PROGRAMMES DES ENSEIGNEMENTS 1 ère ANNÉE

INSTITUT SUPERIEUR
D’INFORMATIQUE, DE MODELISATION
ET DE LEURS APPLICATIONS
PROGRAMMES DES ENSEIGNEMENTS
1ère ANNÉE
ISIMA
Campus des Cezeaux
BP 10125
63673 AUBIERE CEDEX
1
Programme des enseignements de 1ère année
Responsable : Christine FORCE
Volume horaire
Coefficient
Crédit ECTS
Anglais
56h
2
3,5
Allemand
Espagnol
56h
2
3,5
Economie d'entreprise
28h
2
2
Expression et Communication
21h
2
1,5
20h
2
1,5
Algorithmique
Structure de données
122h
5
8
Initiation C/UNIX
36h
3
4,5
Langage C
28h
Programmation fonctionnelle
28h
1
2
Analyse numérique
56h
2
3,5
Programmation numérique
22h
1
1,5
Calcul différentiel
Soutien mathématiques
56h
46h
2
3,5
MODULE GENERAL
PROJET
Projet par binôme
TECHNIQUES ALGORITHMIQUES
CALCUL SCIENTIFIQUE
2
Programme des enseignements de 1ère année (suite)
Responsable : Christine FORCE
Volume horaire
PHYSIQUE ET ELECTRONIQUE
Coefficient
Crédit ECTS
Physique
60h
2
4
Electronique
36h
1
2,5
Traitement du signal
22h
1
1,5
R.O. (Théorie des graphes)
28h
2
3,5
R.O. (Programmation Linéaire)
28h
Probabilités / Statistiques
56h
2
3,5
AIDE A LA DECISION
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS ET SYSTEMES
Assembleur et codage
38h
1
2,5
Circuits
38h
1
2,5
Automates
21h
1
1,5
Théorie des systèmes
d'exploitation
20h
1
1,5
Bases de Données
28h
1
2
3
Langue vivante 1 (Anglais)
Enseignant(s) / Responsable(s) :
Module :
MODULE GENERAL
Volume horaire :
56h (CTD)
Prérequis :
Objectifs :
Le cours de première année a une double orientation :
• Ouverture sur le monde anglo-saxon et international au contact d'enseignants anglophones
• Pratique d'une langue et d'une communication de qualité
Pour ceci il est nécessaire :
• De développer la compréhension et l'expression écrite et orale
• De structurer l'expression par l'organisation logique des idées
• D'encourager la créativité dans l'expression
• D'utiliser habilement les techniques de communication.
Contenu du cours :
On mettra davantage l'accent en première année sur l'anglais oral et sur la spontanéité de l'expression, les
bases écrites étant en général assimilées et correctes. En effet, du fait des nouvelles technologies, nous
sommes dans une ère de communication où l'oral l'emporte sur l'écrit, et où les moyens de communication
instantanés comme l'e-mail font plus appel à une langue orale transcrite qu'au courrier formel d'autrefois. Il faut
savoir "communiquer dans l'instant" spontanément et avec facilité mais dans une langue correcte.
Ouverture sur le monde anglo-saxon et international :
• Par les enseignants recrutés de manière préférentielle parmi des anglophones,
• Par des articles de presse, des séquences de news, des reportages, des films.
Dans un contexte de mondialisation des carrières et des affaires, il s'agit d'apporter une information qui sera
discutée et qui servira de support à l'expression, principalement à l'oral.
Developper la compréhension : entraînement à la compréhension et à la synthèse à partir de différent supports
• supports écrits : dans le domaine de la vulgarisation scientifique et technique principalement (articles de
New Scientist, de The Economist, de Time et de Newsweek). Entraînement à l'exploitation d'un texte
scientifique et technique général par la recherche du vocabulaire en contexte et le commentaire.
• supports audio : analyse de séquences audio au laboratoire de langues, avec travail sur worksheet.
• supports audio-visuels : analyse et discussion d'extraits des "news" (Skynews, CNN), de reportages ou minireportages (BBC Four, Discovery), y compris les documents portant sur des aspects de culture anglosaxonne ou internationale.
• Supports multimédia au laboratoire multimédia, en travail supervisé ou autonome.
• Films en VO sous-titrés en anglais sur supports DVD.
Améliorer l'expression orale : celle-ci est pratiquée principalement en effectuant des exposés suivis de
discussions-débats pendant lesquels chacun fait part de son point de vue. Ces exposés doivent porter sur un
sujet scientifique, technique ou d'intérêt général susceptible de donner lieu à un débat.
Améliorer l'expression écrite : par la rédaction d'abstracts et/ou de comptes rendus (anglais technique et
scientifique, langue non spécialisé). Les comptes rendus peuvent aussi porter sur des documentaires ou sur
des films vus en classe. On rédigera un CV et quelques lettres (étude des normes pour les documents écrits).
Encourager la créativité dans l'expression : par une large part faite à l'initiative personnelle (libre choix des
sujets d'exposés, recherche de la créativité dans certains travaux écrits).
Structurer l'expression en organisant les idées : on veillera à l'organisation logique rigoureuse des idées dans
les exposés comme dans les travaux écrits, notamment lors de la rédaction d'abstracts, de comptes rendus, ou
de développements plus personnels. Entraînement à l'emploi correct des formes verbales, des tournures et des
mots de liaison.
Améliorer les techniques de communication : lors des exposés, mais aussi lors de toutes les activités orales,
une grande importance sera apportée à la pratique d'une communication de qualité ainsi qu'au choix judicieux
des techniques de communication. L'utilisation des moyens audio-visuels sera encouragée et la qualité de la
communication fera partie des critères de notation des exposés.
4
Langue vivante 2 (Allemand, Espagnol ou Italien)
Enseignant(s) / Responsable(s) : E. Hassinger
Module :
MODULE GENERAL
Volume horaire :
56h (CTD)
Prérequis :
Allemand : les cours d’allemand fonctionnent par groupe de niveau et non par filières.
•
Contenu du cours :
o
Niveau débutant :
Acquisition des bases grammaticales et lexicales liées aux situations de communication
simples de la vie courante, exercices de compréhension orale à partir de documents et
exercices sur cassette audio. L’accent est mis sur l’entraînement à la communication orale par
le biais d’exercices oraux en binômes ou par petits groupes. Il est également important de
mettre en place une prononciation correcte qui facilite le passage à l’écrit.
Compréhension/expression écrite : étude et production de documents simples liées à des
situations de communication de la vie courante
Evaluation : Contrôle continu, examen final
o
Niveau intermédiaire 1 et 2 :
Consolidation des acquis lexicaux et grammaticaux, révision des structures de base. Le travail
se fait essentiellement sur des documents écrits, des enregistrements audio) ou vidéo ayant
trait à l’actualité politique ou économique des pays de langue allemande. Différents aspects de
civilisation sont également abordés. L’entraînement à l’expression orale tient une place
importante, que ce soit sous forme d’exercice en petits groupes, de discussion plénière ou
d’exposés individuels.
Evaluation : Contrôle continu, examen final
Espagnol :
•
Objectifs :
L’objectif d’un cours destiné à un élève ingénieur qui suit une deuxième langue doit avant tout viser à améliorer
sa capacité de communication (faire passer un message et aussi comprendre ce que son interlocuteur lui dit). A
ce propos, le programme de l’Education Nationale concernant le cours d’Espagnol à partir de la 6ème nous
semble un bon cadre de référence pour bâtir un contenu pédagogique destiné aux élèves d’ISIMA. Plus
particulièrement, pour les élèves de première année nous prenons comme référence les programmes de la 6ème
jusqu’à la troisième. Des évènements nationaux et internationaux intervenant en cours d’année peuvent nous
amener à élargir ce cadre.
•
Contenu du cours :
o
o
o
o
1ère partie :
Se présenter : rédaction d’un CV papier et un CV web - Noms et adjectifs/pronoms personnels Verbes : Ser/Estar/Haber - Prépositions de temps et lieu. Date/Heure - La famille/La Société
2ème partie :
Manger/boire/fêter un événement - Parler du passé, du passé récent et lointain - Le
futur/subjonctif/Conditionnel - L’expression des sentiments
3ème partie :
La société hispanique/la société latino américaine - La maison/le travail - Fêtes et traditions - La
vie moderne
4ème partie :
Les loisirs et le temps libre - Le monde actuel du travail - La ville/la campagne
Italien : en collaboration avec l’IFMA un enseignement d’italien est organisé. Ce cours admet un nombre
limité d’étudiants.
5
Sciences économiques
Enseignant(s) / Responsable(s) : O. Léon
Module :
MODULE GENERAL
Volume horaire :
28h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
•
•
•
•
•
•
•
•
Les entreprises
La théorie de la production
La monnaie
Offre et Demande
Les institutions financières – Le marché financier
Inflation et chômage
Relations et échanges internationaux
Equilibres concurrentiels
6
Expression et Communication
Enseignant(s) / Responsable(s) : M. Mouzat
Module :
MODULE GENERAL
Volume horaire :
21h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
Théorie de communication pour analyser les comportements humains.
1. La communication duelle
•
•
•
L’Analyse Transactionnelle suivie d’analyses de cas
La circulation de l’information : le schéma de Shannon et Weaver
La Programmation Neuro-Linguistique
2. La communication en analyse systémique
•
•
•
•
L’Ecole de Palo Alto
Etude de la perception
La communication non-verbale
La théorie des processus de communication de Mucchielli
3. Technique d’expression orale
Evaluation :
•
•
Ecrite : partiel sur une étude de cas
Orale : exposés avec sujets choisis
7
Algorithmique – Structure de données
Enseignant(s) / Responsable(s) : M. Chabrol – C. Force
Module :
TECHNIQUES ALGORITHMIQUES
Volume horaire :
104h (CTD : 84h – TP : 20h) + 18h (semaines bloquées)
Prérequis :
Contenu du cours :
Programme des 2 semaines bloquées : présentation des structures de bases des algorithmes et nombreux
exercices d'initiation (20h).
Le programme d'Algorithmique et Structures de Données occupe 84 heures de cours intégré. 20 h de travaux
pratiques en C sont faits au 2ème semestre, sachant que les TP de C du 1er semestre portent, en partie, sur
les structures de données de base.
Ch 1 - Introduction (démarche d'analyse structurée)
Ch 2 - Les Listes :
• listes chaînées
• listes contiguës
• listes bilatères
• piles (application a la récursivité)
• files...
Ch 3 - Gestion d'une Mémoire Adressable
• les différentes techniques de gestion d'espace libre
Ch4 - Les Tables
• en particulier les tables de hachage
Ch 5 - Les Arborescences
• arbres binaires, arbres généraux
Ch 6 - Les B-Arbres
• arbres équilibrés
Ch 7 - Les Tris
• les principaux algorithmes de tri performants
8
Initiation au langage C et à UNIX
Enseignant(s) / Responsable(s) : D. Hill
Module :
TECHNIQUES ALGORITHMIQUES (Semaines bloquées)
Volume horaire :
36h (CTD : 18h – TP : 18h)
Prérequis :
Contenu du cours :
A) Initiation à Unix et à Internet
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Connexion et déconnexion du système ;
Attribution d’un compte sur spe, suivi de modification de password ;
Commandes de base : ls, mkdir, cd, pwd , cat, more (pg), cp, mv, rm, lpr, lpstat, cancel ;
Caractères spéciaux : ~, ~user, ., .. ;
Editeur de textes : vi.
Commandes intermédiaires et avancées : chmod, chgrp, chown, sort, last, find, grep, |
Gestion de processus et des jobs : ps, kill, &, jobs, bg, fg, nohup, nice
Commande de compression, de codage, et d’archivage :
compress, uncompress, gzip, uuencode, uudecode, tar,…
mail, telnet, ftp
Navigateur WEB
Initiation au ksh : chmod +x, xhost + machine, export DISPLAY=st?:0.0, >, <, >>, 2> ;
Fichiers d’environnement .profile, .kshrc
Variables et arguments de la ligne de commande.
B) Initiation au langage C
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
Commentaires, constantes, identification et mots réservés
Variables et types
Les opérateurs et les expressions
Instructions et structures de contrôle
Les entrées sorties de base
Les tableaux
Les fonctions
Le passage de paramètres simples par valeur
Le passage de tableaux en paramètres
9
Langage C
Enseignant(s) / Responsable(s) : D. Hill
Module :
TECHNIQUES ALGORITHMIQUES
Volume horaire :
28h (CTD : 18h – TP : 10h)
Prérequis :
Contenu du cours :
A) Techniques de programmation en C
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
Les pointeurs
La récursivité
Les champs de bits
Les macro-instructions
La gestion de la mémoire dynamique
Les structures auto- référentielles
Les tableaux de pointeurs
Déclaration et initialisation statiques
Les prototypes de fonction
Les fonctions à nombre d’arguments variables
Les pointeurs de fonction et les tableaux de pointeurs de fonction
Passage de fonction en paramètre à d’autres fonctions
La gestion des fichiers (direct et séquentiels)
Techniques d’Optimisation
B) Interface entre C, Unix et X-Windows
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Mécanismes d’entrée et de sortie standard, redirection
Récupération des arguments de la ligne de commande
Utilisation du code de retour d’un programme
Appel d’une commande système et appel du noyau UNIX
La récupération de l’environnement d’un processus
Création dynamique et gestion de processus
Gestion du graphisme et des fenêtres avec X-Windows.
10
Programmation fonctionnelle
Enseignant(s) / Responsable(s) : C. Mazel
Module :
TECHNIQUES ALGORITHMIQUES
Volume horaire :
28h (CTD : 14h – TP : 14h)
Prérequis :
Contenu du cours :
INTRODUCTION
1. Généralités
2. Le langage Scheme
PROGRAMMATION FONCTIONNELLE DE BASE
1. Littéraux, symboles, listes
2. Evaluation d’une expression symbolique
3. Structure de liste et fonctions agissant sur des listes
4. Analyse par cas
ENTREES-SORTIES
1. Entrées-sorties sur des fichiers standards (clavier et écran)
2. Entrées-sorties sur un fichier
FONCTIONNELLES
1. Un exemple introductif
2. Les fonctions d’application
3. Application : les schémas fonctionnels
LES MACROS
1. Evaluation d’un texte source
2. Les constructeurs d’expression
3. Un exemple de macro
11
Analyse numérique
Enseignant(s) / Responsable(s) : A. Aussem – J. Koko – P. Mahey
Module :
CALCUL SCIENTIFIQUE
Volume horaire :
56h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
•
•
•
•
•
•
•
•
Introduction au calcul matriciel.
Elimination de Gauss.
Stabilité numérique.
Moindres carrés et transformations orthogonales.
Analyse spectrale.
Matrices définies positives.
Introduction à l'optimisation en dimension finie avec et sans contraintes.
Interpolation.
12
Programmation numérique
Enseignant(s) / Responsable(s) : J. Koko – A. Tanguy
Module :
CALCUL SCIENTIFIQUE
Volume horaire :
22h (CTD : 14h – TP : 8h)
Prérequis :
Contenu du cours :
•
3 séances de 2 heures
Cours de FORTRAN : Bases et extensions pour AIX (allocation dynamique)
•
Pour chaque méthode numérique étudiée :
1 séance de 2 heures présentation d’une méthode numérique
1 séance de 2 heures passage sur machine
Méthodes étudiées
•
•
•
•
•
Décomposition LU
Jacobi, Gauss-Seidel, Relaxation
Décomposition QR et puissances itérées
Méthodes d’optimisation, méthodes de descente…
FFT
13
Calcul différentiel
Enseignant(s) / Responsable(s) : G. Leborgne – J. Pastre
Module :
CALCUL SCIENTIFIQUE
Volume horaire :
56h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
•
Fonctions de plusieurs variables : 12h.
o Dérivées partielles
o Différentielles
o Matrices jacobiennes
o Inégalités des accroissements finis
o Théorème du point fixe
o Théorème d'inversion locale,
o Théorème des fonctions implicites.
•
Equations différentielles : 24h.
o Introduction aux équations différentielles
o Théorème de Cauchy-Lipschitz,
o Systèmes différentiels linéaires d'ordre 1
o Systèmes proies-prédateurs.
•
Courbes et surfaces : 20h.
o Paramétrisations
o Vecteurs tangents, normaux, binormaux
o Longueur d'une courbe,
o Travail le long d'une courbe
o Aire d'une surface
o Gradient et interprétation géométrique,
o Formules de Green-Riemann, de Stokes, de Gauss (ou d'Ostrogradski).
14
Physique des semi-conducteurs
Enseignant(s) / Responsable(s) : E. Coué
Module :
PHYSIQUE et ELECTRONIQUE
Volume horaire :
60h (CTD : 40h – TP : 20h)
Prérequis :
Contenu du cours :
Ce cours présente dans un premier temps les matériaux pour l’électronique, après un bref rappel de physique
du solide. L’accent est ensuite mis sur la description et la modélisation de composants élémentaires. Les
parties de cours alternent avec des travaux dirigés en application directe du cours. Les détails des thèmes
abordés sont les suivants :
•
Rappel de physique du solide :
o Structure des atomes
o Classification périodique des éléments
o Différentes liaisons (ionique, métallique, covalente, Van der Walls).
•
Physique des semi-conducteurs :
o Matériaux isolants, diélectriques, semi-conducteurs
o Généralités sur les semi-conducteurs
o Notion de dopage
o Jonction PN
o Transistor bipolaire
o Transistor à effet de champ (JFET)
o Diode Schottky Contact ohmique
o Structures MIS et MOS
o Transistor MOS.
Travaux Pratiques (20h : 5 séances de 4h)
A cet enseignement théorique, s’ajoutent 5 séances de 4 heures de Travaux Pratiques en illustration des
points particuliers du cours suivants :
•
•
•
•
•
Caractérisation électrique d’un barreau de Germanium (Ge) par expérience de Hall.
Influence de la température sur la conduction dans les métaux et les semi-conducteurs.
Etude de diodes Zener. Identification des mécanismes de claquage.
Etude des transistors bipolaire et à effet de champ (JFET).
Etude des fonctions d’amplification et de commutation du transistor bipolaire.
15
Electronique
Enseignant(s) / Responsable(s) : D. Perrot
Module :
PHYSIQUE et ELECTRONIQUE
Volume horaire :
36h (CTD : 16h – TP : 20h)
Prérequis :
Contenu du cours :
Théorèmes généraux et méthodes d’analyse des circuits :
• méthode de résolution des circuits
• théorèmes généraux (Thévenin, Millman, …)
• théorie de quadripôles
Système du 1er et du 2nd ordre
• Analyse temporelle et fréquentielle
• Notion de fonction de transfert harmonique
• Diagrammes de Bode
Modèles linéaires du transistor et de la diode
Amplification linéaire
• définitions
• régime statique - régime dynamique - polarisation à une source de tension
• amplification - montages pratiques (Emetteur Commun – Collecteur Commun)
Cet enseignement est accompagné de 5 séances de Travaux Pratiques :
•
•
•
•
•
TP 1 : Simulation électronique – Caractérisation de l’AOP741
TP 2 : Analyse temporelle et fréquentielle de systèmes du 1er et du 2nd ordre
TP 3 : Montage Emetteur Commun
TP 4 : Montage Collecteur Commun
TP 5 : Analyse temporelle et fréquentielle de signaux échantillonnés
16
Traitement du signal
Enseignant(s) / Responsable(s) : P. Chainais – D. Perrot – A. Tanguy
Module :
PHYSIQUE et ELECTRONIQUE
Volume horaire :
22h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
•
Introduction – Problématique – Classification des signaux
•
Caractérisation des signaux déterministes
•
Caractérisation des signaux aléatoires
•
Décomposition vectorielle des signaux - Systèmes
•
Représentation fréquentielle des signaux - Transformée de Fourier
•
Théorie de l’échantillonnage
•
Outils mathématiques :
o
o
o
o
Introduction aux distributions
Produit de convolution
Transformée de Laplace
Transformée en Z
17
Recherche Opérationnelle – Théorie des graphes
Enseignant(s) / Responsable(s) : A. Quilliot
Module :
AIDE A LA DECISION
Volume horaire :
28h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
1. Introduction: notions fondamentales de la théorie des graphes
• définitions de base
• représentations
• chemins et circuits
• sous graphes
• connexité
2. Arbres
• définition
• propriétés caractéristiques
3. Plus Courts Chemins
• graphes valués
• présentation du problème
• algorithmes: Ford-Bellman, Dijkstra, Ford
4. Le problème de l'Ordonnancement
• présentation
• modèle
• résolution
5. Flots dans les réseaux
• modèles
• le problème du flot maximum
• algorithme de Ford et Fulkerson
• Théorème flotmax/ coupe min
6. Arbres Couvrants de Poids Minimal
• motivation, modèle
• algorithmes de Prim et Kruskal
• preuves d'optimalité
18
Recherche Opérationnelle – Programmation linéaire
Enseignant(s) / Responsable(s) : C. Duhamel – P. Mahey
Module :
AIDE A LA DECISION
Volume horaire :
28h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
•
Modélisation
•
La méthode du simplexe
o Développement de la méthode
o Analyse de la méthode
o Introduction à la géométrie des programmes linéaires
•
Dualité
o
o
o
o
Motivation
Définition du dual
Théorème des écarts complémentaires
Interprétation économique
•
Analyse de sensibilité
•
La méthode duale du simplexe
•
Présentation de logiciels en programmation linéaire
19
Probabilités - Statistiques
Enseignant(s) / Responsable(s) : M. Gourgand – C. Mazel - J. Pastre
Module :
AIDE A LA DECISION
Volume horaire :
56h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
PREMIERE PARTIE : PROBABILITES
NOTION DE PROBABILITE
1. Généralités
2. Espace probabilisable
3. Espace probabilisé ; Probabilité
4. Probabilités conditionnelles ; Formule de Bayes
5. Dénombrements
VARIABLES ALEATOIRES
1. Généralités ; Définitions
2. Moments d’une variable aléatoire
3. Fonction de répartition
4. Indépendance
5. Autres propriétés de l’espérance mathématique et de la variance
6. Lois de probabilité d’usage courant
7. Loi d’une fonction d’une variable aléatoire
VECTEURS ALEATOIRES ; CONVOLUTION
1. Définitions
2. Espérance et matrice de variance-covariance
3. Vecteurs aléatoires à composantes indépendantes
4. Convolution de deux variables aléatoires
5. Fonctions caractéristiques
6. Convergence des suites de variables aléatoires
7. Vecteurs aléatoires gaussiens
DEUXIEME PARTIE : STATISTIQUES
GENERALITES
DISTRIBUTION DES CARACTERISTIQUES USUELLES D’UN ECHANTILLON
1. Distribution des statistiques X et S²
2. Lois des grands nombres
3. Cas des échantillons gaussiens
ESTIMATION
1. Généralités
2. Estimation du maximum de vraisemblance
3. Estimation par intervalle de confiance
TESTS STATISTIQUES
1. Exemple introductif
2. Généralités
3. Puissance d’un test paramétrique
4. Tests paramétriques usuels sur une population
5. Tests d’ajustement
6. Tests d’homogénéité
7. Un test d’indépendance
20
Assembleur et Codage
Enseignant(s) / Responsable(s) : A. Tanguy
Module :
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS et SYSTEMES
Volume horaire :
38h (CTD : 28h – TP : 10h)
Prérequis :
Contenu du cours :
Chapitre 1 : Représentation et codage de l'information
1. Généralités : Notion d'information (sémantique, syntaxe, matérialisation) - Principe de codification Notion de langage de codification - Codage des valeurs booléennes - Représentation des entiers
naturels en base b - Codages des caractères - Codes décimaux
2. Représentation des nombres : Entiers naturels - Nombres positifs à partie fractionnaire - Entiers relatifs
en binaire - Réels en virgule fixe - Réels en virgule flottante
Chapitre 2 : Fonctions et structure d'une machine
1. Généralités (information et informatique)
2. Notion de machine : Machine et machine réelle - Machines réelles spécifiques et programmées
3. Machines programmables : Concepts de base (ordinateur, interpréteur, compilateur) - Structure de
l'ordinateur (les couches : physique ... application) - Schéma fonctionnel d'un ordinateur
Chapitre 3 : Algèbre de Boole
1. Variables booléennes
2. Fonctions booléennes
3. Structure d'algèbre de Boole : Axiomes – Théorèmes
4. Formes systématiques : Formes polynomiales (ou disjonctives) - Formes polynales (ou conjonctives)
5. Minimisation de fonctions booléennes
Chapitre 4 : Les microprocesseurs
1. Unité centrale : Unité de commande - Mémoire (fonction, structure, hiérarchie) - Unité de calcul
2. Jeu d'instructions (RISC, CISC) : Formats des instructions - Modes d'adressage
3. Déroulement de l'exécution d'une instruction : Architecture un, deux, trois bus - Architecture interne et
architecture externe des microprocesseurs modernes
Chapitre 5 : Programmation
1. Environnement de programmation
2. Assembleur et assemblage : Structure d'un programme source - Compteur d'assemblage –
Assemblage - Exemple de programme INTEL x86
Chapitre 5 : Procédures, récursivité et interruptions
1. Introduction et définitions (programme, procédure, appel, contexte...)
2. Pile et changement de contexte procédural
3. Passage des paramètres
4. Interruptions : Interruptions logicielles (INTEL x86) - Interruptions matérielles
5. Coroutines et processus
Chapitre 6 : Assembleur x86
1. Introduction à l'assembleur INTEL x86 : Architecture et registres des microprocesseurs INTEL x86 Segmentation et langage machine en mode réel - Conception de programmes - Mise en oeuvre
2. Jeu d'instructions INTEL x86 : Modes d'adressage et adresses symboliques - Instructions et pseudo
instructions - Sous programmes en assembleur x86 - Transmission des paramètres, interfaçage avec
un langage évolué
3. Fonctions du système d'exploitation MS-DOS : BIOS : Gestion du clavier et de l'écran - DOS : Gestion
des entrées et des sorties
4. Circuits du PC : Contrôleur d'interruption - Contrôleur de communication série
Travaux pratiques : 5 séances de 2 heures par étudiant
• Calculs arithmétiques
• Tri de listes
• Conversions : valeur en binaire et chaîne ASCII, représentations décimales, binaires et hexadécimales
• Manipulation de chaînes, cryptage
• Procédures graphiques : tracé de segments et de cercles
• Emulation d'un terminal de communication série
21
Conception de circuits
Enseignant(s) / Responsable(s) : E. Mesnard
Module :
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS et SYSTEMES
Volume horaire :
38h (CTD : 28h – TP : 10h)
Prérequis :
Objectifs :
Ce cours d'architecture des ordinateurs montre comment sont conçus les ordinateurs. Des TP sont associés
pour réaliser expérimentalement les circuits vus en cours. Le cours débute par les principes de représentation
par l'algèbre de Boole. Les méthodes de conception des circuits combinatoires, séquentiels et algorithmiques
sont ensuite présentées. Les synthèses s'effectuent sur portes logiques de base (ciblée sur une technologie
MOS) et sur logiques programmables. La seconde partie du cours montre la méthode de conception PC/PO où
l'on distingue la Partie Contrôle (automate séquenceur) de la Partie Opérative d'un circuit. La PO et la PC
peuvent ensuite être synthétisée respectivement par les méthodes combinatoires et séquentielles. De cette
manière, on aborde, en troisième partie du cours, les techniques de réalisation de circuits plus complexes, dont
la partie de contrôle est codée en micro-programmation. Ces machines micro-programmées constituent alors la
base des micro-processeurs étudiés plus en détails dans la suite du cours.
Les circuits sont réalisés, en TD/TP, sur une technologie programmable (FPGA Xilinx série 4000), avec l'outil
de Conception Assistée par Ordinateur « Foundation », en version professionnelle. NB : les sujets de TP sont
modifiés chaque année.
TP 1 : Prise en main des outils de dessin, de simulation, d'analyses et d'implémentation par la conception d'un
compteur.
TP 2/3 : Conception d'un circuit séquentiel : le diviseur de fréquence par 3 ou 4.
TP 4/5 : Conception d'un circuit micro-programmé : un processeur spécialisé pour distributeur bancaire.
Contenu du cours :
CONCEPTION DE CIRCUITS NUMERIQUES COMBINATOIRES
INTRODUCTION - DEFINITION
TECHNOLOGIE INVERSEUSE MOS : NMOS, PMOS ET CMOS
SYNTHESE DE FONCTIONS BOOLEENNES A L’AIDE DES PORTES LOGIQUES DE BASE
Opérateurs de base : AND, OR et NOT, NAND et NOR
Mesure de complexité de circuits
SYNTHESE SUR LOGIQUES PROGRAMMABLES
LES CIRCUITS ITERATIFS
CONCEPTION DE CIRCUITS NUMERIQUES SEQUENTIELS
POINTS DE MEMORISATION ELEMENTAIRES : BASCULES RS, JK, T ET D
CONCEPTION DE REGISTRES
CONCEPTION DE COMPTEURS/DIVISEURS DE FREQ.
SYNTHESE D’AUTOMATES : CODAGE SIMPLE, COMPACT ET MICRO-PROGRAMMATION
SYNTHESE DE CIRCUITS EN PC/PO
PRINCIPE DE LA TECHNIQUE
LE PROBLEME DE CONNECTIQUE
SYNTHESE DE µ-PROCESSEURS
INTRODUCTION
SPECIFICATION D'UN PROCESSEUR
DEROULEMENT D’UNE INSTRUCTION
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Automates
Enseignant(s) / Responsable(s) : C. Mazel – J. Pastre
Module :
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS et SYSTEMES
Volume horaire :
21h (CTD)
Prérequis :
Contenu du cours :
INTRODUCTION-GENERALITES
GRAMMAIRES FORMELLES
1. Définitions
2. Langage généré par une grammaire
3. Classification de Chomsky
EXPRESSIONS REGULIERES
AUTOMATES FINIS DETERMINISTES (AFD)
1. Définitions
2. Généralisation de la fonction de transition
3. Formalisation de l’exécution d’un automate
AUTOMATES FINIS NON DETERMINISTES (AFND)
1. Définitions
2. Déterminisation d’un AFND
NOTION D’AUTOMATE MINIMAL
1. Equivalence de deux états
2. Définition
3. Théorèmes d’existence
4. Construction de l’automate minimal d’un AFD
CONCLUSION SUR LES LANGAGES REGULIERS
1. Unification Grammaire régulière – Expression régulière – AFD
2. Récapitulatif des propriétés des langages réguliers
3. Au delà des langages réguliers
AUTOMATES A PILE NON DETERMINISTES (APND)
1. Définitions et exemples
2. APND et langages hors contexte
3. Propriétés des langages hors contexte
4. Au delà des langages hors contexte
5. Automates à pile déterministes
MACHINES DE TURING
1. Définitions
2. Langage accepté, langage décidé par une machine de Turing
3. Thèse de Turing-Church
4. Extensions des machines de Turing
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Systèmes (théorie des systèmes d’exploitation)
Enseignant(s) / Responsable(s) : C. Gouinaud
Module :
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS et SYSTEMES
Volume horaire :
20h (CTD : 12h – TP : 8h)
Prérequis :
Objectifs :
Le cours de théorie des systèmes d'exploitation a pour but de permettre aux étudiants d'évaluer les qualités et
les défauts d'un système pour une application donnée. Il aborde les notions de noyau, de processus, de gestion
de mémoire et de système de fichiers. Il est illustré par la description des précédents points pour les systèmes
Unix (Linux, Solaris) et Microsoft (MS/DOS, 98, NT, 2000). Quelques notions importantes sur VMS sont
également exposées. A titre d'illustration, un cours est consacré à l'architecture des drivers NT. Est également
abordée de façon transverse la problématique des systèmes répartis illustrée par la description des fonctions
du service RPC. Cette partie est exposée dans un souci constant de permettre aux étudiants d'utiliser les
notions exposées dans leur pratique quotidienne. Par exemple, l'impact des stratégies de gestion de mémoire
virtuelle est expliqué de façon à permettre des choix d'algorithmes lors de la réalisation de logiciels.
Contenu du cours :
•
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Introduction
o Historique
o L'an 2000 et le triomphe du client léger.
o Structure des systèmes informatiques actuels.
o Vocabulaire
o Conclusion
Notion de noyau
o Introduction
o Description d'un noyau : Philosophie de construction - Description des noyaux NT et LINUX
Notion de processus
o Image mémoire des processus
o Cycle de vie d'un processus : Il naît, ou le lancement - Il vit, ou en cours d'exécution - Etat de
santé d'un processus - Allocation des ressources - Décès d'un processus
o Vie en société : Sécurité - Partage du temps CPU ou ordonnancement des processus Communication interprocessus
Gestion de la mémoire
o Type de mémoires
o Allocation de mémoire
o Gestion de la mémoire virtuelle
o Memory mapping
Système de fichiers
o Aspect hardware du stockage d'information : Appareillage - Partition disque et bande
o Aspect logique des systèmes de fichiers : Notion de volume - Notion de catalogue - Fichiers,
API et masquages - Protection, concurrence et verrouillage
o Description des systèmes existants : MSDOS-FAT – UNIX - WinNT
o Sécurité des systèmes de fichiers : Sauvegarde et réparation - Redondance
Ce cours est effectué en parallèle avec des TP de programmation en langage shell.
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Bases de données
Enseignant(s) / Responsable(s) : M. Schneider
Module :
ARCHITECTURE DES ORDINATEURS et SYSTEMES
Volume horaire :
28h (CTD : 20h – TP : 8h)
Prérequis :
Contenu du cours :
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Introduction
Historique - propriétés d'une base de données - fonctions d'un SGBD - architecture typique architecture ANSI SPARC à trois niveaux et indépendances physique et logique - conception
d'une base de données - places des modèles conceptuels, logiques, physiques
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Le modèle relationnel et les langages formels
Définition formelle d'une relation, contraintes d'intégrité - langages relationnels, étude détaillée
de l'algèbre relationnelle et du calcul relationnel.
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Le langage SQL
Aperçu général - les différents types de commandes - position par rapport à l'algèbre et au
calcul - étude détaillée des différentes commandes - commandes d'interrogation, sous-requête
et requête, opérateurs ensemblistes, jointures internes et externes, opérateurs d'appartenance,
quantificateurs, fonctions d'agrégats et groupement - parcours récursifs – tri - les différents
fonctions - commandes de définition de données, déclaration des contraintes, modifications de
tables - commandes de mises à jour des données - sécurité et autorisations - interrogation du
catalogue – index – vues - SQL intégré à un langage hôte, cas de PRO*C et ORACLE. TP
avec ORACLE.
•
La modélisation conceptuelle
Le formalisme EA - présentation des concepts de base - types et occurrences; les types
d'association et les cardinalités d'une entité - normalisation et décomposition des associations présentation des concepts du modèle étendu, entités généralisées et spécialisées, hiérarchies
de spécialisation - étude détaillée de la traduction des concepts EA vers le modèle relationnel.
•
La normalisation relationnelle
Les problèmes posés; définition et propriétés des dépendances fonctionnelles - fermeture et
couverture d'un ensemble de dépendances fonctionnelles - déterminants et clés - algorithmes
pour élaborer les clés et les couvertures minimales - formes normales basées sur les
dépendances fonctionnelles (1FN, 2FN , 3FN, 3FNBCK) - algorithme de normalisation en 3FN
par agrégation - algorithme de normalisation en 3FNBCK par décomposition.
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