendants du matériel)

Composition :

Un noyau

Des bibliothèques

Ensemble d'outils système

OS : Linux, Mac OS, Solaris, Windows, etc.


Le noyau

Son rôle :

Gérer les périphériques

Gestion des processus (prog. en cours d'exec.)

Ordonnancer les processus (sys. multitâche)

Gestion des fichiers (système de fichiers)

Gestion de la mémoire, du réseau, etc.

Gestion des interruptions


Les bibliothèques

Elles sont constituées de fonctions

Ces fonctions permettent de :

Simplifier l'écriture des programmes

D'utiliser les fonctionnalités offertes par le noyau

Exemples :

Bibliothèque pour la lecture et l'écriture de fichiers

Bibliothèque pour gérer les fenêtres, la souris, etc.


Outils système

Ils permettent de configurer, de gérer, d'utiliser le système, de mettre au point et d'exploiter des programmes

Exemples :

Gestion des comptes utilisateurs

Configuration du réseau, des droits, etc.

Navigation dans le système de fichiers

Interpréteur de commandes (shell, console)

Interface graphique

Compilateurs, éditeurs de texte, etc.


Organisation

Matériel

Noyau

Bibliothèques

Logiciels Outils système


Système de gestionde fichiers (SGF)

Structure de données permettant de stocker des informations et de les organiser sur un périphérique de stockage

Rôle : manipulation, allocation, localisation, sécurité et contrôle d'accès des données.

Chaque système d'exploitation a ses systèmes de gestion de fichiers (parfois, il comprend les autres) :

Windows : NTFS, FAT16, FAT32, VFAT, etc.

Linux : Ext, Ext2, Ext3, Ext4, FFS, etc.

Mac OS : HFS, etc.



L'unité informationnelle est le fichier

Un fichier est une suite ordonnée d'octets

Le SGF attache à chaque fichier des méta-données :

Nom du fichier

Localisation du fichier sur le support, taille du fichier

Droits d'accès en lecture, écriture, exécution,

Date de la dernière modification, etc.

En général, les fichiers sont stockés sur les disques sous forme de blocs indivisibles de plusieurs Ko (pour utiliser au mieux la mémoire cache)



L'organisation physique du support est masquée (même SGF sur une clé USB et sur un disque dur)

L'organisation logique (celle vue par l'utilisateur) est (presque) toujours arborescente :

Les fichiers sont regroupés dans des dossiers (appelés aussi répertoires, directories ou folders)

Vue utilisateur : Un dossier contient des fichiers et d'autres dossiers (récursivement)

Vue SGF : Un dossier est un ensemble de méta-données associées à des fichiers et des dossiers


Organisation des salles de TP

Serveurs(OS, disques durs, etc.)

Terminal 2

Terminal 7

Terminal 4

Terminal 5

Terminal 6

Terminal 3

Terminal 1


Système de gestionde fichiers (Salles de TP)

Point d'entrée : Le dossier racine (notée « / »)

/

bin etc dev usr homebin home1 home5... ...

z999999Votre dossier personnel (votre « home directory »)

noté « ~ »


Système de gestion de fichiers (salles de TP)

z999999

C2I

Anglais

C1.odp

C2.odp

video.mpg

Extension d'une présentation Impress

Extension d'une video MPEG


Interfaces graphiques


Interpréteur de commandesInterpréteur de commandes





L'invite de commande (prompt) est affiché au début de chaque ligne et vous invite à saisir une commande au clavier

Après avoir saisi une commande, il faut appuyer sur la touche Entrée du clavier, pour la valider

La commande est alors interprétée et exécutée si elle est syntaxiquement correcte

La sortie standard du programme est (par défaut) affichée sur le terminal

Lorsque l'exécution de la commande est terminée, l'invite de commande est à nouveau affichée



Avec l'interpréteur de commande, vous pouvez :

Naviguer dans les systèmes de fichiers

Déplacer, Copier, Supprimer des fichiers

Créer, Déplacer, Supprimer des répertoires

Exécuter des applications, des programmes

Effectuer des opérations (simples) sur des fichiers

Lancer des scripts (ensemble de commandes à exécuter à la suite), etc.


Commande pwd

La commande pwd (print name of working directory) affiche le nom complet du répertoire courant

Exemple :

$ pwd

/home1/z999999

$

Vous saisissez la commande « pwd » (et validez avec la touche Entrée)

La commande « pwd » affiche le nom du répertoire courant

L'invite de commande est ré-affichée


Commande cd

La commande cd (change directory) change le répertoire courant

Exemple

$ cd /home1/z999999/anglais

$ pwd

/home1/z999999/anglais

$ cd ..

$ pwd

/home1/z999999

en paramètre l'endroit où l'on veut aller

On peut donner un chemin relatifIci, on va vers le répertoire père


Chemins absolus et relatifs

z999999

C2I

Anglais

C1.odp

C2.odp

video.mpg

/

home1

Répertoire courant

« /home1/z999999 »« .. » ou « ~ »

« /home1/z999999/Anglais »« . »

« /home1/z999999/C21/C1.odp »« ../C2I/C1.odp »

« / »« ../../.. »

Chemin absolu (commence par /)

Chemin relatif(ne commence pas par /)


Commande ls

La commande ls affiche la liste des fichiers et répertoires d'un répertoire

Exemple :

$ ls /home1/z999999/C2I

C1.odp C2.odp

$ pwd

/home1/z999999

$ ls

Anglais C2I

Répertoire à lister

Sans paramètre, liste les fichierset les dossiers du répertoire courant


Commande ls

Avec l'option -l, la commande ls affiche des informations supplémentaires :

Exemple :

$ ls -l /home1/z999999/C2I

total 423

-rw-rw-r-- 1 z999999 z999999 123 déc. 27 11:39 C1.odp

-rw-rw-r-- 1 z999999 z999999 300 déc. 27 11:39 C2.odp


Commande cp

La commande cp permet de copier des fichiers et des répertoires

Exemple :

$ pwd

/home1/z999999/C2I

$ cp C1.odp ../Anglais

$ ls ../Anglais

C1.odp video.mpg

Source

Destination

Un espace qui sépare les deux paramètres !


Commande cp

Avec l'option -r, la commande cp copie récursivement un répertoire (l'intégralité des éléments qu'il contient)

Exemple :

$ cp /home1/z999999/C2I /home1/z999999/Anglais

cp: omission du répertoire `/home1/z999999/C2I'

$ cp -r /home1/z999999/C2I /home1/z999999/Anglais

$ ls /home1/z999999/Anglais

C1.odp C2I video.mpg


Commande man

La commande man affiche le manuel en ligne associé à une commande

Exemple :

$ man ls

(affiche le manuel de la commande ls)

Appuyez sur q pour quitter

$


Autres commandesimportantes

mv : déplacer/renommer un fichier ou un répertoire

rm : supprimer un fichier (ou un répertoire avec -r)

mkdir : créer un répertoire

rmdir : supprimer un répertoire

cat : afficher le contenu d'un fichier

echo : affiche ses paramètres

grep : chercher dans des fichiers

passwd : changer son mot de passe


Les droits d'accès

Chaque utilisateur fait partie d'un groupe (ou plusieurs)

Le système a un administrateur : l'utilisateur root

Chaque fichier et répertoire a un propriétaire (owner) et un groupe propriétaire (le propriétaire est par défaut l'utilisateur qui a créé le fichier)

Chaque utilisateur (et l'administrateur) peut changer les privilèges de ses fichiers et de ses répertoires en utilisant la commande chmod

Les commandes chown et chgroup permettent de changer le propriétaire et le groupe propriétaire


Les droits d'accès

3 types d'accès :

Lecture (ou Read)

Écriture (ou Write)

Exécution (ou eXecute)

3 classes d'utilisateurs :

Le propriétaire (ou User)

Le groupe propriétaire (ou Group)

Les autres (ou Others)

● Autorise la lecture d'un fichier● Permet de lister le contenu d'un répertoire

● Autorise la modification d'un fichier● Autorise l'ajout/la suppr. de fichiers/répertoires

● Autorise l'exécution d'un fichier● Permet de traverser un répertoire

Avec ls -l :

drwxrwxrwxU G O


Fichiers exécutables

Un fichier exécutable contient une suite d'instructions compréhensibles par le processeur (ou par une machine virtuelle)

Il est obtenu en compilant avec un compilateur un code source écrit dans un langage de programmation comme le C/C++, Java, C#, etc.

L'utilisation des bibliothèques système permet d'interagir avec le système d'exploitation


Les processus

Démarrer un logiciel : exécuter un fichier exécutable

Avec l'interface graphique : on clique sur une icône

Dans l'interpréteur de commande : on saisie le nom du fichier exécutable (avec son chemin)

Dans les deux cas, un processus est créé

Un fichier peut être exécuté plusieurs fois, ce qui va donner naissance à plusieurs processus

Un processus contient les instructions à exécuter, le contexte d'exécution et les ressources utilisées


Les processus

Les commandes top et ps affichent la liste des processus en cours d'exécution sur l'ordinateur

L'ordonnanceur d'un système d'exploitation choisit les processus qui vont être exécutés par les processeurs

De temps en temps, l'ordonnanceur réaffecte les processus aux processeurs pour simuler une exécution parallèle des processus

Objectif : utiliser au mieux les processeurs


Mieux utiliser l'interpréteur de commandes

Complétion automatique : lorsque l'utilisateur appuie sur la touche Tabulation du clavier, l'interpréteur essaie de compléter la suite du mot

La flèche Haut permet de remonter dans l'historique des commandes que vous avez tapées (pratique pour ré-exécuter plusieurs fois une commande)

La flèche Bas permet de redescendre dans l'historique

CTRL+C tue la commande en cours

Documents

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