Ressources autour d’un cours de système en L2 informatique

Toujours dans le but de présenter un évantail d’exercices réalisables sous la plateforme PLaTon, voici un ensemble de ressources produites dans l’urgence du confinement du second semestre de l’année universitaire 2019-2020.

Les ressources qui vont suivre ont été créées pour un cours intitulé architecture des systèmes informatiques donné en L2 parcours informatique. Cette matière introduit un cours de programmation système donné en L3 informatique. Il s’agit donc de présenter les mécanismes des systèmes d’exploitation ainsi que de les utiliser mais pas de les programmer.

Systématiquement, chacun des templates qui suivent a été déclinés en une demi-douzaine d’exercices. Ainsi, avec 5 QCMs, une vingtaine d’exercices sur les commandes bash, une dizaine de circuits logiques de taille différente, 6 fonctions à tester pour certifier le bon fonctionnement, etc… On arrive à ventiller tout le programme et toutes les technos avec un simple navigateur web.

Effectivement, un des problèmes des élèves durant le confinement est que tout le monde ne possède pas un ordinateur à la maison avec un système Unix d’installé. De ce fait, certains élèves avaient du mal à pouvoir réaliser les exercices des TP de système chez eux. Sous PLaTon, les sandbox tournent sur une distribution Debian de Linux. Ainsi, la plupart de ces exercices fonctionnent sur tout support numérique quelques soit les systèmes d’exploitation (PC windows, Linux et OS X ; smartphone et tablette android, iOS ou windows-phone).

Des QCMs

Des QCMs, relativement standards, mais qui portent sur des notions de systèmes ou de données ici par exemple:

Quizz sur les données binaires

Ces QCMs réutilisent un template produit par un enseignant en mathématiques. Ils suivent à peu près le format AMC-txt de l’utilitaire Auto Multiple Choice permettant de générer des QCM pouvant être corrigés par lecture optique (un scan standard donné dans AMC permet ensuite d’obtenir un tableau de notes).

Il a fallu ainsi seulement produire des questions sous le format suivant :

** Quel sont les avantages pour nos ordinateurs actuels de manipuler du binaire ?
+ Les électroniciens savent fabriquer des composants numériques performants.
+ On fait de l'algorithmique sur les nombres depuis plusieurs millénaires.
+ Il est plus commode de manipuler des nombres que des couleurs ou des sons.
- C'est pas du tout astucieux, les ordinateurs sont lents et ne font rien.
- Ça permet de mieux enregistrer et restituer les sons.
- Les images s'encodent naturellement en binaire.

L’exemple vous rend expert, il suffit de partager deux ou trois exemples de questions au format AMC-txt avec son équipe pédagogique pour que chacun puisse remonter à l’enseignant responable du cours une petite dizaine de questions.

Des exercices pour des commandes bash

Des exercices avec des questions de bash, l’exerice suivant est aléatoire sur trois questions différentes mais de complexité semblables (comptage de caractères, de mots ou de lignes avec wc).

Comptage textuel dans Germinal

Voici un même type d’exercice avec une question plus compliquée, même pour les habitués du bash sous unix. Cet exerice a lui aussi 3 variantes tirés au hasard durant la construction de l’exercice par la plateforme.

Comptage d’occurences dans Germinal

Un autre exercice aléatoire sur les commandes du terminal Unix, ici en particulier cut et grep ainsi que leurs assemblages via des pipes.

Requête évoluée dans un fichier structuré

Un template pour script bash

Sur ce patron d’exercice, on attend carrément un petit programme bash. Une fois validé, le code de l’élève va passer une série de tests. Le script est alors correct s’il passe tous les tests automatiques…

Un script bash qui affiche ses arguments

Circuits logiques aléatoires

Ça commence avec des évaluations de la sortie de circuits logiques aléatoires. Ici, c’est le builder qui contient beaucoup d’algorithmique avancé car l’exercice commence par construire un arbre aléatoire dont les noeuds sont des opérateurs logiques d’arités 1 ou 2. Ensuite les feuilles de l’arbre sont étiquetées avec une variable (l’enseignant choisit le nombre de variable en amont). Enfin, des booléens sont tirés aléatoiremenent parmi les variables et l’unique sortie du circuit est calculée avec une fonction récursive sur le circuit. La génération et l’affichage du circuit sont gérés par l’utilitaire Unix dot ainsi que les composants Angular.

Évaluation d’un circuit logique moyen

Dans l’exercice suivant, l’élève doit reconstruire intégralement la table de vérité d’un circuit logique aléatoire sous la forme d’un tableau de Karnaugh.

Table de vérité d’un circuit logique

Dans l’exercice qui suit, un tableaux de Karnaugh aléatoire est tiré (65536 possibilités). L’élève doit, ce coup ci, proposer une fonction python à 4 variables telle que les 16 évalutations de cette fonction sur les quadruplets de booléens coïncident avec les valeurs du tableaux de Karnaugh.

Une fonction Python pour un tableau de Karnaugh

Mise en place de tests discriminants

C’est un template pour apprendre à tester du code. L’enseignant fourni deux paquets de réponses. Un paquets de bonnes réponses et un paquet de mauvaises réponses. L’objectif de l’élève est de concevoir à l’aveugle une série de tests discriminants. Il faut que les bons codes valident positivement tous les tests et il faut que, systématiquement, chaque mauvais code échoue sur un test au minimum.

Voici un exemple ou il faut proposer des tests pour valider le calcul d’une médiane de manière robuste. Il faut imaginer des tests, les plus différents possibles, de manière à invalider les mauvaises médianes tout en gardant les bonnes.

Doctest challenge : calcul de la médiane

Mini Brain : simulation d’un petit CPU

Le Mini Brain est un programme Python qui simule le comportement d’un processeur minimal à 5 registres et possédant uniquement une unité arithmétique en nombre entier.

Il s’agit clairement d’un jeu avec un minimum de règles dans lequel on peut programmer des fonctionnalités parfois évoluées (par exemple un test de primalité). Il s’agit d’un clone du little thinker (projet aussi originaire de Marne-La-Vallée) mais adapté pour PLaTon.

Addition simple avec Mini-Brain

Ce dernier exercice est un peu plus ambitieux :

Factorielle d’un entier avec Mini-Brain