Sur ton téléphone, de la musique joue pendant que tu navigues sur le web et qu’une application se met à jour. Pourtant, chaque cœur de processeur n’exécute qu’une instruction à la fois. C’est le système d’exploitation qui donne l’illusion du parallélisme en répartissant le temps de calcul entre les processus. Tout cela tient sur une seule puce : le système sur puce.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Identifier les principaux composants d’un système sur puce et ses avantages
- Définir un processus et décrire ses états (prêt, élu, bloqué)
- Appliquer les algorithmes d’ordonnancement FIFO, plus court d’abord et tourniquet
- Reconnaître et expliquer une situation d’interblocage
1. Les systèmes sur puce (SoC)
Système sur puce (SoC, System on Chip) : Circuit intégré unique qui rassemble les composants d’un ordinateur : un ou plusieurs cœurs de processeur (CPU), un processeur graphique (GPU), de la mémoire, des contrôleurs d’entrées-sorties et souvent des modules de communication (Wi-Fi, Bluetooth, modem).
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Faible encombrement (smartphones, objets connectés) | Composants non remplaçables séparément |
| Consommation et dégagement de chaleur réduits | Puissance limitée par la dissipation thermique |
| Communications rapides entre composants proches | Conception très coûteuse, rentable seulement en grande série |
2. Les processus
Processus : Programme en cours d’exécution, avec ses données, son état (valeurs des registres, compteur de programme) et les ressources qui lui sont attribuées. Un même programme lancé deux fois donne deux processus distincts.
- Chaque processus a un identifiant, le PID, et connaît le PID de son processus parent, le PPID : les processus forment une arborescence.
- Sous Linux : ps liste les processus, top les affiche en continu avec leur utilisation du processeur, kill envoie un signal à un processus (par exemple pour l’arrêter).
| État | Signification |
|---|---|
| Prêt | Le processus attend que l’ordonnanceur lui attribue le processeur. |
| Élu | Le processus s’exécute sur le processeur (un seul par cœur à la fois). |
| Bloqué | Le processus attend une ressource ou un événement (lecture sur disque, saisie clavier…). |
3. L’ordonnancement
L’ordonnanceur du système d’exploitation choisit, parmi les processus prêts, celui qui s’exécute. On compare les algorithmes avec le temps de séjour d’un processus : instant de fin − instant d’arrivée.
| Algorithme | Principe |
|---|---|
| FIFO (premier arrivé, premier servi) | Les processus s’exécutent jusqu’au bout, dans l’ordre d’arrivée. |
| Plus court d’abord (SJF) | Parmi les processus prêts, on exécute celui de plus courte durée. |
| Tourniquet (round robin) | Chacun s’exécute au plus pendant un quantum de temps, puis repasse en fin de file s’il n’a pas fini. |
| Priorités | On exécute le processus prêt de plus haute priorité. |
Trois processus arrivés à l’instant 0 : P1 (durée 6), P2 (durée 3), P3 (durée 1)
- FIFO dans l’ordre P1, P2, P3 : fins à 6, 9 et 10. Temps de séjour moyen : (6 + 9 + 10) ÷ 3 ≈ 8,33.
- Plus court d’abord : P3 de 0 à 1, P2 de 1 à 4, P1 de 4 à 10. Moyenne : (1 + 4 + 10) ÷ 3 = 5.
Exécuter d’abord les tâches courtes réduit le temps de séjour moyen, mais une tâche longue risque d’attendre très longtemps (famine).
Tourniquet, quantum 2 : P1 (durée 5), P2 (durée 2), P3 (durée 3), arrivés à 0 dans cet ordre
- 0–2 : P1 (reste 3) ; 2–4 : P2 (terminé à 4) ; 4–6 : P3 (reste 1).
- 6–8 : P1 (reste 1) ; 8–9 : P3 (terminé à 9) ; 9–10 : P1 (terminé à 10).
Aucun processus n’attend trop longtemps avant d’obtenir le processeur : c’est l’intérêt du tourniquet pour les systèmes interactifs.
4. L’interblocage
Interblocage (deadlock) : Situation où plusieurs processus s’attendent mutuellement : chacun détient une ressource dont un autre a besoin et attend une ressource détenue par un autre. Aucun ne peut progresser.
Deux processus, deux ressources
- P1 obtient l’accès au fichier F, P2 obtient l’accès à l’imprimante I.
- P1 demande I : il est bloqué. P2 demande F : il est bloqué.
P1 attend P2 qui attend P1 : c’est un cycle d’attente, donc un interblocage.
À retenir
- Un SoC regroupe CPU, GPU, mémoire et contrôleurs sur une seule puce : compact et économe.
- Un processus est un programme en cours d’exécution, identifié par son PID.
- États : prêt, élu, bloqué ; bloqué → prêt, jamais bloqué → élu.
- L’ordonnanceur répartit le processeur : FIFO, plus court d’abord, tourniquet, priorités.
- Interblocage : cycle de processus qui s’attendent mutuellement.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.