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1/57 Introduction à l'informatique Architecture Licence 1 - Octobre 2007.

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1 1/57 Introduction à l'informatique Architecture Licence 1 - Octobre 2007

2 2/57 But de ce cours Pas faire de vous des experts en informatique Plutôt vous donner une culture générale et des outils pour votre futur métier !

3 3/57 Objectifs Vous expliquer les notions fondamentales Vous en faire percevoir les différentes facettes de façon (relativement...) simple Vous montrer qu'il n'y a pas de magie Démonter tous les mécanismes intervenants Si vous ne comprenez pas quelque chose... INTERVENEZ !

4 4/57 Introduction L'informatique est présente partout : - études (support d'apprentissage) - maison (communication, bureautique) - faits de société (brevets, Microsoft,…) Le public se fait souvent une fausse idée : ordinateur = engin intelligent… C'est FAUX !

5 5/57 Définition Machine électronique de traitement de l'information capable d'exécuter un ensemble d'instructions (programme) préalablement enregistré dans sa mémoire. Anglais : computer

6 6/57 Pour quoi faire ? Taper un rapport Éditer ses photos de vacances Calculer sa moyenne, sa feuille d'impôt Jouer Naviguer sur Internet … Utiliser des LOGICIELS qui servent à créer, à transformer et à éditer des données...

7 7/57 Principe de base

8 8/57 Architecture

9 9/57 Différents ordinateurs PC (Personal Computer) Macintosh Mainframe (Gros systèmes) etc.

10 10/57 Architecture modulaire Carte mère Processeur Mémoire vive Disque dur Ecran Périphériques Lecteurs

11 11/57 Sous le capot… Jetons un coup d'œil a l'intérieur...

12 12/57 Vue d'ensemble

13 13/57 Le matériel… … plus en détails

14 14/57 Carte mère Linterface : le BIOS Support CPU et Chipset Les slots :AGP, PCI (-express), ISA La pile (batterie) Et surtout, le BUS…

15 15/57 La carte mère

16 16/57 Processeur(s) Caractéristiques Architecture : RISC (Sparc), CISC (Intel),... Un ou plusieurs processeurs, multi-coeurs (core) Fréquence et vitesse dhorloge La mémoire interne : le cache Performances Consommation Exemples : Intel P4, Motorola PowerPC, SUN UltraSPARC III

17 17/57 Architecture classique dun processeur Cycle classique 1- lire une instruction (à ladresse indiquée) 2- décoder linstruction calculer (éventuellement) les adresses des opérandes et les lire 3- exécuter linstruction 4- écrire (éventuellement) le résultat en mémoire

18 18/57 Architecture classique dun processeur Schéma classique simplifié mémoire données contrôle registres données registre instruction décodeur adresses UAL données contrôle adresses registre instruction décodeur registres données UAL

19 19/57 Le processeur

20 20/57 Le BUS Gère les communications entre les différentes unités fonctionnelles : processeur, mémoire, contrôleur de disques, carte graphique, etc. Sa vitesse est prépondérante !

21 21/57 Structure d'un ordinateur bus des données RAM ROM E/S écran clavier disques bus de contrôle processeur bus des adresses

22 22/57 Communiquer bus interne au processeur bus pour le cache communication entre les unités fonctionnelles fils + circuits pour la synchronisation vitesse de communication : fréquence du processeur communication entre un cache externe et le processeur vitesse de communication : proche de celle du processeur

23 23/57 La mémoire

24 24/57 Mémoriser Critères d'évaluation des mémoires Temps d'accès Capacité Coût par bit Plusieurs niveaux Registres Mémoire cache Mémoire centrale Mémoire de masse Vitesse _ + _ + Capacité Coût Proximité du processeur Différentes technologies

25 25/57 Mémoriser Registres Conservation des informations proche de lUAL Stockage des opérandes et des résultats intermédiaires Mémoire cache Mémoire vive (RAM – Random Access Memory) Mémoire morte (ROM – Read Only Memory) Disques durs Disquettes, CD-ROM Bandes magnétiques CD-ROM spéciaux Mémoire centrale T ampon entre l'unité centrale et la mémoire centrale Accélération des accès Organe principal de rangement des informations utilisées par l'unité centrale (instructions et données) Mémoire de masse

26 26/57 Mémoriser La mémoire doit conserver la trace du passage du courant Mémoire = ensemble de composants électroniques capables de mémoriser chacun un bit Il existe plusieurs technologies permettant de conserver la trace du courant, correspondant à plusieurs types de mémoire. - mémoires mortes - mémoires statiques - mémoires dynamiques - mémoires de masse : magnétiques ou optiques RAM : infos perdues hors alimentation électrique } } ROM : infos conservées même hors alimentation électrique

27 27/57 Mémoriser mémoires dynamiques Les mémoires statiques (SRAM – Static RAM) sont rapides mais chères... Mémoires dynamiques (DRAM – Dynamic RAM) - un seul transistor couplé à un condensateur pour stocker un bit ( 6 transistors par bit en SRAM) le condensateur se décharge progressivement entrainant la perte de l'information le circuit doit être rafraîchi périodiquement (plusieurs milliers de fois par seconde) pour chaque bit : lire sa valeur et la réécrire immédiatement

28 28/57 Mémoriser mémoires statiques / dynamiques SRAM - plus rapide - plus coûteuse - taille plus importante DRAM - circuit de rafraîchissement plus lente - fabrication plus simple moins coûteuse - densité d'intégration plus grande (facteur 4) Utilisée pour les caches Utilisée pour la mémoire centrale

29 29/57 La mémoire vive

30 30/57 Mémoriser mémoires de masse Besoin de mémoire de masse - mémoires magnétiques - mémoires optiques CD-rom, DVD-rom - dotée (très) grande capacité - pour le stockage permanent de l'information en l'absence de courant (quelques années) Deux types de mémoire de masse disques durs, disquettes bandes magnétiques {

31 31/57 Le disque dur

32 32/57 De plus près…

33 33/57 Mémoriser supports optiques : disques optiques cuvette dans la pellicule réfléchissante trou dans la pellicule réfléchissante indice de réfraction du substrat transparent Principe : rayon laser envoyé sur une surface réfléchissante. On observe (ou non) un rayon réfléchi. – modifiable 1 fois (Recordable) – effaçable (Rewritable)

34 34/57 Mémoriser hiérarchie mémoire : caractéristiques

35 35/57 Les cartes additionnelles Sur les slots de la carte mère Quelques cartes fréquentes : Réseau Vidéo Son SCSI / RAID TV

36 36/57 La carte vidéo

37 37/57 Périphériques entrées/sorties Par définition, un périphérique n'est pas indispensable au démarrage : Clavier / Souris Ecran Scanner, imprimante Webcam Modem

38 38/57 Ports additionnels Permettent de brancher les périphériques Parallèle Série USB PS/2 Firewire...

39 39/57 Lecteurs CDROM / DVDROM (et graveurs...) Disquette Bandes magnétiques (sauvegardes) Lecteurs de cartes mémoires

40 40/57 Ecran Taille de la diagonale Résolution (nombre de points) Fréquence de rafraîchissement CRT (tube) vs TFT (plat) TFT : Luminosité, angle de vue,...

41 Windows : Le Système dexploitation

42 A quoi ça sert ? Interface Homme / Machine Sous-couche dexécution des programmes Fournit des fonctions plus élaborées

43 Lesquels ? Le plus répandu : Windows (2000, XP, Vista…) La grande famille des Unix : Linux (RedHat, Ubuntu, Debian, Gentoo, …) SUN Solaris HP/UX SGI Irix FreeBSD, NetBSD, OpenBSD Dautres solutions exotiques : Lindows, Warp

44 Les caractéristiques Multitâches Multi-utilisateurs Gère les Multi-processeurs (et cores) Non-libre

45 Le noyau Cœur du système d'exploitation Interface programmes/périphériques Ensemble de routines en mémoire Gère les processus du système Gère la mémoire

46 NOYAU MACHINE Application

47 Commandes de base Utilitaires basiques fournis avec Windows Gestion machine, « drivers » génériques, … Interface utilisateur Programmes utiles Editeurs de textes, d'images, navigateurs, Et encore plein d'autres choses…

48 Sur le disque dur… Ensemble de fichiers et répertoires Formats : FAT32, NTFS Attention aux fichiers système ! On diviser le disque en plusieurs morceaux : les partitions

49 Pourquoi un partitionnement ? Classer les données Protéger les données Séparer les systèmes dexploitations Format des données Descripteur différent Convention de nommage sous Windows : A: (disquette),C: (1er DD), D: (CDROM), …

50 Les pilotes du matériel Sert de traducteur matériel / OS Les plus courant sont déjà installés Mais sinon, on peut tout trouver sur : INTERNET !

51 Le CD dinstallation Contient : Noyau Pilotes génériques (Drivers) Interface Programmes (démineur, navigateur,…) Démarrage dun mini-sytème à partir du CD Cest là que commencent les ennuis…

52 Les réseaux

53 Histoire 1969 Dpt Défense US lance Arpanet : réseau pour la recherche 4 nœuds : UCLA, UCSB, SRI, U. Utah machines sur le réseau 1990 fin d'Arpanet, début d'Internet ère interface de navigation : NCSA Mosaic er navigateur Netscape, augmentation rapide du nombre de surfers et multiplication des offres Aujourd'hui Des millions de machines sur la planète

54 Principes Echange de données entre 2 ordinateurs Il faut gommer les différences aux niveaux matériel et logiciel entre les 2 machines Comment se comprennent-ils ? Grâce aux protocoles Données

55 Protocole Le support physique Electrique : câble cuivre Ondes : air (faisceau hertzien, wifi...) Optique : fibre optique Le codage Analogique Numérique

56 Exemple Votre modem à la maison Ordinateur (Numérique) Lignes téléphoniques (Analogique) Provider (Numérique) Modem INTERNETINTERNET

57 Les types de réseaux WAN (Wide Area Network) : réseau national ou international Plusieurs centaines de Km de diamètre MAN (Metropolitan Area Network) : réseau métropolitain Dizaines de Km LAN (Local Area Network) : réseau local Centaines de mètres

58 Réseau local Quel matériels ? - Hubs (Répéteurs) - Switches (Concentrateurs) - Routeurs

59 Topologies Réseau Ethernet avec topologie en BUS La plus courante :

60 Topologies Mais aussi :

61 Topologies

62 Internet ? Réseau fédérateur de réseaux Constitué de multitudes de noeuds : Routeurs Serveurs (Web, DNS,…) Ordinateurs personnels …

63 La numérotation IPv4 Adresse unique par machine sur 32 bits Nom unique par machine Série de 4 nombres entre 0 et 255 Exemple : pour HP_LP1 A décomposer en réseau et machine Réseau : Machine : 1

64 Les classes d'adresses Classe A, B, C ou D Les plus courante : Classe C ou 255 adresses comme notre LAN " " Mais comment faire plus grand/petit ? Pour changer le nombre d'adresses, on change le masque

65 Notations Adresse + Masque Notation abrégée : CIDR /23

66 Vos adresses Entre et Mais cela ne suffit pas pour configurer une machine sur le réseau Où sont les autres machines de mon réseau ? Où est le reste du monde ? Dautres infos…

67 Les bases d' IPv4 (1/2) Passerelle / Gateway C'est la porte de sortie vers d'autres LAN et Internet Sous-réseau / Subnet C'est l'adresse du sous-réseau de la machine Masque de sous-réseau / Subnet Mask Il permet de connaître la taille du sous-réseau

68 Les bases d' IPv4 (2/2) Diffusion / Broadcast C'est l'adresse réservée à la diffusion massive Boucle locale / Loopback C'est l'adresse locale de la machine

69 Les services réseau

70 Le Web World -Wide Web (WWW ou W3 ou 3W ou Web) Projet du CERN en 1989 Notion de document hypertexte liens sur dautres documents (hyperliens) Messagerie électronique Forums de discussion Échanges de logiciels ou de fichiers (ftp, scp) Connexion et travail à distance (ssh) Recherche sur le Web Documents de tous types (textes, graphiques, images, vidéos, sons…) Chaque document a une adresse unique : adresse URL Ex :

71 Le Web Les pages sont réalisées avec un langage comme HTML Laccès aux documents se fait avec laide de navigateurs (browser) Mosaic (NCSA) Netscape Mozilla Firefox Internet Explorer (Microsoft) La recherche sur le Web se fait grâce à des moteurs de recherche : Google (http://www.google.fr) Yahoo (http://www.yahoo.fr) Lycos (http://www.lycos.fr) …

72 La résolution de nom / DNS Pourquoi ? Adresse IP compliquée ! Impossibilité de connaître tout le réseau Réponse : DNS ou Serveur de noms Données réparties partout sur le réseau Fonctionne en arborescence

73 DNS, la suite… Création de domaines par lAFNIC :.fr.com,... Possibilités infinies de sous-domaines : u-strasbg.fr wanadoo.fr Serveur DNS de lUniversité :

74 Un exemple : Thomas GW DNS Routeur Perdu.com Page web Routeur

75 Les autres… FTP : Transfert de fichiers SSH : Console sécurisée IRC : Discussion SMTP : Mail LDAP : Annuaire …

76 Et la suite… Nouveau protocole d'adressage IPv6 Nouvelles technologies réseaux : Bluetooth Wi-fi Gigabit Ethernet …

77 Bases dadministration

78 La sécurité (1/2) Plusieurs aspects : Topologies Choix d'une topologie sure Système d'exploitation Mise à jour Windows Update Les pilotes (drivers) Matérielle Protéger physiquement les machines

79 La sécurité (2/2) Utilisation dapplication sécurisées Formation des utilisateurs Mots de passe Hérésies (modem, divulgation mot de passe) Veille Surveillance Information Construction d'une base de ressources

80 DHCP Configuration auto d'interface réseaux Adresse IP Gateway Masque de sous-réseau Serveur DNS Nom de domaine Bail limité Sécurité : distribution par adresse MAC

81 Les scripts Pour automatiser les taches répétitives Pour lancer des taches à heure fixe Pour mettre à jour de nombreux fichiers Les SCRIPTS !

82 Exemple : off if '%1'=='' goto a0 if '%2'=='' goto a1 gs -q -dNODISPLAY -dNOBIND -dWRITESYSTEMDICT -dSIMPLE ps2ascii.ps %1 -c quit >%2 goto x :a0 gs -q -dNODISPLAY -dNOBIND -dWRITESYSTEMDICT -dSIMPLE ps2ascii.ps - -c quit goto x :a1 gs -q -dNODISPLAY -dNOBIND -dWRITESYSTEMDICT -dSIMPLE ps2ascii.ps %1 -c quit goto x :x

83 Ensuite ? Installation des machines sous XP Partitionnement Installation du système Configuration / Mise à jour Installation de logiciels Installation de limprimante Mais avant, on relit son cours !


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