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Baccalauréat NSI (Numérique et Sciences Informatiques)

Baccalauréat · Éducation nationaleNSI32 則筆記,位於 6 個資料夾,188 KB

cookie 製作的 Éducation nationale Baccalauréat NSI 考試準備筆記,共 32 篇,分為 6 個部分,依照課程主題編排。

Notes for the French Baccalauréat NSI (Numérique et sciences informatiques, spécialité de terminale), written in French, in folders for the programme's six headings in its order: history of computing, data structures, databases, hardware, operating systems and networks, languages and programming, and algorithmics. Python and SQL are covered with code and worked examples. They follow the terminale programme (BO spécial n°8, 2019) used for the épreuve from session 2027.

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內容

  • Histoire de l'informatique
    • Précurseurs et fondements théoriques5 KB
    • Ordinateurs, langages et réseaux5 KB
  • Structures de données
    • Interface et implémentation5 KB
    • Vocabulaire de la programmation objet6 KB
    • Listes chaînées6 KB
    • Piles et files5 KB
    • Dictionnaires5 KB
    • Arbres binaires5 KB
    • Graphes6 KB
  • Bases de données
    • Modèle relationnel6 KB
    • Schéma, anomalies et SGBD5 KB
    • SQL : interrogation7 KB
    • SQL : mise à jour5 KB
  • Architectures matérielles, systèmes d'exploitation et réseaux
    • Systèmes sur puce5 KB
    • Processus et ordonnancement8 KB
    • Adresses IP, paquets et routeurs7 KB
    • Protocoles de routage7 KB
    • Sécurisation des communications7 KB
  • Langages et programmation
    • Programme comme donnée, calculabilité et décidabilité6 KB
    • Récursivité6 KB
    • Modularité et API6 KB
    • Paradigmes de programmation5 KB
    • Mise au point et gestion des bugs8 KB
  • Algorithmique
    • Coût d'exécution6 KB
    • Tris par insertion et par sélection5 KB
    • Recherche dichotomique5 KB
    • Algorithmes sur les arbres binaires6 KB
    • Arbres binaires de recherche7 KB
    • Algorithmes sur les graphes7 KB
    • Diviser pour régner et tri fusion6 KB
    • Programmation dynamique6 KB
    • Recherche textuelle6 KB

第一則筆記

Histoire de l'informatique / Précurseurs et fondements théoriques

Les algorithmes avant les machines

Un algorithme est une suite finie et précise d'opérations élémentaires qui transforme des données en un résultat. La notion est bien plus ancienne que les ordinateurs. L'algorithme d'Euclide, qui calcule le plus grand commun diviseur de deux entiers par des divisions successives, date de l'Antiquité grecque (vers 300 av. J.-C.). Le mot « algorithme » vient du nom du mathématicien Al-Khwârizmî (IXe siècle), dont les traités de calcul décimal et d'algèbre ont transmis des méthodes de calcul écrites sous forme de procédures.

Pendant des siècles, ces procédures sont exécutées par des humains avec du papier, un boulier ou des tables numériques. Les machines n'apparaissent que lorsqu'on sait mécaniser l'exécution d'opérations élémentaires.

Les premières machines à calculer (XVIIe siècle)

DatePersonneRéalisation
1642Blaise Pascalla Pascaline, machine à roues dentées qui additionne et soustrait avec report automatique des retenues
1673Gottfried Wilhelm Leibnizmachine qui effectue aussi les multiplications
1703Gottfried Wilhelm Leibnizpublication de l'arithmétique binaire, écrite avec seulement 0 et 1

Ces machines sont câblées pour un seul type de calcul : elles ne se programment pas. Le binaire de Leibniz, lui, prépare ce qui deviendra le codage universel des données dans les machines électroniques.

Les machines programmables du XIXe siècle

En 1801, Joseph-Marie Jacquard met au point un métier à tisser dont le motif est commandé par des cartes perforées. C'est l'une des premières fois qu'une séquence d'instructions est stockée sur un support extérieur à la machine, et que l'on peut changer le travail de la machine sans la reconstruire.

Charles Babbage conçoit à partir des années 1830 la machine analytique, qui n'a jamais été achevée : elle comprend une unité de calcul, une mémoire et une commande par cartes perforées, soit la même organisation générale que les ordinateurs actuels. Ada Lovelace, qui l'a décrite dans des notes publiées en 1843, y a détaillé un programme de calcul des nombres de Bernoulli, ce qui lui vaut d'être considérée comme l'une des premières personnes à avoir écrit un programme.

La logique se mathématise à la même époque. En 1854, George Boole publie Les Lois de la pensée, où il construit une algèbre sur les valeurs « vrai » et « faux » avec les opérations de conjonction, de disjonction et de négation : c'est l'algèbre de Boole. Elle deviendra la base des circuits logiques.

1936 : la machine universelle

Les années 1930 voient naître la théorie de la calculabilité. La question posée est de savoir ce qu'il est possible de calculer par une procédure mécanique, et avec quel modèle le dire précisément.

En 1936, Alan Turing décrit une machine abstraite, la machine de Turing, composée d'un ruban infini de cases, d'une tête de lecture et d'écriture, d'un état interne et d'une table de transitions. Il montre qu'il existe une machine de Turing universelle, capable de simuler n'importe quelle autre machine de Turing à partir de sa description placée sur le ruban. Cette idée est décisive : une même machine peut exécuter tous les algorithmes, à condition qu'on lui fournisse le programme comme une donnée.

Dans les mêmes mois, Alonzo Church propose un autre modèle, le lambda-calcul, fondé sur les fonctions. Les deux modèles calculent exactement les mêmes fonctions, et il en va de même pour tous les modèles proposés depuis. La thèse de Church-Turing affirme que tout ce qui est calculable par une procédure effective l'est par une machine de Turing. Ce n'est pas un théorème, puisque la notion de procédure effective est intuitive, mais aucun contre-exemple n'a été trouvé.

Turing montre aussi, dans ce même article, qu'il existe des problèmes qu'aucun algorithme ne peut résoudre : le problème de l'arrêt en est l'exemple (voir la note sur la calculabilité et la décidabilité).

1936 est ainsi la date où les notions de machine, d'algorithme, de langage et d'information sont pensées ensemble.

Information et architecture des machines

DatePersonneApport
1937Claude Shannonmontre que les circuits à relais réalisent les opérations de l'algèbre de Boole, ce qui fonde la conception des circuits logiques
1945John von Neumanndécrit l'architecture où le programme et les données sont rangés dans la même mémoire, reliée à une unité de commande et à une unité arithmétique et logique
1948Claude Shannonfonde la théorie de l'information : la quantité d'information se mesure en bits

L'architecture de von Neumann est celle de presque tous les ordinateurs. Son principe, le programme enregistré en mémoire comme n'importe quelle autre donnée, est la réalisation concrète de la machine universelle de Turing.

Premiers ordinateurs

Les premiers calculateurs électroniques apparaissent au milieu des années 1940 (l'ENIAC est mis en service en 1945, mais se programme en recâblant). En 1948, la machine de l'université de Manchester exécute le premier programme enregistré en mémoire. L'EDSAC, à Cambridge, suit en 1949 et sert à des calculs scientifiques réguliers. Ces machines occupent des salles entières, consomment beaucoup d'énergie et restent réservées aux laboratoires et aux armées.

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