Sous tes programmes Python se cachent plusieurs couches : un processeur qui exécute des instructions très simples, un système d’exploitation qui partage la machine entre les programmes et les utilisateurs, et des réseaux qui transportent les données d’une machine à l’autre. Ce chapitre ouvre ces trois boîtes noires.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Décrire le modèle de von Neumann et dérouler un court programme en langage machine
- Connaître le rôle d’un système d’exploitation
- Utiliser les commandes Linux de base et lire les droits d’un fichier
- Expliquer le découpage en paquets, le rôle des protocoles et des routeurs
- Dérouler le protocole du bit alterné
1. Le modèle de von Neumann
Décrite en 1945, l’architecture de von Neumann reste la base des ordinateurs actuels. Son idée clé : le programme et les données sont rangés dans la même mémoire.
| Composant | Rôle |
|---|---|
| Unité arithmétique et logique (UAL) | effectue les calculs (+, −, comparaisons, opérations logiques) |
| Unité de contrôle | lit les instructions une par une et pilote les autres composants |
| Mémoire | contient le programme et les données |
| Entrées-sorties | communiquent avec l’extérieur (clavier, écran, disque, réseau) |
| Bus | transportent les données et les adresses entre les composants |
Le processeur (UAL + unité de contrôle + registres, petites mémoires très rapides) répète un cycle : chercher l’instruction en mémoire, la décoder, l’exécuter, puis passer à la suivante. Les circuits sont construits à partir de transistors assemblés en portes logiques (et, ou, non).
LOAD R0, 5 # R0 ← 5
LOAD R1, 7 # R1 ← 7
ADD R2, R0, R1 # R2 ← R0 + R1
STORE R2, @10 # case mémoire 10 ← R2Dérouler le programme
- Après les deux LOAD : R0 = 5, R1 = 7.
- ADD : R2 = 5 + 7 = 12.
- STORE : la case mémoire d’adresse 10 contient 12.
2. Le système d’exploitation
Système d’exploitation : Logiciel qui fait l’intermédiaire entre le matériel et les applications (Linux, Windows, macOS, Android…). Il partage le processeur entre les programmes en cours (processus), gère la mémoire, organise les fichiers dans une arborescence, pilote les périphériques et contrôle les droits des utilisateurs.
| Commande | Effet |
|---|---|
| pwd | affiche le répertoire courant |
| ls | liste le contenu du répertoire |
| cd nsi | entre dans le sous-répertoire nsi ; cd .. remonte d’un niveau |
| mkdir tp | crée le répertoire tp |
| cp a.py b.py | copie a.py en b.py |
| mv a.py tp/ | déplace (ou renomme) a.py |
| rm a.py | supprime a.py (sans corbeille) |
| cat a.py | affiche le contenu de a.py |
| chmod 644 a.py | modifie les droits de a.py |
Un chemin absolu part de la racine / (ex. /home/ana/nsi/tp1.py) ; un chemin relatif part du répertoire courant (ex. nsi/tp1.py, ou ../bob pour aller dans un répertoire voisin).
Lire des droits
ls -l affiche par exemple -rwxr-x--- pour le fichier script.sh.
- Après le premier caractère (- pour un fichier, d pour un répertoire), trois groupes de trois lettres : propriétaire, groupe, autres.
- rwx : le propriétaire peut lire (r), écrire (w), exécuter (x).
- r-x : le groupe peut lire et exécuter, pas écrire. --- : les autres n’ont aucun droit.
- En octal, r = 4, w = 2, x = 1 : rwx = 7, r-x = 5, --- = 0.
Ces droits s’écrivent 750 : chmod 750 script.sh.
3. Les réseaux
- Les données sont découpées en paquets, envoyés indépendamment puis réassemblés à l’arrivée.
- Chaque machine a une adresse IP (en IPv4 : 32 bits, notée 192.168.1.20).
- Les routeurs relient les réseaux entre eux et choisissent par où faire passer chaque paquet.
- Les protocoles sont organisés en couches : application (HTTP…), transport (TCP), réseau (IP), liaison (Ethernet, Wi-Fi). Chaque couche ajoute ses informations au paquet : c’est l’encapsulation.
4. Le protocole du bit alterné
Sur un lien peu fiable, un message ou son accusé de réception peut se perdre. Le protocole du bit alterné garantit que chaque message arrive, une seule fois et dans l’ordre.
- L’émetteur envoie le message accompagné d’un bit de contrôle (0 pour le premier message) et déclenche un minuteur.
- Le récepteur renvoie un accusé de réception portant le même bit.
- À réception de l’accusé, l’émetteur inverse le bit (0 → 1 → 0…) pour le message suivant.
- Si le minuteur expire sans accusé, l’émetteur renvoie le même message avec le même bit.
- Si le récepteur reçoit un message avec le même bit que le précédent, c’est un doublon : il l’ignore mais renvoie l’accusé.
À retenir
- Von Neumann : programme et données dans la même mémoire ; UAL, unité de contrôle, mémoire, entrées-sorties, bus.
- Le processeur répète le cycle : chercher, décoder, exécuter une instruction.
- L’OS gère processus, mémoire, fichiers, périphériques et droits.
- Commandes Linux : pwd, ls, cd, mkdir, cp, mv, rm, cat, chmod ; droits rwx (r = 4, w = 2, x = 1).
- Réseau : paquets, adresses IP, routeurs, protocoles en couches ; bit alterné : accusés de réception, renvoi après délai, détection des doublons.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.