Représentat° : du binaire au numérique

Représentat°
: du binaire
au numérique

Introduction
de ce cours
- Aministratif
  Logistique
  - Accueil
    - Merci de votre intérêt
    - L'intérêt que vous porter à mon cours me fait plaiser et me motive.
  - Vacances d'automne
    - Pas de cours 2 semaines de rang
  - 1 absence
    - Béatrice
  - Situer ce cours
    par rapport au
    programme
    - Transition
      - Fin du cours sur les com
        posants des ordinateurs
        À cause de notre
        approche selon
        un parcours en
        largeur d'abord
        Il s'agit donc de la fin d'un premier survol de cet aspect
        
        Nous y reviendrons plus tard
    - Nous passons donc à la représentation binaire, puis numérique
    - Ensuite nous parlerons du traitement numérique
      - 0013-ChaineDeTraitementDeLInfo_2.png
  - Transition
    - Avant le binaire, était l'analogique
- Intro selon un
  aspect
  pédagogique
  - Vous faire participer
    - Parfois vous provoquer
      - Pour vous titiller
      Aujourd'hui : le but est de vous permettre de
      faire un petit exercice de numération avant
      la fin du cours, cad avant les vacances.
  - Grande question :
    L'ordinateur est-il lent ?
    - Réponse
      - Réponse
        rapide
        Oui, l'ordinateur est très lent
        
        10, 100, 1000 fois trop lent
      - Réponse
        plus
        détaillée
        Certes, comparé aux machines
        de traitement mécanique de
        l'information, il est très rapide
        
        Mais
        comparé à l'ordinateur analogique, il est très lent
        
        comparé au cerveau humain, il est très lent
        
        Car il est complexe
        Il empile de nombreuses couches
        
        0014-HardwareToutLUAL
    - L'ordinateur
      analogique
      : Késako ?
      - Plaisir de
        vous traiter
        d'ingrats
        Vous vous vautrez avec plaisir dans le numérique et
        toutes ses turpitudes, et, ingrats que vous êtres,
        vous avez déjà oublié l'ordinateur analogique
        C'est mon rôle d'enseignant, de vous provoquer
      - Ne soyez pas génés,
        c'était déjà le cas à
        la fin des années 70
        Jean-Pierre guélon
        d'hier à demain
        For justement, pointait cet aspect il y a déjà 25 ans
        
        Je vous reparlerai de lui à propos de la boucle cybernétique
        
        Tzafa
        À propos des missiles anti-missiles (Thomson CSF)
Le domaine
de l'analogique
- Présenter une fonction analogique
  - 0015-MaximumRelatif_02
  - - x abscisse : axe du temps
    - y ordonnée : axe de l'amplitude (en fonction du temps).
  - Expliquer les conventions
    - 0020-DifférentesFormesDOnde_02
    - Diverses formes d'ondes
      - analogique
      - logique
        0022-Courbenumerique_Chronogramme_1.bmp
- Le domaine d'application de l'analogique
  - C'est le domaine des grandeurs physiques
- Intro
  - parler de l'
    ordinateur
    analogique
    - Juste après la guerre
    - Norbert Wiener
      - Cybernétique
        0040-AOPAmplificateurInverseurClassiqueCommenté_Grand
      - Pendant la guerre 39-45
        Asservissement du tir
- Avantage du traitement analogique de l'information
  - Simple : moins de circuits
  - Vitesse : 10, 100, 1000 fois plus rapide.
- Inconvénients du traitement analogique de l'information
  - Dégradation du signal au fil de la chaine de traitement dû :
    - Aux parasites.
    - Manque de précision des composants (mètre étalon (platine iridié - Breteuil)).
    
    0060-RegleACalculs_BoutEtReduit4Contraste
- Exemples de
  traitements
  analogiques
  - La règle à calcul
    - RegleACalculs_BoutEtReduit4Contraste
  - Le calcul opérationnel
    - 0070-Additionneurl_AvecResistanceDEntree.bmp
  - Les calculs électroniques
    - Il est effectué en utilisant les courbes de
      réponse des composants électroniques.
    - 0080_ExpAsReciproqueDeLog_01
  - Les ordinateurs analogiques
    - asservissement
      - 0098-RegulateurDeNiveauDEau1MontageDeBase.bmp
      - RegulateurDeNiveauDEauStableAvecPetiteFuite
      - RegulateurDeNiveauDEau_MontageInversé_Improved02
    - Pendant la guerre : Norbert Wiener, la cybernétique
    - Après la guerre, pilotage de missiles.
Le bit : digit binaire
La représentation
binaire
- Au moyen d'un
  algèbre de Boole
  - C'est un ensemble composé de 2 éléments, de 2 états : {0, 1}.
- Le bit :
  binary digit :
  Le digit
  binaire
  - Un digit
    - Qui vient de doigt (le doigt qui sert à compter).
    - un support élémentaire d'information
  - Aspect
    binaire
    de
    ce digit
    - Une représentation
      en termes de niveaux
      - À la base, dans l'algèbre de Boole, il existe 2 états : 0 et 1.
      - L'existence de deux états induit une possibiité de codage.
      - Au moyen d'une amplitude
        binaire. Nous définissons :
        l'état 1, le niveau 1comme le niveau haut.
        
        l'état 0, le niveau 0, comme le niveau bas.
    - Une représentation en
      termes de niveaux binaires
      - Le doigt est levé ou baissé
      - L'implémentation électronique
        de la chose se fait au moyen
        de circuits saturés
        Obtenu au moyen d'une boucle
        de réaction positive qui part en
        buttée haute ou basse.
        
        0120-Bistable_ImplementationAvec1Suiveur_Simple.bmp
  - Transition
    - L'annoncer sans le détailler
      - Inconvénient de la saturation : la lenteur.
    - Voyons cela maintenant avec la boucle de réaction positive
- Introduction
  : la boucle
  de réaction
  positive
  - La boucle de réaction positive pour
    fabriquer une mémoire afin de
    représenter l'information binaire
    C'est un bistable
    - Le système possède deux états stables
    - L'annoncer sans le détailler
      - C'est pourquoi, il peut servir de mémoire.
- Exemple de bistable
  - Le dièdre obtus
    - Le ticket de métro plié selon un angle obtus.
    - Exemple
      - 0140-DiedreOuvertEnPerspective_AvecFond_01
      - 0150-DiedreOuvert_3GrandsDiedresCumFond.bmp
  - Le suiveur de tension
    - Jeu de domino avec des cartes
    - 1 → 1
      0 → 0
    - Juste annoncer
      - Ce jeu servira d'introduction aux systèmes formels
  - Le suiveur rebouclé
    - rebouclé sur lui-même :
      - La sortie est ramenée sur l'entrée
        au moyen d'un fil conducteur (cuivre)
        1 → 1
        0 → 0
      - 0120-Bistable_ImplementationAvec1Suiveur_Simple.bmp
- intérêt de la représentation binaire
  - immunité au bruit
    - Tout d'abord en terme de niveau
      - Par rapport à une référence médiane
    - Puis en terme de saturation
      - Il faut apporter de l'énergie pour le bouger
      - Le système résiste aux parasites
      - 0180_ParasiteSuruneTangenteHyperbolique_03
    - Puis en terme d'hystérésis
      - Ex :
        Le clic à l'ouverture des conserves
        
        Il y avait un mécanisme à histérésis dans notre lave-vaiselle
      - Trigger de Schmidt
        Sa résistance n'est pas linéaire
        
        Elle est basée sur un cycle d'hystérésis
        
        La référence de commutation est à hystéresis
  - L'annoncer sans le détailler
    - Possibiliter de raffiner le traitement, pour obtenir une grande précision
- Ce bistable
  peut servir
  de mémoire
  - La fonction mémoire :
    Un état saturé stable
    - Une fois que j'ai forcé le système dans une position
    - Le système se tient dans un creux de potentiel
    - Le système est stable
      - Une fois qu'il est dans une position, il y reste
      - Latin sto, stas, stare : demeurer, rester
    - La fonction mémoire
      - Je pars faire un tour
        Je reviens
        
        Il demeure dans la même position
      - hystérésis
        husterein
        être en retard :
        la fonction mémoire
  - Un creux de potentiel
    Nécessité de forçage
    - Conséquences de la saturation
      - Quelles sont les conséquence de cet état saturé,
        c'est à dire du fait qu'il soit parti en buttée ?
    - Immunité aux parasites
      - Déjà vu plus haut
        Le système résiste aux parasites
        
        Il faut apporter de l'énergie pour le bouger
    - La notion de forçage
      - Pour changer son état Je dois forcer le système : lui apporter de l'énergie.
      - Je le force dans une position
        Ensuite, il y reste
    - Mais il y a des Inconvénients
      - Mais c'est le prix à payer pour la sécurité
      - En termes
        d'énergie et
        de temps
        La commutation est énergivore, car elle demande de l'énergie
        
        La durée pour inverser cette saturation est un peu longue.
- Transition vers la
  représentation
  de données
  - Nous utiliserons
    - Mise en // de n digits binaires
    - Structuration et typage des données pour représenter texte, sons, images...
La numération permet
de passer de
la représentation
binaire au numérique
- Transition par
  introduction de
  la numération
  - La numération permet de passer
    - de : Logique = binaire
    - à : numérique = digital
  - Moyen de cette transition
    - Par mise en // de N digits binaires, de N signaux logiques
    - 1000-DiedreEnParallèle_4GrandsDiedresCumFond_01
- Numérique : c'est une
  numération binaire
  - À la base : un
    seul bistable
    - 2 états stables
      - 0 / 1
      - v / f
      - oui : non
  - Arrangement
    de 4 bistables
    - Arrangement : l'ordre compte
    - Ainsi on obtient une numération
  - Mise en oeuvre
    - Avec des cartes à jouer 0/1
      - Exercice pratique avec les papiers
    - Avec JFLogSim
- Table de conversion binaire <-> décimal
  - TP : Réaliser une table de conversion
    binaire -> décimal sur 4 digits binaires
  - 1100-NumérationBinaireDe0à7.bmp