Théorie et bases des systèmes numériques

Guide complet pour comprendre les différents systèmes numériques, leurs propriétés et applications en informatique

Que sont les systèmes numériques ?

Un système numérique est une manière systématique de représenter les nombres en utilisant des symboles ou des chiffres. La valeur de chaque chiffre dans un nombre dépend de :

  • Le chiffre lui-même
  • Sa position dans le nombre
  • La base du système numérique

Concept clé : Base (Radix)

La base d'un système numérique détermine combien de chiffres différents sont disponibles et la valeur de chaque position. Par exemple :

  • Base 10 (Décimal) : 10 chiffres (0-9)
  • Base 2 (Binaire) : 2 chiffres (0-1)
  • Base 16 (Hexadécimal) : 16 chiffres (0-9, A-F)

Notation positionnelle

Dans la notation positionnelle, la valeur d'un chiffre est déterminée par sa position dans le nombre. Chaque position représente une puissance de la base.

Formule générale

dₙdₙ₋₁...d₂d₁d₀ = dₙ×bⁿ + dₙ₋₁×bⁿ⁻¹ + ... + d₂×b² + d₁×b¹ + d₀×b⁰

Où :

  • dᵢ = digit at position i
  • b = base of the number system
  • i = position (0 for rightmost digit)
Exemple décimal : 325₁₀

3×10² + 2×10¹ + 5×10⁰ = 300 + 20 + 5 = 325

Exemple binaire : 1011₂

1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 8 + 0 + 2 + 1 = 11

Système décimal (Base 10)

Propriétés

  • Base : 10
  • Chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
  • Valeurs de position : ..., 1000, 100, 10, 1

Utilisation

  • Comptage quotidien et mathématiques
  • Calculs financiers
  • Mesures scientifiques

Système binaire (Base 2)

Propriétés

  • Base : 2
  • Chiffres : 0, 1
  • Valeurs de position : ..., 16, 8, 4, 2, 1

Utilisation

  • Électronique numérique et ordinateurs
  • Algèbre de Boole
  • Stockage et traitement des données

Concepts clés du binaire

Bit

Un seul chiffre binaire (0 ou 1)

Byte

8 bits (peut représenter 256 valeurs)

Word

Groupe de bits traités ensemble (16, 32 ou 64 bits)

Système hexadécimal (Base 16)

Propriétés

  • Base : 16
  • Chiffres : 0-9, A-F
  • Valeurs de position : ..., 4096, 256, 16, 1

Utilisation

  • Programmation informatique
  • Adresses mémoire
  • Codes couleur en web design
  • Débogage et programmation bas niveau

Chiffres hexadécimaux

Hex Décimal Binaire Hex Décimal Binaire
000000881000
110001991001
220010A101010
330011B111011
440100C121100
550101D131101
660110E141110
770111F151111

Système octal (Base 8)

Propriétés

  • Base : 8
  • Chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
  • Valeurs de position : ..., 512, 64, 8, 1

Utilisation

  • Permissions de fichiers Unix
  • Systèmes informatiques historiques
  • Affichages numériques

Méthodes de conversion

De n'importe quelle base vers décimal

Utilisez la notation positionnelle :

dₙ×bⁿ + dₙ₋₁×bⁿ⁻¹ + ... + d₁×b¹ + d₀×b⁰

Décimal vers n'importe quelle base

Utilisez la division répétée :

  1. Divisez le nombre par la base cible
  2. Enregistrez le reste
  3. Répétez avec le quotient jusqu'à 0
  4. Lisez les restes dans l'ordre inverse

Binaire ⇄ Hexadécimal

Regroupez les chiffres binaires en ensembles de 4 :

1101 0111₂ = D7₁₆

Binaire ⇄ Octal

Regroupez les chiffres binaires en ensembles de 3 :

101 110 011₂ = 563₈

Applications réelles

💻

Architecture des ordinateurs

Le binaire est fondamental pour les opérations du CPU, l'adressage mémoire et les circuits logiques numériques.

🎨

Conception Web

Couleurs hexadécimales : #RRGGBB où chaque paire représente l'intensité du rouge, vert et bleu.

🔐

Permissions de fichiers

Unix utilise la notation octale pour les permissions de fichiers : 755 = rwxr-xr-x

🌐

Réseau

Les adresses IP, masques de sous-réseau et adresses MAC utilisent souvent la représentation hexadécimale.

📊

Représentation des données

Toutes les données dans les ordinateurs sont finalement stockées et traitées en format binaire.

🐞

Débogage

L'hexadécimal est utilisé dans les vidages mémoire et le débogage bas niveau pour une représentation compacte.

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