Informatique

1
Informatique

• De l'ordinateur au langage Java

2
Informatique industrielle

• Contexte de lordinateur
• Un modèle de processeur
• D'où la nécessité d'un langage
• TD du jour

3
Contexte de linformatique

• Aucune technique ne surgit du néant
• Nécessité de la transmission dinformation
• Nécessité du stockage et de traitement de
  l'information
• Nécessité de calculs plus rapides et plus exacts

4
Vers l'informatique

• La transmission de l'information

5
Télégraphe de Chappe
556 stations
Paris-Strasbourg en 2 heures en 1790
6
Télégraphe de Chappe

• Codage complexe
• On utilise un répertoire de 92 pages.
• On émet des signaux par groupes de deux, le
  premier pour la page, le second pour la ligne
• Par exemple le premier signe dit page 53, le
  deuxième dit ligne 21. Le Directeur peut lire
  "Je réponds à votre dernière dépêche".
• Cette méthode permet davoir un message
  compréhensible uniquement par les possesseurs des
  répertoires

7
Télégraphe Morse

• 1820 Oersted découvre la déviation dune aiguille
  aimantée par un courant
• Brevet du télégraphe posé en 1840
• Première ligne en 1844 en France
• Transmission lente 25 mots par minute
• durée d' 1 trait 3 points
•  intervalle entre 2 signes 1 point - entre 2
  lettres 3 points
•  intervalle entre 2 mots 5 points
•  

8
Code Morse
Cest le point fort de cette technique, on peut
tout coder
9
Statistiques télégrammes belges
Annuaire statistique et historique belge 1864
Explosion de la demande ! La technique Morse ne
suit plus
10
Statistiques télégrammes belges
Cette baisse doit être couplée au taux
d'inflation sur la même période
11
Les courbes de croissances
Aucun marché ne monte jusqu'au ciel !
2009 800 000 minitels 100 M de chiffre
d'affaire fin du 3611 en 2011
12
Un domaine prêt pour l'innovation

• Télégraphe Baudot
• Ingénieur français, il dépose un brevet
  concernant un télégraphe, multiple, rapide et
  imprimeur, installé en France en 1874. Il
  rationalise le code Morse en le transformant en
  code à 5 moments, cest-à-dire 5 bits. Lors dune
  transmission le nombre de bit transmis par
  seconde sappelle baud en hommage au père de la
  transmission de données moderne.

13
Code Baudot (Norme CCITT n 2)
Première utilisation sur la ligne télégraphique
Paris Bordeaux en 1877
14
Automatisation de la réception

• La rationalisation du code permet un décodage
  automatique et limpression directe du texte en
  clair.

15
Multiplexation des transmissions

• Multiplexeur Baudot
• Baudot remarque que pendant la saisie dun code
  par lopérateur, la ligne télégraphique est
  libre, il en profite pour transmettre la lettre
  saisie par un autre opérateur, il multiplexe
  ainsi la saisie de 5 opérateurs sur une seule
  ligne physique.

16
Saisie simplifiée
Le clavier à 5 touches permet la saisie des
simultanée des 5 "moments" .
17
La télégraphie mère de linformatique

• Plus que de la téléphonie linformatique est
  fille de la télégraphie pour tous les concepts
• de code,
• denregistrement sur ruban papier,
• les téléimprimeurs
• les claviers de saisie

18
En conclusion des communications

• CODE
• Système de symboles permettant de représenter une
  information dans un domaine technique
• Le code le plus connu est le code ASCII
• Un code transmis suivant une interface (série,
  parallèle, USB) et un protocole permet la
  transmission d'information

Annexe F p 151 du polycopié officiel
19
Vers l'informatique

• Le traitement de données

20
Stockage et traitement des donnéesNaissance de
la mécanographie

• Obligation de Recensement des Etats-Unis1890 (loi
  électorale)
• Herman Hollerith remporte le marché de
  mécanisation de la saisie et fonde
  lInternational Business Machine

21
Laboratoire des StatistiquesUniversité de
Columbia 1928
22
1938 mécanisation des comptabilités

• Saunier-Duval (La génie Civil, juin 1938)

23
Saisie de données (La Redoute)
24
Classement des cartes (La Redoute)
25
Une offre cohérente
Saisie
Traitement
Tri
26
Paramétrage par tableau de sélection
On peut sélectionner les opérations à effectuer
sur les données.
27
Raffinement des algorithmes

• Comment Avec une trieuse 12 cases ordonner avec
  le moins de passage possible un fichier ?

28
Problème interclassement

• Problème intéressant
• Comment remettre un jeu de cartes à jouer dans
  l'ordre avec le moins de passage en trieuse
  possible ?

29
En conclusion de la mécanographie

• Système d'information
• Les systèmes d'information c'est-à-dire
  lensemble des composants utilisés pour gérer les
  informations de lentreprise financières,
  clients, production ont existé et été traité
  avant l'ordinateur.

30
En conclusion de la mécanographie

• Algorithme
• Ensemble des règles opératoires intervenant dans
  toute espèce de calcul.
• Ensemble des instructions à suivre pour obtenir
  l'exécution d'une tâche donnée, dans un temps
  fini.

31
Vers l'informatique

• L'axiomatisation des mathématiques

32
Un long parcours théorique

• Euclide (-325, -265)
• Dans son livre Eléments fonde la géométrie sur 5
  postulats
• Toute la géométrie se démontre par des
  raisonnements rigoureux à partir de ces postulats

33
Un long parcours théorique

• René Descartes (1596-1650)
• Numérise la géométrie, il relie la géométrie à
  l'algèbre.
• Avec Pierre Fermat (1601-1665), met au point la
  méthode des coordonnées
• Par le choix d'une unité de longueur, il
  identifie la demi-droite avec l'ensemble des
  nombres réels positifs.

34
Un long parcours théorique

• George Boole (1815-1864)
• parvient à marier de manière éclatante les
  mathématiques à la logique, discipline qu'il
  arrache ainsi aux philosophes.

35
Un long parcours théorique

• Friedrich Frege (1828-1925)
• formalisation de la pensée fondatrice de la
  logique moderne (calcul des prédicats)
• analyse des phrases complexes 
• analyse des quantificateurs 
• théorie de la démonstration et de la définition 
  
• analyse des nombres 

36
Un long parcours théorique

• David Hilbert (1862-1943)
• Propose lors du congrès de Paris en 1900 de
  travailler sur l'axiomatisation des mathématiques
  (métamathématique)
• Toutes les mathématiques découlent d'un ensemble
  fini d'axiomes correctement choisis.
• Il peut être démontré que cet ensemble est
  cohérent

37
Un long parcours théorique

• Alan Turing (1912-1954)
• Répond à un problème d'Hilbert sur la décision
  dans les théories axiomatiques
• Existe-t-il une méthode calculable qui affirme
  si, oui ou non, une proposition est démontrable ?
  
• Turing le fait en introduisant les machines de
  Turing.

38
La machine de Turing

• À l'origine, le concept de machine de Turing,
  inventé avant l'ordinateur, était censé
  représenter une personne virtuelle exécutant une
  procédure bien définie, en changeant le contenu
  des cases d'un tableau infini .
• C'est un modèle utilisé en informatique
  théorique, pour résoudre les problèmes de
  complexité algorithmique et de calculabilité,

39
Un long parcours théorique

• Kurt Gödel (1906-1978)
• Répond par la négative à Hilbert
• Théorème d'incomplétude
• N'importe quel système logique suffisamment
  puissant pour décrire l'arithmétique des entiers
  admet des propositions sur les nombres entiers ne
  pouvant être ni infirmées ni confirmées à partir
  des axiomes de la théorie.

40
Un long parcours théorique

• John Von Neumann (1903-1957)
• Travaille dans de multiples domaines
• Mécanique quantique
• Economie (théorie des jeux)
• Projet Manhattan
• Ordinateur (architecture de Von Neuman)
• Automates cellulaires

41
Définition dun ordinateur(Modèle de Von Neumann)

• Unité de contrôle qui est chargée du séquençage
  des opérations
• Unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de
  traitement, qui effectue les opérations de base
  et les tests (branchement conditionnel)
• Mémoire qui contient à la fois les données et le
  programme qui indique à lunité de contrôle quels
  calculs faire sur ces données.
• Entrée-sortie qui permettent de communiquer avec
  le monde extérieur.

42
Se méfier de l'histoire linéaire !

• Deux prédécesseurs connus dans cette histoire
• La machine de Babbage
• L'ordinateur de Konrad Zuse

43
Le calcul mécanique

• Calcul des marées (concours de la Société Royale
  dAstronomie de Londres en 1812)
• Babbage
• Lady Ada

44
Machine de Babbage

• un organe de commande gérant le transfert des
  nombres et leur mise en ordre pour le traitement 
  
• un moulin chargé d'exécuter les opérations sur
  les nombres
• un magasin permettant de stocker les résultats
  intermédiaires ou finaux 
• un dispositif d'entrée et de sortie avec un
  dispositif d'impression.

Fonctionna en 1991
Le programme n'est pas enregistré dans la mémoire.
45
La machine de Zuse

• Z3 1941
• Utilisé pour les calculs aéronautiques
  (Henschell )
• Machine à relais.
• Une unité de contrôle
• Une unité arithmétique et logique à 2 registres.
  Des instructions arrêtent la machine pour
  permettre dentrer une donnée ou de lire un
  résultat. Mais pas de branchement conditionnel
  (test)
• Une mémoire de 64 mots ( ladressage est à 6
  bits)
• Des unités dentrée-sortie  Lecteur de ruban
  papier qui stocke le programme, clavier pour
  entrée des données, affichage numérique pour les
  résultats. 
• La fréquence est denviron 5 hz
• labsence de branchement conditionnel

46
Vers l'informatique

• Modèle d'un processeur

47
Modèle dun processeur

• Modèle du processeur

48
Modèle dun processeur

• A la mise sous tension
• L'UC décode le contenu de la mémoire 1
• L'UAL exécute linstruction

Cette instruction signifie Mettre la valeur
mémoire qui suit dans le Registre 1
49
Modèle dun processeur

• L'UC calcule ladresse de linstruction suivante
• Elle décode le contenu de la mémoire 3
• L'UAL exécute linstruction

Cette instruction signifie Mettre la valeur
mémoire qui suit dans le Registre 2
0000 0123
0000 0001
50
Modèle dun processeur

• L'UC calcule ladresse de linstruction suivante
• Elle décode le contenu de la mémoire 5
• L'UAL exécute linstruction

Cette instruction signifie Ajouter le Registre
1 au Registre 2
0000 0123
0000 0124
0000 0001
51
Modèle dun processeur

• L'UC calcule ladresse de linstruction suivante
• Elle décode le contenu de la mémoire 6
• L'UAL exécute linstruction

Cette instruction signifie Mettre le contenu du
Registre 1 dans la case mémoire dont l'adresse se
trouve dans la mémoire suivante
0000 0123
0000 0124
Vers ladresse 100
0000 124
52
Modèle dun processeur

• L'UC calcule ladresse de linstruction suivante
• Elle décode le contenu de la mémoire 8
• L'UAL exécute linstruction

Cette instruction signifie Envoyer le code
suivant vers l'unité 10. Un A (en ascii codé 42)
est envoyé vers le port 10
0000 0123
0000 0124
53
Modèle dun processeur

• L'UC calcule ladresse de linstruction suivante
• Elle décode le contenu de la mémoire 8
• L'UAL exécute linstruction

0065
Cette instruction signifie Si le registre 1
n'est pas nul la prochaine adresse d'instruction
est 65. UAL modifie l'adresse de la prochaine
instruction dans l'UC et met l'adresse 65.
0000 0123
0000 0124
54
Idée fondatrice la mémoire polysémique

• Un nombre en mémoire peut représenter
• Une instruction
• Un nombre
• Une adresse
• Un code (ici "A")

55
Nécessité des langages informatiques

• Pas question d'écrire directement du langage
  machine exécutable.
• Il existe une infinité de langage informatique
  qui vont être traduit en langage exécutable
  grâce à un compilateur.

56
Vers l'informatique

• Les compilateurs

57
Un compilateur

• Un compilateur est un programme qui transforme
  un langage compréhensible par l'homme en un
  langage exécutable par la machine

58
Exemple de code
59
Exemple de code
On retrouve notre texte en code ASCII
60
Résumé des épisodes précédents.

• Nous allons utilisé un langage JAVA
• Qui permet de traduire pour une machine une
  démarche de type logique ou mathématique.
• Nous devrons avancer sur quatre axes
• La démarche de résolution
• La représentation des données
• L'interaction avec l'utilisateur
• La syntaxe du langage

61
Exemple

• Je veux faire un programme de jeu d'échec.

62
Exemple la démarche

• Quelle démarche mathématique/logique pour arriver
  à la victoire ?
• Comment évaluer l'intérêt d'un coup ?
• Comment définir une stratégie ?

63
Exemple la représentation

• Comment représenter l'échiquier ?
• Comment représenter les pièces ?
• Comment coder une stratégie ?

64
Exemple l'interface

• Ce sera cela
• Comment dessiner ?
• Comment interagir ?

65
Exemple la syntaxe

• Il faudra faire cela en Java !!!

66
Vers l'informatique

• L'insertion dans un contexte

67
Où tout se complique..
BIOS Interface la carte mère
DRIVERS Interface les périphériques
Noyau système Unix, XP, Vista, Mac
Gestionnaire Réseau
Gestionnaire des fenêtres
Notre Programme
Notre programme va devoir s'insérer dans un
système complexe
68
Compilation Java
Le développeur écrit son application en java et
la compile mais le code résultant n'est pas
exécutable directement sur une machine, il s'agit
d'un code intermédiaire (appelé bytecode) qui
aura besoin pour s'exécuter d'une sorte de
traducteur, d'adaptateur qui va le rendre
exécutable sur une plate-forme donnée. C'est ce
logiciel qui s'appelle une machine virtuelle java.
69
Pour travailler

• Nous allons utiliser un outil de développement.
• (environnement de développement intégré)
• (Integrated Development Environment ou IDE)
• Netbeams
• Et bien évidemment une JVM (Java Virtual Machine)

70
Vers l'informatique

• Les bases du langage

71
Pour débuter avec Java
Container définissant votre programme
Entre les 2 parenthèses
Votre code sera là
Chapitre 2, p 5-21 du polycopié officiel
72
Règles de base

• Toute instruction termine par un
• Tout bloc d'instruction est encadré par

73
Les variables

• Toutes les variables doivent être typées.
• Les types simples courants
• short entier sur 16 bits (-32 768 à 32767)
• int entier sur 32 bits
• long entier sur 64 bits
• float réel sur 32 bits
• double réel sur 64 bits
• char caractère Unicode sur 16 bits

Chapitre 2, p 5-21 du polycopié officiel
74
Les variables

• Déclaration et initialisation d'une variable.
• Par convention une variable commence par une
  minuscule, mais peut contenir des majuscules pour
  faciliter la compréhension
• int i 3
• char c 'A'
• double pi 3.14159
• float val -435.3f
• Int borneSuperieure 45

Chapitre 2, p 5-21 du polycopié officiel
75
L'affectation

• int x 5
• int y 6
• xy
• y35

0000 0006
0000 0035
76
Les opérateurs
77
L'instructions de sortie

• Pour l'instant on se contente de l'instruction de
  survie
• Pour imprimer une chaîne de caractères
• System.out.println("Bonjour monde")
• Ou avec des variables
• int a3
• System.out.println(a)
• Ou les 2
• int a3
• System.out.println("La variable a vaut "a)

Le signifie la concaténation de chaînes de
caractères
78
Les instructions de contrôles

• Si
• Pour
• Tant que

79
Si

• Si condition
• alors instruction(s)
• sinon instruction(s)
• Finsi
• .
• .
• .
• if (compte lt 0)
• System.out.println("Compte débiteur")
• .
• .
• .

80
Si

• Si condition
• alors instruction(s)
• sinon instruction(s)
• Finsi
• .
• .
• .
• if (comptegt0)
• comptecompte debit
• else
• System.out.println("Compte débiteur")
• .
• .
• .

81
Si - remarque

• Afin de ne pas confondre avec l'affectation, le
  test d'égalité dans une condition s'effectue avec
  deux signes
• .
• if (compte 0)
• System.out.println("Compte nul")
• .
• Différent se note !
• if (compte ! 0)
• System.out.println("Compte nul")

82
Pour

• Pour tout i appartenant à un ensemble
• instruction(s)
• Finpour
• .
• .
• //faire une table de multiplication par 2
• for(int i 1 i lt 10 i)
• System.out.println( i " X 2 " i2 )
• .
• .

83
Tant que

• Tant que condition
• instruction(s)
• Fintantque
• .
• int a 1
• while (a 7 ! 0)
• a (int) (Math.random() 51)
• .

Génère un nombre réel aléatoire entre 0 et 1
Génère un nombre aléatoire entre 0 et 50 multiple
de 7
Demande laconversion du réel en entier
84
Conclusion

• En TD !
• . Encore une remarque !

85
Je ne voyage sans livre, ni en paix ni en
guerreC'est la meilleure munition que j'ai
trouvée à cet humain voyage...

• Pour les Geeks, ce livre est obligatoire, sur
  internet
• Thinking in Java
• http//www.mindview.net/Books/TIJ/
• (en anglais)
• http//penserenjava.free.fr/
• (en français)
• C'est un livre qui décrit toute la philosophie
  et la technique nécessaire pour utiliser Java
• Merci Christian Gillot

86
Je ne voyage sans livre, ni en paix ni en
guerreC'est la meilleure munition que j'ai
trouvée à cet humain voyage...

• Biographie
• Alan Turing , l'homme qui a croqué la pomme.
  Laurent Lemire (2004) (14 sur Abebooks)
• Les démons de Gödel Cassou-Nogues Pierre (2007)
  (11 sur Abebooks)

87
Je ne voyage sans livre, ni en paix ni en
guerreC'est la meilleure munition que j'ai
trouvée à cet humain voyage...

• Réflexion
• Gödel, Escher, Bach. Les Brins d'une Guirlande
  Eternelle Hofstadter Douglas (2000)
• (35 sur Abebooks)
• Quel rapport y a-t-il entre la musique de
  Jean-Sébastien Bach, les dessins du graveur
  néerlandais Maurits Escher, et le célèbre
  théorème du logicien autrichien Kurt Gödel ?

88
Je ne voyage sans livre, ni en paix ni en
guerreC'est la meilleure munition que j'ai
trouvée à cet humain voyage...

• Réflexion
• Le codex d'Archimède William Noel et Reviel Netz
  (2007)
• (21 sur Abebooks)
• Récit du décodage du palimpseste le plus ancien
  du codex d'Archimède de Syracuse, acheté 2
  Millions de chez Christie's. Ce n'est
  qu'aujourd'hui grâce a des techniques d'imagerie
  que l'on a pu décoder l'ensemble du volume.

89
Je ne voyage sans livre, ni en paix ni en
guerreC'est la meilleure munition que j'ai
trouvée à cet humain voyage...

• Historique
• IBM et l'holocauste (2001) (8 sur Abebooks)
• L'emploi des machines pour les recensements de
  la population en 1933 et 1935 permis de retrouver
  bien plus facilement les populations ciblées par
  les nazis. Des comparaisons avec la France
  montrèrent que la pratique du fichage généralisée
  en Allemagne eu un impact important sur
  l'efficacité des rafles. Finit par être pesant à
  force de vouloir impliquer tout le monde dans un
  complot mondial.