Système digital de l’algorithme au circuit

Aujourd’hui

Le personal computer PC est introduit par IBM en 1981 : 16 KB de mémoire, et un processeur 8 bits à 300 KHz. Il coute 2500 US$ ; pour 2000$ de plus, on a 256KB de mémoire et un moniteur alphanumérique en couleur. Tout ceci est bien peu de chose en regard de la puissance d’alors des mainframe ordinateurs d’IBM et des minis de Digital. Moins de dix ans plus tard, le rapport des forces
est inverse : il se vend maintenant plus de PC que tous les autres types d’ordinateurs d’usage général combinés; les écarts de performance diminuent chaque jour.
Pour suivre cette montée en puissance du PC, les fabriquants d’autres types d’ordinateurs doivent développer leurs propres microprocesseurs et néanmoins réduire dramatiquement leurs couts pour survivre. Comme ils n’ont pas les économies d’échelles propres au PC, beaucoup disparaissent ; d’autres tentent de changer de métier.
Par une ironie de l’économie, l’introduction du PC et son succès auprès du grand public dans les années 80 marque la fin du monopole insolent qu’IBM a gardé pendant près de quarante ans sur l’informatique. Il est remplacé dans les années 90 par un duopoly, entre Microsoft et Intel – dit Wintel. Combien de temps durera t-il? Une lectrice aura-t-elle la vision du futur pour faire à WinTel ce que Bill Gates fit à IBM en 10 ans? Les lecteurs peuvent essayer aussi.
L’imprimerie, par laquelle Gutenberg a changé le monde, est désormais digitale: presque tout document reproduit aujourd’hui passe par une représentation numérique. Il y a cinquante ans, la page que vous lisez aurait demandé plusieurs tonnes d’équipements (cadres tenant le négatif de chaque caractère pour chaque page), et des centaines d’heures de travail avant de pouvoir être imprimée sur papier.
Elle a été composée sur un PC portable (de moins de cinq kilogrammes), en moins d’une heure. Elle est imprimée sur une imprimante de bureau en couleur qui revient – dès 1997 – moins cher à l’année d’usage que le téléphone – achat, papier et encre comprises. Par les réseaux numériques – au travers d’un MODEM
– on peut aussi imprimer toutes ces pages à distance, de chez soi comme des antipodes.
En 2009, le texte de ce cours est envoyé par mél chez l’imprimeur au format PDF ;
le paiement de cette transaction est aussi numérique.
En devenant digital, le téléphone revient aux principes du télégraphe, son ancêtre.
Et le son prend d’autres dimensions : il devient aussi image, film et texte.
On le transmet d’ordinateur en ordinateur, à une vitesse souvent proche de celle de la lumière. La communication, à toute distance et sous presque toute forme, est maintenant numérique. Les barrières historiques entre télécommunication et informatique, entre Electrical Engineering et Computer Science sont caduques. Les idées nouvelles et intéressantes sont presque toutes à cheval entre ces domaines, souvent jaloux l’un de l’autre. Pourtant, il n’est plus de réseau sans ordinateur, plus d’ordinateur sans réseau, et le logiciel est la colle numérique qui fait tenir le tout ensemble.
Internet L’hypertexte est inventé par Tim Berners-Lee en 1980. Grace à lui, le CERN 3 est en 89 le plus gros noeud Internet en Europe. L’hypertexte permet en effet à plus de 100 000 physiciens du monde entier de contribuer aux projets de recherches du Centre. Tim Berners-Lee programme en 1990 le premier ”lecteur hypertexte”. Netscape impose le concept du logiciel gratuit et domine les lecteurs Internet jusqu’en 99. Après un échec commercial, il reste le lecteur Internet le plus populaire en 2010 sous le nom de Mozilla.
Louis Monier 4 écrit, sur un PC de son garage, le premier ”robot Internet” en 92. Ce programme visite systématiquement le graphe Internet : les nœuds sont des pages ; les pages contiennent leurs données propres (texte, images, . . .), et des liens hypertexte qui renvoient vers d’autres pages. Le robot ”rampe 24h/24 sur l’Internet ” ; au fil de son voyage, il tient `a jour un index unique, de son garage vers les quelques millions de liens Internet d’alors. Louis Monier et Michael Burrows programment ensuite AltaVista, le premier moteur de recherches Internet : l’index permet de lister les pages contenant les mots cherchés. Le succès est spectaculaire..

1 Contexte historique
I Principes
1 Circuit mathématique
1.1 Composants de base
1.2 Forme des circuits digitaux synchrones
1.3 Fonction des circuits
1.4 Montre digitale
2 Algèbre binaire
2.1 Numérations de position
2.2 Nombre binaire fini
2.3 Fonction combinatoire
2.4 Nombre binaire infini
3 Circuit électronique
3.1 Transistor
3.2 Conception et réalisation d’un circuit
3.3 Mémoires
3.4 Progrès technologique
II Outils
4 Arithmétique sur Silicium
4.1 Compteurs
4.2 Addition
4.3 Soustraction
4.4 Multiplication
5 Machines universelles
5.1 Machine de Turing
5.2 Microprocesseur
5.3 Machines parallèles
5.4 Programmation
6 Nombres calculables
6.1 Limite théorique du calcul
6.2 Fonctions calculables
6.3 Réel calculable R
6.4 Limites pratiques du calcul
III Applications
7 Physique digitale
7.1 Mesure numérique
7.2 Caméra digitale
7.3 Détecteur de particules
7.4 Equation de la chaleur
8 Théorie de la communication
8.1 Théorie de Shannon
8.2 Compression des données
8.3 Contrôle des erreurs
9 Codage et transmission : audio et vidéo
9.1 Signal analogique et signal digital
9.2 Chaine de communication des images
9.3 Compression d’images photographiques fixes : JPEG
9.4 Compression vidéo et audio : MPEG
IV Appendices
5 Sigles
6 Index

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Système digital de l’algorithme au circuit (3,80 MO) (Cours PDF)