Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

L'informatique - Coggle Diagram

- - - - Courte durée
        
        Longue durée
  - - - Technologie
        
        Tube à vide
      - Nouveautés
        
        Stokage des donnés
        
        Traitement automatique
      - Gains
        
        Accelerations du traitement
        
        Calculs complexes
      - Public
        
        100% Scientifique
        
        Laboratoire
      - Exemple machine/appareil
        
        ENIAC
    - - Technologie
        
        Transistors
      - Nouveautés
        
        Traitement automatique
        
        Langage de programmation
      - Gains
        
        Miniaturisation
        
        Moins cher
        
        Calculs complexes
        
        Meilleur vitesse de calcul
      - Public
        
        Gouvernemental
        
        Entreprises
        
        Chercheurs scientifique
      - Exemple machine/appareil
        
        IBM 1401
    - - Technologie
        
        Circuit intégré
      - Nouveautés
        
        Plusieurs taches peut être executés en même temps
        
        Apparition du système d'exploitation
      - Gains
        
        Réduction des coûts
        
        Performance accrue
        
        Accéssibilité
      - Public
        
        Entreprises de taille moyenne et grande
        
        Chercheurs accrue et scientifique
        
        Industriels
      - Exemple machine/appareil
        
        IBM 360
    - - Technologie
        
        Microprocesseur
      - Nouveautés
        
        Miniaturisation du circuit intégrés
        
        Apparition des PC
        
        Système d'exploitation plus avancée
        
        Interface graphique
      - Gains
        
        Portabilité
        
        Coût réduit
        
        Plus de vitesse de calcul
        
        Accessibilité accrue
      - Public
        
        Particuliers
        
        Entreprise
        
        Gouvernement
        
        Universités et écoles
      - Exemple machine/appareil
        
        Sinclair ZX80
    - - Technologie
        
        Intelligence Artificielle
        
        Quantique
      - Nouveuaté
        
        Nouveaux matériaux
        
        Superordinateurs avancés
        
        Réseau neuronaux
      - Gains
        
        Nouveaux services et appliactions
      - Public
        
        Chercheurs et scientifiques
        
        Gouvernement
        
        Industriel
        
        Particulier
  - - - Definition
        
        Ensemble de logiciels qui tourne en permanence sur un ordinateur depuis son démarrage.
        Il coordonne l'ensemble du travail effectué par les différents composants de l'ordinateur.
        Le SE présente une interface entre le matériel et le logiciel
      - Évolution des classes de SE
        
        Mono-tâche
        
        Multi-tâche
        
        Mono-session
        
        Multi-session
      - Les composants d'un SE :
        
        Noyaux
        
        Librairie
        
        Programme utilitaires/bases
      - Le rôle du SE
        
        Le SE gère les processus :
        
        Processus
        
        Mémoire
        
        Les entrées et sortie
        
        Les utilisateurs
        -Ressources matériels
        
        Systèmes de fichiers
      - Différents énérations d'un systèmes d'exploitataion
        
        Avant 1950 : Pas de SE
        L'utilisateur interagit directement avec le matériel.
        
        Entre 1950-1960 : Traitement par lots
        Un programme change et exécute un ensemble de tâches (jobs) d'une manière séquentielle.
        
        A partir de 1960 : La multiprogrammation
        Plusieurs programme peuvent être exécutés simultanément sur une machine par le processeur.
        
        A partir de 1970 :* Le temps partagé*
        Plusieurs utilisateurs peuvent exploiter simultanément les ressources d'une machine.
        
        Au milieu des années 1970 : temps réel
        Implémenté sur des systèmes utilisant des appareils externes comme interagissant en temps réels, comme les robots, appareils électroménager.
        
        A partir des années 1980 : Les interfaces graphiques
        L'utilisateur interagit avec le SE via des menus et des icones au lieu des commandes --> utilisation intuitive et grand public.
        
        A partir des années 1990 : mobilité et diversité d'objets SE
        Dédié aux dispositifs mobiles : smartphones tablettes, objets connectés. SE basé sur la connectivité à internet et interaction temps réels.
        
        A partir des années 2000 : ll'ère de l'IA
        Traiter une quantité massive des données (big + data) + introduction des technique de l'apprentissage automatique (Machine Learning).
        
        En cours de développement : SE pour ordinateur quantique.
      - Gestion des processus
        
        Definition
        
        Dans un contexte SE, un processus est un programme en cours d'exécution possédant son propre contexte (données, mémoire, état, ressources ...).
        Un processus dure un certains temps avec un début et une fin.
        
        Les événements qui déclenchent la création d'un processus
        
        Un processus peut être déclenché via plusieurs événements :
        
        Initialisation du système : création du processus racine.
        
        A la demande de l'utilisateur suite à l'appel d'un programme.
        
        Programmation horaire : tâches automatisées.
        
        Evènement systèmes : suite à la demande d'une ressource matériel ou logiciel (un processus peut faire appel à des processus fils afin d'effectuer des sous tâches).
        
        Les caractéristiques d'un processus
        
        Un processus est présente dans le SE par son PCB (Process Control Block) contenant des informations comme :
        
        Pid: Process ID : Permet d'identifier d'une manière unique le processus par le système d'exploitation
        
        Espace mémoire : L'allocation mémoire dédiée pour l'exécution du processus.
        
        Ressources : Fichiers, ports, périphériques...
        
        Propriétaire : L'utilisateur qui a lancée le processus.
        
        Etat : Un processus passe par plusieurs état lors de son cycle de vie (prêt, bloqué, en cours d'exécution).
        
        Priorité : Valeur qui indique l'importance du processus et l'influence son accès au ressources.
        
        Cycle de vie d'un processus :
        
        Un processus passent passe par plusierus états qui peuvent changer d'un SE à un autre voici les états les plus utilisés :
        
        Création/Initialisation : C'est le premier état du cycle de vie d'un process --> Création du PID + allocation des ressources.
        
        Prêt : Prêt à être exécuté par le processus. Un ordonnanceur est utilisé pour optimiser l'accès aux ressources.
        
        En exécution : Le processus est pris en charge par le processeur.
        
        Bloqué : En attente de ressources ou d'évènement ou d'autorisation.
        
        Suspendu : Afin d'économiser de l'énergie le processus est suspendu, prêt à être exécuté à nouveaux.
        
        Zombie : Le processus a terminé son exécution et attend la libération de son PID et ses ressources (Nettoyage).
        
        Terminé : Toutes les ressources sont libérées (normal ou forcé)
        
        Exemple :
        
        Windows : Initialisation, prêt, en cours d'exécution, bloqué, terminé.
        
        Linux : Initialisation, prêt, en cours d'exécution, suspendu, bloqué, zombie, terminé.
        
        Mac OS : Initialisation, prêt, en cours d'exécution, suspendu, bloqué, zombie, terminé.
      - Ordonnancement des processus
        
        Dans un SE multitâches, plusieurs processus peuvent être chargés en mémoire en attente de leur exécution.
        
        On appelle ordonnancement la stratégie d'allocation des ressources aux processus qui en font la demande.
        
        L'ordonnancement présente une fonction clé parmi les principaux rôle d'un SE.
        
        Un ordonnanceur est un processus particulier qui gère l'exécution des processus sur un ou plusieurs processus.
        
        Objectif de l'ordonnancement
        
        Utilisation optimale du CPU en s'assurant que chaque processus aura son temps d'exécution de la part du processeur.
        
        Optimisation des temps 'attente et du traitement en réduisant le temps passé en fil d'attente et le temps du traitement des processus par le processeur.
        
        Prise en compte de la priorité : Gestion des processus en fonction de leur importance.
        
        Utilisation équilibrée des ressources.
        
        Les types d'ordonnancement :
        
        Non préemptif
        
        Principe : Le processus s'exécute jusqu'à sa fin ou jusqu'à ce qu'il bloque (attente E/S par exemple).
        
        Inconvénient : Temps de réponse non optimal
        
        Préemptif
        
        L'ordonnanceur peut interrompre l'exécution d'un processus pour laisser place à un autre.
        
        Les ordinateurs sont équipés par des horloges électroniques permettant de générer périodiquement des interruptions.
        
        A chaque interruption d'horloge, le SE décide si le processus en cours doit continuer son exécution ou laisser place à un autre processus.
        
        On appelle quantum le temps d'allocation du processeur à un processus.
        
        La communication des processus doit se faire dans une période nettement inférieur en quantum (exprimé en quelque millisecondes).
        
        La communication de contexte (Ensemble d'informations dynamiques représentant l'état d'un processus) est le mécanisme qui permet au SE de remplacer un processus élu par un autre éligible.
        
        Les méthodes d'ordonnancement
        
        Premier arrivé premier servi
        
        Les processus sont exécutés selon l'ordre de leur arrivage.
        Inconvénient :
        
        Peut générer des temps de réponses importants.
        
        Non optimale pour la gestion des processus de courte durée.
        
        Le plus court d'abord
        
        Les processus ayant la durée d'exécution la plus courte s'exécutent en premier.
        
        Avantage : Amélioration des temps d'attentes des processus
        
        Inconvénient : Le temps fin exécution doit être connu.
        
        Le tourniquet (Round Robin)
        
        Les processus en attente d'exécution (état prêt) sont chargé dans une file d'attente de type FIFO (First In First Out).
        
        Le processeur exécute le processus qui est en tête de file pendant quantum.
        
        Après, le processeur passe au suivant qui est en tête de la liste FIFO.
        
        Le processus suspendu passe en queue de la liste (dernier).
        
        Les nouveaux processus qui arrivent ou ceux changent d'état vers l'état prêt sont insérés en queue de la liste d'attente.
        
        Avec priorité
        
        Une priorité est attribuée à chaque processus.
        
        Le processeur traite l'ordonnancement des processus en fonction de leur importande.
        
        Le processus ayant une même priorités sont chargés des liste de type FIFO (il y a autant de liste FIFO que d'états de priorité).
        
        Le processeur choisis le processus le plus prioritaire qui se trouve en tête de la liste.
        -Les processus ayant une même priorité sont traité en utilisant le tourniquet.
        
        Aperçu des états de priorité selon le SE
        Les états de priorité peuvent changer selon le SE windows
        
        Temps réels : processus critiques
        
        Haute : Processus importants.
        
        Normalee : Etat par défaut des application lancé par les utilisateurs.
        
        Basse : Processus en arrière plan.
        La valeur des états varient entre 1 et 31.
      - Les threads
        
        Définition
        
        Un thread ou fil d'exécution présente la plus petite unité de traitement qui un système d'exploitation peut planifier.
        
        Les threads permettent l'exécution simultané de plusieurs taches au sein d'un processus.
        
        Contrairement aux processus qui disposent chacun de son espace mémoire, le threads partagent les mêmes ressource de leur processus (mémoire, fichiers…).
        --> Processus : Conteneur global de plusieurs threads.
        --> Thread : Unité d'exécution légère au sein d'un processus.
        
        Exemple d'utilisation des threads :
        Un navigateur web peut utiliser plusieurs threads :
        -Un pour le rendu de l'interface graphique.
        
        Un pour le changement des données de connexion.
        
        Un pour l'exécution des scripts.
        
        Un pour les impressions des documents.
        -Etc...
        
        Les avantages d'utilisation des threads :
        
        Parallélisme
        Les threads permettent l'exception simultanée des taches ce qui améliore les performances des SE multicœurs.
        
        Légèreté
        
        Les threads sont rapide à gérer
        
        Moins de surcharge mémoire grâce au partage des ressources.
        
        Réactivité
        
        Les threads sont fluides à manipuler en déléguant des sous taches à d'autres threads (E/S par exemple).
        
        Les types des threads
        
        Utilisateur
        Géré par des bibliothèques dans l'espace utilisateur sans intervention du noyaux !
        
        Noyau
        Géré directement par le SE. Il assurent une bonne gestion des ressources et une planification efficace.
        
        Hybride
        Combinent les avantages des threads noyau et ceux utilisateurs. Ceci consiste à multiplexer des threads utilisateur sur un ou plusieurs thread noyau.
      - La communication interprocessus
        
        Définition
        
        La communication interprocessus regroupe les mécaniques permettant d'échanger des données entre plusieurs processus sur même ordinateur ou des ordinateurs distants.
        
        Conditions de concurrence et section critique
        
        Dans un système d'exploitation multitâches, plusieurs processus peuvent accéder à des ressources partageables (mémoire, fichiers, périphériques...).
        
        On appelle condition de concurrence la situation où plusieurs processus lisent ou écrivent des données partagées simultanément.
        
        Lorsque l'accès aux ressources n'est pas correctement synchronisé cela peut entrainer des résultats incohérents et incorrects.
        
        Section critique
        
        C'est la partie du programme qui accède aux ressources critiques et qui ne doit pas être exécuté par plusieurs processus ou threads simultanément afin d'éviter les problèmes de concurrence
        
        Exclusion mutuelle
        
        Le mécanisme qui garantit qu'un seul processus à la fois accède à la section critique afin d'éviter les conflits d'accès aux ressources partagées.
        
        Le sommeil et l'activation
        
        C'est le mécanisme qui gère l'attente des processus lorsqu'ils n'arrivent pas à accéder aux ressources critiques.
        
        Le sommeil
        Le processus est mis en attente jusqu'à ce que la ressource soit disponible
        
        L'activation
        Une fois la ressource disponible, un signal réveille les processus en attente (endormie).