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l'informatique, la communication inter-processus, Environnement de …
l'informatique
L'ordinateur
définition
un ordinateur est une machine électronique qui suit des instructions pour traiter des données . Il utilise des appareils comme le clavier pour entrer des informations et l'écran pour les afficher .
Principe de fonctionnement de la première machine programmable
Unité d'entrée de l'information
Mémoires
courte durée
longue duréé
Unité de control
Unité de traitment
Unité de sortie des résultats
Les générations des ordinateur
1ere génération
1950 : l'utilisateur interagit directement avec le matériel
3éme génération
1960-1970 : grâce aux circuits intégrés, les ordinateurs permettent l’exécution simultanée de plusieurs programmes et l’accès partagé des ressources par plusieurs utilisateurs.
4éme génération
1980-1990: Intégration du processeur complet sur une seule puce, permettant la création d'ordinateurs personnels.
5éme génération
Utilisation de l'intelligence artificielle et de processeurs multi-coeurs pour des calculs complexes et une gestion parallèle des données.
Environnement Matériel d’un ordinateur
)
Les principaux composants
Boite d’alimentation : La boîte d’alimentation convertit le courant alternatif en courant continu et alimente les composants internes avec les tensions nécessaires
Processeur : Le cerveau de l’ordinateur, exécute les instructions et traite les données.
Carte graphique : Gère l’affichage et les calculs graphiques, essentielle pour les jeux et le traitement visuel.
Le microprocesseur est le cœur d’un ordinateur, chargé d’exécuter les instructions et de traiter les données. Il effectue les calculs nécessaires aux applications et coordonne les différentes tâches de la machine
a carte mère connecte et coordonne tous les composants de l’ordinateur.
les mémoires
La RAM : est une mémoire temporaire qui stocke les données en cours d’utilisation, permettant un accès rapide, mais son contenu est effacé au redémarrage.
Le disque dur stocke les données de manière permanente, avec le SSD offrant des vitesses d’accès plus rapides que le disque dur.
Cartes
Carte graphique : Gère l’affichage des images et vidéos sur l’écran.
La carte réseau permet à l’ordinateur de se connecter à un réseau local ou à Internet. Elle gère l’échange de données entre l’ordinateur et d’autres appareils via des connexions filaires
Carte son : Traite et produit le son pour l’ordinateur.
Les périphériques
Les périphériques d’entrée permettent à l’utilisateur de fournir des données à l’ordinateur, comme le clavier, la souris, le microphone, ou le scanner.
Les périphériques de sortie permettent à l’ordinateur de communiquer des informations à l’utilisateur, comme l’écran, l’imprimante, ou les haut-parleurs.
Les périphériques de communication permettent d’échanger des données, comme les modems et les cartes réseau.
Les périphériques de stockage conservent les données, comme les disques durs, SSD, et clés USB.
Interfaces d’entrées / sorties
Ports USB : Utilisés pour connecter des périphériques comme des claviers, des souris, des clés USB, et des disques durs externes.
Port VGA : Connecte un ordinateur à un moniteur ou un projecteur, mais est progressivement remplacé par des interfaces numériques.
Ports Réseaux : Utilisés pour connecter un appareil à un réseau local via un câble Ethernet pour accéder à Internet ou à d'autres appareils
HDMI : Interface pour transmettre des signaux audio et vidéo haute définition, utilisée pour les téléviseurs, projecteurs et ordinateurs.
Environnement logiciel
système d'exploitation
définition
Le système d’exploitation est un logiciel essentiel qui tourne en permanence sur un ordinateur depuis son démarrage jusqu’à son arrêt.
le SE présente une interface
Matériel
SE
programmes
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Motivation
-faciliter les calculs
-partager l'information
-stocker les données
-automatiser les taches
l'ordonnancement des processus
l'introduction
Dans un système d’exploitation multitâche, l’ordonnancement est la stratégie utilisée pour allouer les ressources, comme le processeur, aux processus en attente d’exécution. C’est une fonction clé qui assure une gestion efficace des ressources et une performance optimale du système. L’ordonnanceur est le composant responsable de cette planification.
Objet de l’ordonnancement :
• Optimiser l’utilisation du processeur en donnant à chaque processus son temps d’exécution.
• Réduire les temps de traitement pour une meilleure efficacité.
• Gérer les priorités selon l’importance des processus.
• Assurer un équilibre dans l’utilisation des ressources.
Types d’ordonnancement :
.
Non préemptif
: Le processus s’exécute jusqu’à sa fin ou son blocage, sans interruption.
.
Préemptif
: Le processus peut être interrompu pour céder la place à un autre, grâce à des mécanismes d’interruption gérés par le système.
les methode d'ordonancement
Première arrivée, premier service , où les processus s’exécutent dans l’ordre d’arrivée, simple mais avec des temps d’attente parfois longs ; Le plus court d’abord , qui exécute en priorité les processus les plus courts pour optimiser le temps d’attente, bien que cela nécessite de connaître la durée d’exécution ; et Round Robin , qui répartit le processeur de manière équitable entre les processus via un quantum fixe, adapté aux systèmes interactifs, mais dépendant d’un bon choix de quantum pour éviter les inefficacités.
Ordonnancement avec priorité
Dans cette méthode, une priorité est attribuée à chaque processus, et le processeur traite les processus en fonction de leur importance.
. Principe :
temps de sejour = temps fin d'execution -temps d'arrivage
temps d'attente =temps de sejour - temps d'execution
Définition
C'est un science qui s'intéresse au traitement de l'information d'une manière automatique a l'aide de machine/objet programmable .
la communication inter-processus
Conditions de concurrence et sections critiques :
Dans un système multitâche, plusieurs processus peuvent accéder simultanément à des ressources partagées telles que la mémoire, les fichiers ou les périphériques. Une condition de concurrence se produit lorsque plusieurs processus tentent de modifier des données partagées en même temps. Si l’accès à ces ressources n’est pas correctement synchronisé, cela peut entraîner des résultats incorrects et incohérents, connus sous le nom de résultats indéterminés.
Définition
La communication inter-processus regroupe les mécanismes permettant à plusieurs processus d’échanger des données, soit sur un même ordinateur, soit entre des ordinateurs distants. Ces mécanismes sont essentiels pour la coordination et le partage de ressources entre processus dans des systèmes multitâches.
L’exclusion mutuelle
un mécanisme fondamental en informatique qui garantit qu’un seul processus ou thread accède à une section critique à la fois, empêchant ainsi les conflits d’accès aux ressources partagées. Elle est essentielle pour maintenir l’intégrité des données et éviter les conditions de concurrence dans les systèmes multitâches
le sommeil et l'activation
des mécanismes utilisés pour gérer l’attente des processus dans un système d’exploitation lorsque ces derniers ne peuvent pas accéder immédiatement aux ressources critiques.
Le sommeil : Lorsqu’un processus ne peut pas accéder à une ressource partagée, il est mis en attente, ou “endormi”, jusqu’à ce que la ressource soit disponible. Cela permet de libérer le processeur pour d’autres tâches pendant que le processus attend.
L’activation : Une fois que la ressource devient disponible, un signal est envoyé pour réveiller le processus qui était en attente. Le processus peut alors reprendre son exécution.
Le problème du producteur-consommateur est un problème classique de synchronisation dans les systèmes d’exploitation, où deux ou plusieurs processus doivent accéder à un tampon partagé de manière sécurisée.
Environnement de travail pour les utilisateurs
évolution des classes de SE
mono-taches multi-taches monosession multi-session
Roles de systeme déxploitation
processus
Mémoire
les entrés / sortie
les utilisateurs
ressource material
systeme de fichiers
les threads
les avantages
Parallélisme :
Permettent l’exécution simultanée de plusieurs tâches, ce qui améliore les performances, notamment sur les systèmes multicœurs.
Réactivité :
Offrent une manipulation fluide en déléguant des sous-tâches à d’autres threads, ce qui améliore la réactivité des applications.
Légèreté :
Les threads sont rapides à créer et à gérer/ Ils réduisent la surcharge mémoire grâce au partage des ressources entre threads d’un même processus.
Les types
Threads noyau :
Gérés par le système d’exploitation, avec une planification efficace.
Threads hybrides :
Combinent les avantages des threads utilisateur et noyau, multipliant les threads utilisateur sur des threads noyau.
Threads utilisateur :
Gérés par une bibliothèque, rapides mais limités en cas de blocage.
definition
Les threads représentent la plus petite unité de traitement qu’un système d’exploitation peut planifier. Ils permettent l’exécution simultanée de plusieurs tâches au sein d’un même processus. Contrairement aux processus, qui disposent chacun de leur propre espace mémoire, les threads d’un même processus partagent les mêmes ressources, facilitant ainsi leur collaboration tout en améliorant les performances.
Definiton
Un processus est un programme en cours d’exécution, avec son propre espace mémoire et son état d’exécution. Le contexte d’un processus comprend les informations nécessaires pour reprendre son exécution
Les événements qui déclenchent la création d’un processus sont :
• Programmation horaire : Planification de l’exécution de tâches à des moments spécifiques ou à intervalles réguliers.
• Événements système : Changements ou actions dans le système qui déclenchent des réponses, comme des interruptions ou des appels système.
• Initiation du système : Processus de démarrage du système d’exploitation, où les composants et processus essentiels sont chargés et initialisés.
Les caractéristiques d’un processus
Le cycle de vie d’un processus :
• Création : Le processus est lancé.
Windows : Création, Initialisation, Prêt, En cours d’exécution, Bloqué, Terminé
Unix/Linux: Création, Initialisation, Prêt, En cours d’exécution, Bloqué, Terminé
gestion des processus
2éme génération
1950-1960 :Un programme charge et exécuter un ensemble de tâches
les composants d'un SE
Noyau librairies programme utilitaires
. Propriétaire : Le processus appartient à un utilisateur ou un processus système, déterminant les permissions d’accès.
. État : Le processus peut être en exécution, prêt, bloqué ou terminé.
. Espace mémoire : Chaque processus a son propre espace mémoire, incluant le code, les données, la pile et le tas.
Bloqué : Le processus attend une ressource ou un événement.
• Terminé : Le processus a terminé et ses ressources sont libérées.
. Processus : Un processus est un programme en cours d’exécution avec ses ressources et son état.
. Priorité : La priorité détermine l’ordre d’exécution du processus par rapport aux autres.
• Initialisation : Le processus est configuré et reçoit un PID.
• Prêt : Le processus attend d’être exécuté par le CPU.
• Suspendu : Le processus est mis en pause.
• Les processus ayant la même priorité sont organisés dans des files FIFO.
• Le processeur exécute le processus le plus prioritaire en tête de liste.
• Si des processus ont une priorité égale, ils sont traités en mode Round Robin (tourniquet).