Loading
Loading
Cette fiche couvre la partie « systèmes et processus » du thème de terminale : les composants d'une architecture matérielle (processeur, mémoire, bus, périphériques d'entrée-sortie), le rôle du système d'exploitation comme interface et gestionnaire de ressources, la notion de processus (états, commutation), l'ordonnancement, l'interblocage entre processus, et la gestion des fichiers (arborescence, droits, ligne de commande). L'architecture de von Neumann et les portes logiques sont des rappels de première : en terminale, la capacité matérielle officielle porte sur l'identification des composants intégrés d'un système sur puce (SoC), traitée avec la partie réseaux dans la fiche associée — le cœur évaluable ici est constitué des processus, de l'ordonnancement, de l'interblocage et de l'allocation des ressources. Les deux capacités attendues officielles de cette partie sont : « Décrire la création d'un processus, l'ordonnancement de plusieurs processus par le système » et « Mettre en évidence le risque de l'interblocage (deadlock) ».
5sectionsca. 21min de lecture4compétencesNiveauBase 1 · Standard 2 · Approfondissement 2Vérifié · 06/2026
Lesetiefe: Approfondi
Schriftgröße: Standard
Architecture de von Neumann : processeur, mémoire, bus, E/S
Un programme additionne le contenu d'une case mémoire à une constante, puis range le résultat en mémoire. En t'appuyant sur l'architecture de von Neumann, décris le cycle d'exécution de l'instruction d'addition et le rôle de chaque composant.
L'unité de commande lit en mémoire l'instruction repérée par le compteur de programme (PC). L'instruction transite par le bus de données ; son adresse a été placée sur le bus d'adresses.
L'UC analyse l'instruction : il s'agit d'une addition entre un registre et le contenu d'une case mémoire.
La case mémoire visée est lue ; sa valeur arrive dans un registre du processeur via le bus de données.
L'UAL additionne la valeur du registre et la constante ; le résultat est placé dans l'accumulateur.
Le résultat est écrit en mémoire (bus d'adresses + bus de données + signal d'écriture sur le bus de contrôle), puis le PC est incrémenté pour pointer l'instruction suivante.
Résultat : Le processeur enchaîne charger → décoder → exécuter → ranger, l'UC séquence, l'UAL calcule, les registres stockent les valeurs courantes et le bus transporte adresses et données entre mémoire et processeur.
Erreurs fréquentes
Révision active
Sur le schéma d'une architecture de von Neumann, on lit une valeur sur le disque pour l'additionner à une constante. Décris, étape par étape, le trajet de la donnée (disque → bus → mémoire → registre → UAL) et précise à chaque étape quel composant agit et quel rôle il joue.
Rappel actif
Rappelle-toi les points clés — puis révèle.
Sources : Programme de spécialité NSI — classe terminale (voie générale), BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 (Ministère de l'Éducation nationale) · Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques — voie générale (Éduscol)
Le système d'exploitation, couche d'interface entre applications et matériel
Sur une machine à un seul cœur, un navigateur télécharge un fichier pendant qu'un éditeur de texte attend la frappe de l'utilisateur. Explique le rôle du système d'exploitation dans cette situation.
Le navigateur ne pilote pas la carte réseau ni le disque directement : il demande au SE, par des appels système, d'envoyer une requête réseau et d'écrire le fichier reçu. Le SE traduit ces demandes en opérations matérielles.
Comme il n'y a qu'un cœur, le SE alloue le processeur tour à tour aux deux processus (ordonnancement) : pendant que le navigateur attend des données du réseau, il est bloqué et le processeur peut servir un autre processus.
Le SE attribue à chaque application sa propre zone de mémoire et empêche, par l'isolation, que l'un écrive dans la mémoire de l'autre.
Le SE gère l'accès concurrent au disque et au réseau : les écritures du navigateur et d'éventuelles sauvegardes de l'éditeur sont séquencées sans se corrompre.
Résultat : L'illusion du « en même temps » vient du SE : comme interface il traduit les appels système, comme gestionnaire de ressources il partage le processeur, isole les mémoires et arbitre les E/S.
Erreurs fréquentes
Révision active
Deux applications (un navigateur et un éditeur de texte) sont ouvertes simultanément sur un ordinateur ne possédant qu'un seul cœur de processeur. Explique, en distinguant les deux rôles du système d'exploitation, comment celui-ci permet aux deux applications de fonctionner « en même temps » et de ne pas perturber leur mémoire respective.
Rappel actif
Rappelle-toi les points clés — puis révèle.
Sources : Programme de spécialité NSI — classe terminale (voie générale), BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 (Ministère de l'Éducation nationale) · Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques — voie générale (Éduscol)
Diagramme des trois états d'un processus
Temps de séjour (turnaround)
Durée totale entre l'arrivée du processus dans la file et sa terminaison, attentes comprises.
Temps d'attente
Temps pendant lequel le processus était prêt mais n'avait pas le processeur. C'est le temps de séjour diminué du temps réellement passé à s'exécuter.
Chronogramme d'un ordonnancement par tourniquet (quantum = 2)
Trois processus P1, P2, P3 demandent respectivement 4, 2 et 3 unités de processeur. Tous sont prêts à t = 0, dans l'ordre P1, P2, P3. Quantum = 2. Donne le chronogramme, les instants de fin et les temps d'attente.
P1 s'exécute de 0 à 2 (il lui reste 2), P2 de 2 à 4 (il finit, il ne lui restait que 2), P3 de 4 à 6 (il lui reste 1).
La file des prêts contient maintenant P1 puis P3 (P1 préempté avant P3). P1 s'exécute de 6 à 8 et termine. Il reste P3.
P3 s'exécute de 8 à 9 et termine. Le chronogramme est donc P1[0;2] P2[2;4] P3[4;6] P1[6;8] P3[8;9].
P2 finit à t = 4, P1 finit à t = 8, P3 finit à t = 9.
Temps d'attente = temps de séjour − durée d'exécution. P1 : 8 − 4 = 4. P2 : 4 − 2 = 2. P3 : 9 − 3 = 6.
Résultat : Fin : P2 à t = 4, P1 à t = 8, P3 à t = 9. Temps d'attente : P1 = 4, P2 = 2, P3 = 6. La durée totale d'occupation du processeur vaut 4 + 2 + 3 = 9 unités.
Un processus est un programme en cours d'exécution. À tout instant il se trouve dans l'un de trois états : prêt, élu ou bloqué.
L'ordonnanceur choisit, parmi les processus prêts, lequel devient élu : c'est l'élection. Un processus élu peut être préempté en fin de quantum et redevenir prêt.
Avec le tourniquet, chaque processus prêt reçoit au plus un quantum, ici deux unités, puis repasse en fin de file s'il n'a pas terminé.
On déroule P1, P2 puis P3, on recommence un tour, et on lit le chronogramme pour obtenir les instants de fin.
Enfin, le temps d'attente de chaque processus est son temps de séjour diminué de sa durée d'exécution.
Erreurs fréquentes
Révision active
Trois processus P1, P2, P3 ont des besoins de processeur de 4, 2 et 3 unités de temps. Ils sont tous prêts à l'instant t = 0, dans l'ordre P1, P2, P3. L'ordonnanceur applique le tourniquet avec un quantum de 2. Construis le chronogramme d'exécution, donne l'instant de fin de chaque processus, puis calcule le temps d'attente de chacun (temps passé prêt sans s'exécuter).
Rappel actif
Rappelle-toi les points clés — puis révèle.
Sources : Programme de spécialité NSI — classe terminale (voie générale), BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 (Ministère de l'Éducation nationale) · Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques — voie générale (Éduscol)
Graphe d'attente d'un interblocage : un cycle entre deux processus
P1 a obtenu le scanner R2 et demande l'imprimante R1. Au même instant, P2 a obtenu l'imprimante R1 et demande le scanner R2. Y a-t-il interblocage ? Justifie, puis propose une règle qui l'éviterait.
P1 détient R2 et attend R1. P2 détient R1 et attend R2. Aucune des deux ressources n'est partageable (un seul utilisateur à la fois).
On obtient les arcs : P1 demande R1 (détenue par P2), P2 demande R2 (détenue par P1). Cela forme la chaîne P1 → R1 → P2 → R2 → P1.
La chaîne se referme sur elle-même : c'est un cycle. Chaque processus attend une ressource détenue par l'autre, et un processus bloqué ne libère pas ce qu'il détient.
Il y a interblocage : ni P1 ni P2 ne peut progresser, donc aucun ne libère sa ressource. La situation est définitive sans intervention du SE.
Imposer un ordre d'acquisition unique (par exemple toujours demander R1 avant R2) casse l'attente circulaire : les deux processus demanderaient R1 d'abord, l'un l'obtiendrait et l'autre attendrait sans détenir R2, donc pas de cycle.
Résultat : Oui, il y a interblocage car le graphe d'attente contient le cycle P1 → R1 → P2 → R2 → P1. Une règle d'ordre d'acquisition fixe des ressources (R1 avant R2 pour tous) supprime l'attente circulaire et prévient le blocage.
Erreurs fréquentes
Révision active
Deux processus partagent une imprimante R1 et un scanner R2. P1 obtient le scanner R2 puis demande l'imprimante R1 ; au même moment P2 obtient l'imprimante R1 puis demande le scanner R2. Dessine le graphe d'attente, détermine s'il y a interblocage en justifiant par la présence d'un cycle, et propose une règle d'acquisition des ressources qui l'éviterait.
Rappel actif
Rappelle-toi les points clés — puis révèle.
Sources : Programme de spécialité NSI — classe terminale (voie générale), BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 (Ministère de l'Éducation nationale) · Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques — voie générale (Éduscol)
Arborescence de fichiers Unix avec chemins et droits
Le fichier tp.py se trouve dans /home/eleve/nsi et porte les droits « -rwxr--r-- ». (a) Donne son chemin absolu. (b) Convertis ses droits en octal. (c) On retire le droit d'exécution au propriétaire : écris la commande et donne les nouveaux droits en symbolique et en octal.
On part de la racine et on suit l'arborescence : /home/eleve/nsi/tp.py.
« -rwxr--r-- » : le premier « - » indique un fichier ordinaire. Puis propriétaire = rwx, groupe = r--, autres = r--.
rwx = 4 + 2 + 1 = 7 ; r-- = 4 ; r-- = 4. Donc les droits valent 744.
La commande « chmod u-x tp.py » (équivalent : « chmod 644 tp.py ») enlève l'exécution au propriétaire.
Symbolique : « -rw-r--r-- ». Octal : rw- = 6, r-- = 4, r-- = 4, soit 644.
Résultat : (a) /home/eleve/nsi/tp.py. (b) 744. (c) « chmod u-x tp.py » donne « -rw-r--r-- », soit 644.
Erreurs fréquentes
Révision active
Dans l'arborescence /home/eleve/nsi, un fichier tp.py a les droits « -rwxr--r-- ». (a) Donne son chemin absolu. (b) Traduis ses droits en notation octale. (c) Écris la commande qui retire le droit d'exécution au propriétaire, et donne les nouveaux droits en symbolique et en octal.
Rappel actif
Rappelle-toi les points clés — puis révèle.
Sources : Programme de spécialité NSI — classe terminale (voie générale), BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019 (Ministère de l'Éducation nationale) · Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques — voie générale (Éduscol)
Références et sources