Introduction à l’informatique Mise en route
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Introduction à l’informatiqueMise en route
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Université d’Aix-Marseille
S. Sené Introduction à l’informatique 1/27
Équipe enseignante
Responsable du cours : Sylvain SenéAdresse email : [email protected]
Chargés de TD : Jérémy Auguste [email protected] Florian Bridoux [email protected] Giuseppe Di Molfetta [email protected] Sébastien Ratel [email protected] Sylvain Sené cf. plus haut
S. Sené Introduction à l’informatique 2/27
Plan du cours
1 Présentation de l’UE
2 L’informatique, quésaco ?
3 Représentation de l’information
S. Sené Introduction à l’informatique 3/27
Présentation de l’UE
Plan du cours
1 Présentation de l’UE
2 L’informatique, quésaco ?
3 Représentation de l’information
S. Sené Introduction à l’informatique 4/27
Présentation de l’UE
Positionnement de l’UE
Introduction à l’informatique4 ECTS
Objectif : Découvrir l’informatiqueau travers d’exemples et de misesen situation théoriques et pra-tiques, en “mode débranché”
Mise en œuvre informatique3 ECTS
Objectif : Développer des compé-tences pratiques en algorithmiqueet programmation, sur ordinateuren langage Python
(Au semestre de printemps pourles étudiants inscrits en PES)
Deux UE distinctes pour traiter du même sujetde manières complémentaires
Sciencethéorie et pratique
Applicationmachines
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Présentation de l’UE
Grandes lignes
Ce que vous apprendrez
Concevoir le traitementinformatisé d’informations dedifférentes natures, comme dutexte, des nombres, des images
Modéliser un problème concretsous la forme d’un problèmealgorithmique connu
Évaluer l’efficacité et la correctiond’une solution algorithmique
Être familiarisé avec les conceptsfondamentaux de complexité etde calculabilité
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Présentation de l’UE
Grandes lignes
Ce que vous apprendrez
Concevoir le traitementinformatisé d’informations dedifférentes natures, comme dutexte, des nombres, des images
Modéliser un problème concretsous la forme d’un problèmealgorithmique connu
Évaluer l’efficacité et la correctiond’une solution algorithmique
Être familiarisé avec les conceptsfondamentaux de complexité etde calculabilité
Ce que vous n’apprendrez pas
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Présentation de l’UE
Grandes lignes
Ce que vous apprendrez
Concevoir le traitementinformatisé d’informations dedifférentes natures, comme dutexte, des nombres, des images
Modéliser un problème concretsous la forme d’un problèmealgorithmique connu
Évaluer l’efficacité et la correctiond’une solution algorithmique
Être familiarisé avec les conceptsfondamentaux de complexité etde calculabilité
Ce que vous n’apprendrez pas
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Grandes lignes
Ce que vous apprendrez
Concevoir le traitementinformatisé d’informations dedifférentes natures, comme dutexte, des nombres, des images
Modéliser un problème concretsous la forme d’un problèmealgorithmique connu
Évaluer l’efficacité et la correctiond’une solution algorithmique
Être familiarisé avec les conceptsfondamentaux de complexité etde calculabilité
Ce que vous n’apprendrez pas
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Ce que vous apprendrez
Concevoir le traitementinformatisé d’informations dedifférentes natures, comme dutexte, des nombres, des images
Modéliser un problème concretsous la forme d’un problèmealgorithmique connu
Évaluer l’efficacité et la correctiond’une solution algorithmique
Être familiarisé avec les conceptsfondamentaux de complexité etde calculabilité
Ce que vous n’apprendrez pas
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Grandes lignes
Ce que vous apprendrez
Concevoir le traitementinformatisé d’informations dedifférentes natures, comme dutexte, des nombres, des images
Modéliser un problème concretsous la forme d’un problèmealgorithmique connu
Évaluer l’efficacité et la correctiond’une solution algorithmique
Être familiarisé avec les conceptsfondamentaux de complexité etde calculabilité
Ce que vous n’apprendrez pas
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Présentation de l’UE
Format de l’UE
18h de cours magistral (CM) : 12 séances d’1h30 22h de travaux dirigés (TD) : 11 séances de 2h
Travail personnel entre les séances pour travailler le cours, terminer lesTD et faire les éventuels devoirs demandés
Évaluation en 1ère session :
0;2 p note de contrôle continuq 0;8 p note de l’examen terminalq
Évaluation en 2nde session (rattrapage) :
note de l’examen terminal
où l’examen terminal sera un écrit de 2h, sans document ni calculatrice
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L’informatique, quésaco ?
Plan du cours
1 Présentation de l’UE
2 L’informatique, quésaco ?
3 Représentation de l’information
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L’informatique, quésaco ?
L’informatique, c’est quoi ?
Discipline scientifique ?Ingénierie ?
Ingénierie oui du logiciel (conception, développement...) de l’ordinateur (architecture, stockage...)
mais l’ordinateur est aussi le fruit du génie des matériaux (silicium), dugénie électronique (micro-composants)...
Discipline scientifique à part entière oui Grand débat au début de années 1990 à l’École polytechnique Proche mais différente des mathématiques (problématiques propres,
méthodologies propres) “Demander à un chercheur en informatique de réparer la souris d’un ordinateur,
c’est comme demander à un chercheur en mécanique des fluides de réparer lestoilettes quand elles sont bouchées.”
ÝÑ Science de l’information et du calcul
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L’informatique, quésaco ?
L’informatique, c’est quoi ?
Discipline scientifique ?Ingénierie ?
Ingénierie oui du logiciel (conception, développement...) de l’ordinateur (architecture, stockage...)
mais l’ordinateur est aussi le fruit du génie des matériaux (silicium), dugénie électronique (micro-composants)...
Discipline scientifique à part entière oui Grand débat au début de années 1990 à l’École polytechnique Proche mais différente des mathématiques (problématiques propres,
méthodologies propres) “Demander à un chercheur en informatique de réparer la souris d’un ordinateur,
c’est comme demander à un chercheur en mécanique des fluides de réparer lestoilettes quand elles sont bouchées.”
ÝÑ Science de l’information et du calcul
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L’informatique, quésaco ?
L’informatique, c’est quoi ?
Discipline scientifique ?Ingénierie ?
Ingénierie oui du logiciel (conception, développement...) de l’ordinateur (architecture, stockage...)
mais l’ordinateur est aussi le fruit du génie des matériaux (silicium), dugénie électronique (micro-composants)...
Discipline scientifique à part entière oui Grand débat au début de années 1990 à l’École polytechnique Proche mais différente des mathématiques (problématiques propres,
méthodologies propres) “Demander à un chercheur en informatique de réparer la souris d’un ordinateur,
c’est comme demander à un chercheur en mécanique des fluides de réparer lestoilettes quand elles sont bouchées.”
ÝÑ Science de l’information et du calcul
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L’informatique, quésaco ?
INFORMATION
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L’informatique, quésaco ?
INFORMATION émettre
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L’informatique, quésaco ?
INFORMATION émettrerecevoir
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L’informatique, quésaco ?
INFORMATION
stoc
ker
émettrerecevoir
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L’informatique, quésaco ?
INFORMATION
stoc
ker
émettrerecevoir
traiter
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L’informatique, quésaco ?
Et du côté des machines ?
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L’informatique, quésaco ?
Et du côté des machines ?
B. Pascal (1623-1662)
À 18 ans, construction de la pascaline, une machine per-mettant de faire des additions et des soustractions
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L’informatique, quésaco ?
Et du côté des machines ?
G. W. Leibniz (1646-1716)
À 27 ans, construction d’une machine permettant de fairetoutes les opérations arithmétiques élémentaires
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L’informatique, quésaco ?
Et du côté des machines ?
J. de Vaucanson (1709-1782)
Reproduction mécanique des principales fonctions desêtres humains
Vers 25 ans, il crée le “joueur de flûte” Vers 35 ans, il présente le “canard digérateur”,
capable de manger et digérer, cancaner et simuler lanage
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L’informatique, quésaco ?
Et du côté des machines ?
J. M. Jacquard (1752-1834)
Mise au point en 1801 du métier à tisser Jacquard, semi-automatisé, sur les bases des techniques d’aiguilles deBouchon, des cartes perforées de Falcon et du cylindre deVaucanson
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L’informatique, quésaco ?
Et du côté des machines ?
C. Babbage (1791-1871)
A. Lovelace (1815-1852)
Babbage crée un machine analytique pour lecalcul des polynômes
Lovelace définit le principe des itérationsdans l’exécution d’une opération
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L’informatique, quésaco ?
D’accord, mais quels points communs avec...
Des entrées Un calcul Des sorties
Automatisation Répétabilité
Quoi ? Comment ? À quel coût ?
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L’informatique, quésaco ?
D’accord, mais quels points communs avec...
Des entrées Un calcul Des sorties
Automatisation Répétabilité
Quoi ? Comment ? À quel coût ?
S. Sené Introduction à l’informatique 12/27
L’informatique, quésaco ?
D’accord, mais quels points communs avec...
Des entrées Un calcul Des sorties
Automatisation Répétabilité
Quoi ? Comment ? À quel coût ?
S. Sené Introduction à l’informatique 12/27
L’informatique, quésaco ?
Mais c’est quoi, un “calcul” ?
ENTRÉE
résultatdonnées CALCUL
TRAITEMENT SORTIE
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L’informatique, quésaco ?
Mais c’est quoi, un “calcul” ?
SORTIEENTRÉE
résultatdonnées CALCUL
13 113312
24109561
TRAITEMENT
S. Sené Introduction à l’informatique 13/27
L’informatique, quésaco ?
Mais c’est quoi, un “calcul” ?
TRAITEMENT SORTIEENTRÉE
résultatdonnées CALCUL
13 113312
24109561
définis“calculer” ?
Dis, Siri,
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L’informatique, quésaco ?
Mais c’est quoi, un “calcul” ?
Au fait, sommes-nous forts, nous humains, en calcul ?
Prenons Alexis Lemaire par exemple :
3215 4122Réponse : 13252230 (donnée en 8 secondes !)
13?
11386011969831383176327411336208679093880962698097Réponse : 5937 (donnée en 5 secondes !)
Recordman du monde du meilleur temps pour calculer mentalement laracine treizième d’un nombre à 200 chiffres... 70;2 secondes
Pas mal, non ?
Et vous dans tout ça ? Si vous êtes comme moi, on va plutôt essayer l’automatisation, non ?
S. Sené Introduction à l’informatique 13/27
L’informatique, quésaco ?
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Représentation de l’information
Plan du cours
1 Présentation de l’UE
2 L’informatique, quésaco ?
3 Représentation de l’information
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Représentation de l’information
Savants clésG. Boole (1815-1864) A. Turing (1912-1954)
C. S hannon (1916-2001) J. von Neumann (1903-1957)
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Représentation de l’information
Ensembles de nombres B : ensemble des nombres booléens
0 et 1
N : ensemble des nombres entiers naturels
0;1;2; :::; 8
Z : ensemble des nombres entiers relatifs
8 ; :::; 2; 1;0;1;2; :::; 8
Q : ensemble des nombres rationnels, qui sont de la forme :
ab
; avec a;b PZ
R : ensemble des nombres réels, qui sont ceux qui peuvent êtrereprésentés par une partie entière et une liste (finie ou infinie) dedécimales
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Représentation de l’information
Ensembles de nombres
Ω
ψ
π
e
sinp1q
35
1;2
0 7
?2
1?
52
3?
5
cospπ9q
AlgébriquesConstructibles
Transcendants
Rationnels
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Représentation de l’information
Bases Langage courant : nombres en base 10 et alphabet latin écriture des nombres avec les chiffres de 0 à 9 écriture des “phrases” avec les lettres de a à z
Langage des ordinateurs : nombres et alphabet en base 2 tout s’écrit avec seulement des 0 et des 1
Décomposition en base 10 :
p317q10 3 102 1 101 7 100
Décomposition en base 2 :
p100111101q2 1 28 1 25 1 24 1 23 1 22 1 20
256 32 16 8 4 1 p 317q10
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Représentation de l’information
Bases Langage courant : nombres en base 10 et alphabet latin écriture des nombres avec les chiffres de 0 à 9 écriture des “phrases” avec les lettres de a à z
Langage des ordinateurs : nombres et alphabet en base 2 tout s’écrit avec seulement des 0 et des 1
Décomposition en base 10 :
p317q10 3 102 1 101 7 100
Décomposition en base 2 :
p100111101q2 1 28 1 25 1 24 1 23 1 22 1 20
256 32 16 8 4 1 p 317q10
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Représentation de l’information
Bases Formellement, en base b, un nombre a s’écrit comme une suite de
symbolespaqb an 1an 2 : : :a1a0
avec an 1;an 2; : : : ;a1;a0 P t0;1; : : : ;b 1u, et tel que an 1 P t1; : : : ;b 1u et :
paqb an 1 bn 1 an 2 bn 2 a1 b1 a0 b0 n 1‚
i 0
aibi
Technique pour écrire un nombre donné en base 10 en base 2 :
p317q102 p 158q10 reste 1
p158q102 p 79q10 reste 0
p79q102 p 39q10 reste 1
p39q102 p 19q10 reste 1
p19q102 p 9q10 reste 1
p9q102 p 4q10 reste 1
p4q102 p 2q10 reste 0
p2q102 p 1q10 reste 0
p1q102 p 0q10 reste 1
Donc p317q10 p 100111101q2
S. Sené Introduction à l’informatique 18/27
Représentation de l’information
Bases classiques en informatique Base 2 :
p5438q10 4096 1024 256 32 16 8 4 2
1 212 1 210 1 28 1 25 1 24 1 23 1 22 1 21
p 1010100111110q2
Base 8 :
p5438q10 4096 1024 256 56 6
1 84 2 83 4 82 7 81 6 80
p 12476q8
Base 16 :
p5438q10 4096 1280 48 14
1 163 5 162 3 161 14 160
p 153Eq16
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Représentation de l’information
Bits, octets et représentation des nombres
Bit : une valeur 0 ou 1 Octet : une suite de 8 bits
En machine, un nombre est généralement (en simple précision)représenté sur 32 bits, soit 4 octets
Pour les entiers naturels (N), on sait faire :
p5438q10 p 0 : : :0loomoon8 fois
0 : : :0loomoon8 fois
00010101 00111110q2
Mais comment faire pour les autres types de nombres (Z, Q, R) ? Gestion du signe ( ou ) ? Gestion de la virgule ? Gestion de l’exposant ?
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Représentation de l’information
Bits, octets et représentation des nombres
Bit : une valeur 0 ou 1 Octet : une suite de 8 bits
En machine, un nombre est généralement (en simple précision)représenté sur 32 bits, soit 4 octets
Pour les entiers naturels (N), on sait faire :
p5438q10 p 0 : : :0loomoon8 fois
0 : : :0loomoon8 fois
00010101 00111110q2
Mais comment faire pour les autres types de nombres (Z, Q, R) ? Gestion du signe ( ou ) ? Gestion de la virgule ? Gestion de l’exposant ?
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Représentation de l’information
Représentation flottante
Notation scientifique binaire (en base 2)
Tout nombre réel peut s’écrire de manière approchée sous la forme :
sm 2k
s P t ; u , le signe codé sur 1 bit (0 pour et 1 pour )
k P t 126; : : : ;127u, l’exposant codé sur 8 bits par l’entier naturel k 127(valeur entre 1 et 254) Et pour les valeurs 0 et 255 ?
m, la mantisse telle que m P r1;2r Chiffre avant la virgule pas codé Chiffres après la virgule codés 23 bits
S. Sené Introduction à l’informatique 21/27
Représentation de l’information
Représentation flottante – un exemple
10110101 11101100 11000000 00000000
Le signe, codé par 1, vaut s L’exposant, codé par 01101011, vaut :
k p 01101011q2 p 127q10
1 26 1 25 1 23 1 21 1 20 127 64 32 8 2 1 127 107 127 20
La mantisse, codée par 1101100 11000000 00000000, vaut :
m 1 12
122
124
125
128
129
29 28 27 25 24 21 129
947512
947512 2 20 1:76 10 6
S. Sené Introduction à l’informatique 22/27
Représentation de l’information
Représentation des caractères
information interchangeAmerican standard code for
S. Sené Introduction à l’informatique 23/27
Représentation de l'information
Usage
S. Sené Introduction à l'informatique 24/27
