1. Introduction :

Plutôt qu'un long discours, un rapide comparatif entre l'Homme et la puce informatique sur leurs manières respectives de décrire le Monde:

Reconnaissons-le: le processeur au coeur d'un ordinateur ou autre système autonome est capable de manipuler un tas d'informations a priori très différentes: nombres, texte, sons, images....

Tous nos fichiers informatiques, sans exception, sont en réalité constitués d'une très très longue séquence uniquement composée de deux symboles: 0 et 1... Dès lors, toute information que vous voulez rendre compréhensible à un ordinateur doit auparavant subir un codage binaire (binary coding) afin de la transformer en une séquence uniquement composée de ces deux symboles (0 et 1).

Mais alors ? Pourquoi le binaire ? on pourrait franchement douter de la pertinence et de la fiabilité de l'information binaire pour restituer correctement l'information humaine. Mais alors, pourquoi avoir conçu l'ordinateur de telle manière qu'il ne comprenne que cette dernière ?

- Pour sa simplicité,

- Pour l'univocité de l'information binaire; ce qui n'est pas "0" est "1", et ce qui n'est pas "1" est "0": difficile de faire moins ambigu !

- Pour la reproductibilité de l'information binaire, qualité primordiale lorsque l'on sait qu'un ordinateur est une fourmilière numérique dont les composants ne cessent de s'échanger des flots de données binaires.

- Pour l'universalité du codage binaire qui s'avère capable, en théorie, de représenter toute information structurelle, quelle que soit sa nature.

2. Schéma de la chaîne d'informations :

Cliquer sur l'image pour y voir correctement.

3. La chaîne d'informations :

Définition : C'est la partie du système autonome qui détecte ou capte l'information concernant son environnement (information logique ou grandeur physique) et qui la traite.

On peut découper cette chaîne en plusieurs blocs fonctionnels

3. Acquérir : Comment un objet numérique est-il capable de prendre possession de son environnement ?

Définition : L'acquisition de l'information consiste à faire entrer une situation réelle (une information logique ou grandeur physique) dans objet technique, par le biais d'un détecteur ou d'un capteur et de transformer cette information en codage numérique.Voir document ressource: "Les capteurs et les détecteurs".

Exemples de composant assurant la fonction acquérir :

a) Les détecteurs :

Les détecteurs sont utilisés pour acquérir des informations logiques de nature "tout ou rien" (marche / arrêt, porte ouverte / fermée, présence ou non d'une personne...). Voir document ressource : "Les capteurs et les détecteurs".

La nature de l'information à la sortie du détecteur :

L'objectif du détecteur est d'envoyer une information numérique à la puce électronique qui la traitera, semblable à l'information logique qu'il doit acquérir. Comment le détecteur va t-il s'y prendre ?

Prenons un exemple :

Le détecteur de présence doit donner l'information de la présence ou non d'un individu autour de la piscine. Le système utilise de l'énergie électrique pour fonctionner. On distingue deux états, haut et bas, associés à deux potentiels électriques : 0 et 12 volts. D'un point de vue logique, on considère que ces deux états correspondent à deux valeurs, à deux bits : 0 (absence de courant) qui signifie "il n'y a personne autour de la piscine" et 1 (présence de courant) qui signifie "il y a une présence autour de la piscine". 

 

Voir l'animation ci-dessous.

 

Ils traduisent une pensée logique sous forme informatique : « vrai/ faux », « oui/non », « circuit ouvert/fermé » et en binaire, « 0/1 ». (L'algèbre de Boole, conçu par George Boole en 1854).

Le bit signifie « binary digit », c'est-à-dire 0 ou 1 en numérotation binaire. C’est la plus petite information manipulable par une machine numérique. Avec un bit, il est donc possible d'obtenir deux états, donc d'identifier deux situations différentes.

b) Les capteurs :

Les capteurs sont utilisés pour acquérir des informations analogique de nature physique. (température, luminosité, vitesse du vent...). Voir document ressource : "Les capteurs et les détecteurs"

Effectivement Le codage des informations par l'ordinateur en données binaires a pour la machine des avantages précieux, mais elle le confine dans un univers quasi incompatible avec notre monde réel.

En effet, la plupart des informations que nous, humains, échangeons avec notre environnement sont de type analogique. En d'autres termes, les stimuli et grandeurs physiques auxquels nous sommes sensibles (sons, lumières, températures, pression...) sont pour la plupart issus de phénomènes naturels dont les variations sont parfaitement "fluides".

Ainsi, par exemple, la voix de votre interlocuteur est assimilable à une onde sonore continue qui varie au gré de ses intonations en une infinité de fréquences voisines. De la même manière, on ne peut pas dire qu'il fait chaud ou froid (2 états différents) mais que la température varie en continue en fonction du temps qui s'écoule.

La nature de l'information à la sortie du capteur :

L'objectif du capteur est d'envoyer à la puce électronique qui traitera l'information, une information numérique semblable à la grandeur physique qu'il doit acquérir. Comment le capteur va t-il s'y prendre ?

Prenons un exemple : L'enregistrement d'un son par un microphone (capteur analogique)

Pour acquérir du son, on utilise un microphone (capteurs analogiques).Le principe de l’analogique est de reproduire le signal à enregistrer (audio , vidéo…) sous forme similaire. Par exemple lorsque l’on enregistre un signal audio, le microphone suivra les mêmes amplitudes (" la même courbe ") que l’onde sonore (avec plus ou moins de fidélité). L'onde sonore sera traduite en en signaux électriques par le micro. Ainsi l’amplitude électrique du signal analogique sera l’image plus ou moins fidèle du signal à enregistrer (audio , vidéo…).

Les informations analogiques : Le signal prend donc la forme d'une "courbe" qui varie :

Voir document ressource :"Acquisition d'un signal".

 

Ce signal pour être exploité par un ordinateur doit être convertit en numérique. Le signal analogique enregistré est converti en numérique grâce à un convertisseur analogique>numérique . Après cette conversion le signal n’est plus qu’une suite de " 0 " et de " 1 " c’est à dire un signal à deux amplitudes au lieu d’une infinité en analogique . La numérisation d'un signal analogique facilite le traitement et la communication entre objet techniques.

 Voir la vidéo sur le réseau.....

 

Pour numériser cette grandeur physique, on ne peut pas utiliser le bit. On utilise l’octet qui est une unité d’information composée de 8 bits. L'octet permet d’améliorer l’acquisition des informations. Une unité d'information composée de 16bits est généralement appelée mot (enanglais word). Une unité d'information de 32 bits de longueur est appelée motdouble (en anglais double word , d'où l'appellation dword ).

Le matériel à notre disposition ne travaille que sous 8 bits, donc 1 octet. Pour un octet, le plus petit nombre est 0 (représenté par huit « zéros »00000000), et le plus grand est 255 (représenté par huit « un » 11111111), ce qui représente 256 possibilités de valeurs différentes.

 

 

 

Voici donc les unités standardisées :

- Un kilooctet (ko ou kB) = 1000 octets
- Un Mégaoctet (Mo ou MB) =1000 ko = 1 000 000 octets
- Un Gigaoctet (Go ou GB) = 1000Mo = 1 000 000 000 octets
- Un Téraoctet (To) = 1000 Go = 1000 000 000 000 octets.

Les informations numériques : Le signal prend la forme d'une suite de 0 et de 1 :

Voir document ressource :"Acquisition d'un signal".

Numériser un signal analogique consiste à prélever quelques échantillons et à les coder en binaire. La suite de codes obtenus est regroupée dans un fichier numérique.

Il existe des capteurs qui récupère l'information directement numériser. Exemples : scanner, lecteur magnétique, appareil photo numérique, caméra numique, ect... Voir document ressource :"Acquisition d'un signal". Nous n'aborderons pas ce sujet cette année.

Attention : Après une exploitation, un transport et un stockage en numérique tout signal (vidéo ou audio) devra revenir à sa forme analogique de départ. Par exemple un signal audio sera converti de numérique>analogique pour ensuite être amplifié ; en effet nos oreilles ne savent entendre en numérique! Il faut bien garder à l’esprit que le numérique ne sert (dans le cas d’un signal audio ou vidéo) qu’au transport et au stockage des données.

 

4. Traiter :

Définition : C'est le rôle du microcontrôleur.

Un microcontrôleur est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoires (mémoire morte pour le programme, mémoire vive pour les données), et ports d'entrées-sorties.

Les microcontrôleurs sont fréquemment utilisés dans les systèmes embarqués et autonomes, comme les contrôleurs des moteurs automobiles, les télécommandes, les appareils de bureau, l'électroménager, les jouets, la téléphonie mobile, baladeurs, récepteurs GPS, électroménager, automobile, transport aérien/maritime/fluvial, etc.

C'est dans le microcontrôleur qu'on intègre un programme informatique (nous verrons en détail ce sujet dans un chapitre suivant). Le microcontrôleur permet de réaliser la fonction "traiter", il récupère les informations envoyaient par les capteurs et détecteurs, les analyses et en fonction du programme intégré, il transmet des ordres à la chaîne d'énergie donc aux actionneurs ou/et communique des informations aux utilisateurs.

5. Communiquer / Transmettre :

a) Communiquer :

Le système est capable d'établir une communication avec l'utilisateur ou inversement.

- soit par l'intermédiaire d'une interface (écran + bouton) qui permet de donner ou de rentrer des consignes.

Exemple : interface d'un système de chauffage

- Soit par l'intermédiaire d'actionneurs qui permettent de communiquer avec l'utilisateur avec des signaux lumineux ou signaux sonores.

Exemple : Buzzer d'un four micro-ondes qui sonne à la fin d'une cuisson ou DEL sur un ordinateur pour signaler qu'il est allumé.

b) Transmettre :

Pour transmettre un signal, il existe différents modes de transmission (filaire ou non filaire).

Un signal électrique : c'est une grandeur électrique mesurable variant dans le temps et permettant de transporter une information. Quand il est possible de placer un fil conducteur, c'est la solution la moins coûteuse (souris informatique filaire, cordon de guitare électrique, téléphone filaire fixe,...)

Un signal lumineux : Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété d'être un conducteur de la lumière et sert dans la transmission de données. Elle offre un débit d'informations nettement supérieur (300 000 000 m/s) à celui des câbles électriques (273 000 000 m/s) et supporte un réseau « large bande » par lequel peuvent transiter aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques. Les fibres optiques ont constitué l'un des éléments clef de la révolution des télécommunications optiques. Ses propriétés sont également exploitées dans le domaine des capteurs (température, pression, etc.), dans l'imagerie et dans l'éclairage.

Les lumières infrarouges sont utilisées pour transporter des informations sur de petites distanceset en l'absence d'obstacle (souris sans fil, télécommande de téléviseur, casque d'écoute sans fil porté 12 m,...)

Les ondes radio (hertzienne) définissent la transmission des sons : la voix humaine et les signaux audio par les ondes. Ces ondes se propagent dans l'atmosphère terrestre à la vitesse de la lumière (c’est-à-dire presque instantanément à l'échelle humaine) et avec une atténuation importante (proportionnelle au carré de la distance parcourue). Elles sont relativement faciles à émettre et à recevoir avec des appareils simples et peu coûteux. Elles sont donc un support très important pour la transmission de l'information (notamment radio et TV).

Les micro-ondes sont employées dans les transmissions de grande distance par satellite parce que cette fréquence traverse facilement l'atmosphère terrestre et avec moins d'interférences pour les longueurs d'onde les plus élevées (c'est le cas notamment des GPS, la télévision, Internet). La téléphonie mobile repose aussi sur les micro-ondes, ainsi les commandes de porte de garage ou le casque d'écoute sans fil pour des portées supérieur à 100 m. Pour l'accès Internet en réseau local on utilise de plus en plus la transmission sans fil tels que Wi-Fi (portée de 100 m avec obstacle), Bluetooth (portée 100 m sans obstacle) qui emploient également des micro-ondes.

Sony et Microsoft ont dévoilé leurs consoles de future génération au salon E3 de Los Angeles. La nouvelle guerre des consoles peut commencer.

La PS4 de Sony (à gauche) et la Xbox One de Microsoft (à droite) 

Chose promise, chose due. Aux millions de fans qui guettaient leur arrivée sur le Net, les constructeurs ont enfin donné satisfaction en dévoilant au salon E3 de Los Angeles les consoles de jeu de nouvelle génération. En tout cas Microsoft et Sony. Et la bataille s'annonce aussi musclée qu'une partie de Call of Duty.

Sony l'emporte sur le papier

D'abord le prix, qui est l'élément différenciant par excellence : la Xbox est annoncée à environ 500 Euros tandis que la PS4 - c'est une surprise - coûtera 100 Euros moins cher à environ 400 Euros. Cet écart de prix pourrait faire la différence pour de nombreux joueurs. D'autant que Sony, qui est le dernier à dévoiler son bébé, ne manque pas d'en souligner les points forts par rapport à ses concurrents.
Alors que la Xbox One fait déjà l'objet de vives critiques parce qu'elle ne permettra pas d'utiliser les anciens jeux, Sony annonce fièrement que sa PS4 n'aura pas ce problème et sera rétrocompatible. Autre problème sur la Xbox One : il faudra la connecter à Internet au moins une fois par jour sinon les jeux ne seront pas praticables. Pas de ça chez Sony qui obligera seulement à laisser le disque dans la console comme d'habitude. Bref, au premier abord, le japonais Sony frappe fort marque des points face à son concurrent américain.

Microsoft n'a pas dit son dernier mot

Cependant, la Xbox One possède des atouts qui ne laisseront pascertains insensibles. D'abord, c'est bien plus qu'une simple console de jeu puisqu'elle permet également de regarder et d'enregistrer la télé. Ensuite, pour 100 Euros de plus, on bénéfice de l'accessoire de reconnaissance vocale et gestuelle Kinect qui a su se rendre utile dans de nombreux jeux vidéo. Enfin, la Xbox proposera de nombreux titres en exclusivité. 

Rendez-vous à Noël

Microsoft décidera-t-il à la dernière minute de réviser son positionnement prix et peut-être aussi la contrainte de connexion quotidienne à Internet ? On verra bien. Les géants du divertissement ont encore quelques mois pour ajuster le tir puisque ces nouvelles consoles ne sortiront pas avant la fin de l'année. Elles viendront rejoindre dans les magasins la Wii U de Nintendo proposée elle à environ 350 Euros.

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