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Alexis Fourmaux 2025-07-28 16:57:40 +02:00
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math: katex
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# Représentation des entiers naturels
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# Titre
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- Nombres peuvent avoir des représentations différentes.
- En informatique :
- Décimal (base 10)
- Binaire (base 2)
- Hexadécimal (Base 16)
- Octal (base 8)
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## Base 10 et généralisation
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* Succession de symboles qui représentent une valeur : les chiffres
* Système positionnel : la valeur du symbole diffère selon sa position dans le nombre
- Ex: 222
* Position = **Rang**
* Valeur = **Poids**
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!!! success Formule
$$ a_n \times 10^n + ... + a_2 \times 10^2 + a_1 \times 10^1 + a_0 \times 10^0 $$
!!!
$a_i$ sont les chiffres de rang $i$
!!! warning Attention
La plus petite puissance (celle des unités) est de 0 (10⁰ = 1) et non pas de 1 (10¹ = 10)
!!!
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Si on généralise :
!!! success Formule à retenir
$$ a_n \times b^n + ... + a_2 \times b^2 + a_1 \times b^1 + a_0 \times b^0 $$
!!!
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- Les $a_i$ diffèrent selon les bases :
- en base 10 : chiffres de 0 à 9
- en base 2 : chiffres de 0 à 1
- en base 16 : 0 à F
- lettres pour les "chiffres" au delà de 9
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Par exemple :
* $48_{|10}$ : $4\times10^1+8\times10^0$
* $56_{|16}$ : $5\times16^1+6\times16^0$
* $1011_{|2}$ : $1\times2^3+0\times2^2+1\times2^1+1\times2^0$
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Exercice : Découper selon la formule
- $345_{|10}$
- $\mathrm{6A}_{|16}$
- $1101_{|2}$
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## La base 2, système binaire
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* Très utilisé en informatique, réseau, électronique numérique...
* Chaque poids = puissance de 2
* On utilisera 0 et 1 : des **bits**
* Paquets de 8 bits : **octets**
* Exemple :
$$11_{|2} = 1\times2^1+1\times2^0 = 3_{|10}$$
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Exercice : Convertir en décimal les nombres suivants
- $101_{|2}$
- $11010_{|2}$
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### MSB et LSB
- Bits situés aux extrémités:
- **MSB** (*Most Significant Bit*) ou **bits de poids fort** : à gauche
- **LSB** (*Least Significant Bit*) ou **bits de poids faible** : à droite
- Exemple :
|1|0|0|1|
|-|-|-|-|
|MSB|||LSB|
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Exercice : Donner le LSB et le MSB
- 10010100
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### Multiples d'octets
- Puissances de 10
- Puissances de 2
---
<style scoped>
table {
font-size: 28px;
}
</style>
| Nom | Symbole | Nombre d'octets | Relation |
|-|-|-|-|
| kilooctet | ko | 10³ | 1000 octets
| mégaoctet | Mo | 10⁶ (million) | 1000 ko
| gigaoctet | Go | 10⁹ (milliard) | 1000 Mo
| téraoctet | To | 10¹² (billion) | 1000 Go
| pétatoctet | Po | 10¹⁵ (billiard) | 1000 To
---
<style scoped>
table {
font-size: 28px;
}
</style>
| Nom | Symbole | Nombre d'octets | Relation |
|-|-|-|-|
|kibioctet|Kio| 2¹⁰ | 1024 o |
|mébioctet|Mio| 2²⁰ | 1024 Kio |
|gibioctet|Gio| 2³⁰ | 1024 Mio |
|tébioctet|Tio| 2⁴⁰ | 1024 Gio |
---
Exercice :
- La capacité dun disque SSD est annoncée comme étant 512Go.
- Quelle est sa capacité en Gio et en Tio ?
<!--
Capacité donnée : 512 Go = 512.10⁹ octets
⇒ Capacité en Gio : 512.10⁹ / 230 ≈ 476,84 Gio
⇒ Capacité en Tio : 512.10⁹ / 240 ≈ 0,46 Tio
-->
---
## La base 16, système hexadécimal
---
* Également très utilisé : Adresses MAC, IPv6, couleurs...
* Chaque symbole représente une puissances de 16
* Nombres de 0 à 9 + lettres de A à F
- $\mathrm{3B} = 3_{|10}\times16^1 + 11_{|10}\times16^0 = 59_{|10}$
* Convention : `0x` -> `0x1CF`
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Exercice: Convertir en décimal
- 0x1CF
- 0x3B7
<!--
0x1CF = 463
0x3B7 = 951
-->
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## Conversions
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### Décimal vers binaire
- 2 méthodes :
- Soustractions successives
- petits nombres
- Divisions successives
- grands nombres
---
#### Méthode des soustractions successives
$137_{|10} = 10001001_{|2}$
|128|64|32|16|8|4|2|1|
|---|--|--|--|-|-|-|-|
|1 |0 | 0| 0|1|0|0|1|
---
1. Créer un tableau avec les puissances de 2
1. De gauche à droite (du + grand au + petit)
- 0 si colonne > votre nombre
- 1 si colonne < ou = à votre nombre
1. Soustrayez la colonne et recommencez
---
<style scoped>
section {
font-size: 32px;
}
</style>
!!! tip Astuce
Pour savoir quelle taille doit faire le tableau
- Connaître puissances de 2
- **Ou** prendre la **partie entière** de
- $log(N)/log(2)$
- $log_2(N)$
- Exemple avec $2367_{|10}$
- $log(2367)/log(2) = 11,208$
- Donc 2¹¹ soit 2048
!!!
---
Exercice: Convertir en binaire
- $253_{|10}$
- $111_{|10}$
<!--
253 = 1111 1101
111 = 0110 1111
-->
---
#### Méthode des divisions successives
---
Exemple avec le nombre $53_{|10}$ qui s'écrit $110101_{|2}$ en binaire :
![divisions successives](../cours/CIEL1/02-reseau/divisions_successives.jpg)
---
<style scoped>
section {
font-size: 32px;
}
</style>
- La méthode :
1. Divisez le nombre par 2. Notez le reste et le quotient.
2. Divisez le quotient par 2. Notez le reste.
3. Recommencez jusqu'à avoir un quotient de 0
4. Prenez le reste de chacune de vos divisions dans l'ordre **inverse** de vos calculs.
- Le dernier reste : bit de poids fort (MSB)
- le premier reste : bit de poids faible (LSB)
---
Exercice: Convertir en binaire
- $253_{|10}$
- $111_{|10}$
<!--
253 = 1111 1101
111 = 0110 1111
-->
---
### Binaire vers hexadécimal
- Regrouper les bits par 4
- Compléter si besoin avec des 0
- Remplacer chaque groupe par sa représentation hexadécimale
- Comment s'en souvenir ? Dessiner le tableau
---
Exemple avec $110101_{|2}$:
$$\overbrace{00}^{\text{ajout}}110101$$
$$\overbrace{0011}^{3_{|16}}\overbrace{0101}^{5_{|16}}$$
Résultat : $110101_{|2} = 35_{|16}$
---
Exercice : Convertir en hexadécimal
- $11000101_{|2}$
- $101010_{|2}$
<!--
- C5
- 2A
-->
---
Exercice : Convertir en binaire
- 0x6E
- 0x3CF
<!--
- 0110 1110
- 0011 1100 1111
-->