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Architectures matérielles et systèmes d'exploitation

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) ».

5 sections~27 min de lecture4 compétencesVérifié · 08/2026

T·0999 / 10

Profil d’examen

Situer les principaux composants d'une architecture matérielle (processeur avec UC, UAL et registres ; mémoire ; bus ; périphériques d'entrée-sortie) et leurs interactions à travers le modèle de von Neumann — rappel de première (en terminale, la capacité officielle porte sur l'identification des composants intégrés d'un système sur puce).Décrire les rôles d'un système d'exploitation : interface entre le matériel et les logiciels, gestion des processus, allocation de la mémoire et des ressources.Décrire et expliquer, à partir d'un exemple, un mécanisme d'ordonnancement des processus, en s'appuyant sur les trois états (prêt, élu, bloqué) et leurs transitions ; identifier une situation d'interblocage.Utiliser des commandes de base d'un système d'exploitation en ligne de commande pour gérer une arborescence de fichiers et leurs droits.

Opérateurs :décrireexpliqueridentifierreprésenterinterpréterjustifiercalculercomparer

Profondeur

Texte

Sommaire · 5 sections

Architectures matérielles et systèmes d'exploitation

5 sections20 points clés2 formules21 pièges signalés

Composants d'une architecture matérielle#

~6 min de lectureBaseeduscol-programme-nsi-terminale

Architecture de von Neumann : processeur, mémoire, bus, E/S

Fig. 1Les composants matériels et leurs liaisons. Le processeur (mis en évidence) réunit l'unité de commande, l'UAL et les registres ; il échange avec la mémoire et les périphériques d'E/S par le bus (adresses, données, commandes).

Le processeur (CPU) exécute les instructions. Il contient l'unité de commande (UC), qui décode et séquence les instructions, l'unité arithmétique et logique (UAL), qui réalise les calculs (additions, comparaisons, opérations logiques), et des registres, mémoires internes très rapides (par exemple le compteur de programme PC, qui repère l'instruction courante, et l'accumulateur, qui stocke un résultat intermédiaire).

La mémoire (mémoire vive / RAM) stocke à la fois les instructions du programme et les données. C'est le principe de l'architecture de von Neumann : un programme est une donnée comme une autre, rangée en mémoire et chargée par le processeur (rappel de première).

Le bus est l'ensemble des liaisons qui transportent l'information entre composants : le bus d'adresses (où lire/écrire), le bus de données (la valeur transportée) et le bus de contrôle (lecture, écriture, signaux d'horloge).

Les périphériques d'entrée-sortie (E/S) font communiquer la machine avec l'extérieur : entrées (clavier, souris, capteur), sorties (écran, imprimante) et mémoires de masse (disque, clé USB), bien plus lentes que la mémoire vive mais persistantes.

Le cycle d'exécution d'une instruction se résume à : charger l'instruction depuis la mémoire (fetch), la décoder (UC), l'exécuter (UAL ou accès mémoire), puis passer à l'instruction suivante en incrémentant le compteur de programme.

Rappel de première : les opérations élémentaires du processeur reposent sur des portes logiques (ET, OU, NON) et une représentation binaire de l'information. La terminale n'exige pas de reconstruire ces circuits, mais de situer ces briques dans l'architecture d'ensemble.

Le contenu propre à la TERMINALE ne porte pas sur le schéma de von Neumann — acquis de première — mais sur les COMPOSANTS INTÉGRÉS D'UN SYSTÈME SUR PUCE (SoC, system on chip). Le circuit d'un téléphone en est l'exemple donné par le programme : sur une seule puce cohabitent un ou plusieurs microprocesseurs, des mémoires locales, un accélérateur graphique, des contrôleurs vidéo, des interfaces radio et filaires, la gestion d'énergie, et jusqu'à un réseau sur puce pour les faire communiquer. Autrefois ces fonctions occupaient des circuits séparés soudés sur une carte.

La capacité attendue est de justifier les AVANTAGES de cette intégration en termes de VITESSE et de CONSOMMATION, et la justification est physique. Rapprocher les blocs raccourcit les liaisons : le signal met moins de temps à les parcourir, ce qui autorise des fréquences plus hautes et réduit la latence des échanges entre processeur et mémoire. Et l'énergie dissipée pour faire commuter une liaison croît avec sa longueur et sa capacité : des liaisons courtes internes à la puce consomment nettement moins qu'un bus traversant une carte. D'où l'autonomie des appareils mobiles. Le programme ajoute que ce système sur puce se conçoit de façon LOGICIELLE, ses briques électroniques étant accessibles par des API — exactement comme des bibliothèques.

Vocabulaire

→ Cartes

système sur puce (SoC)Circuit regroupant sur une seule puce des fonctions autrefois réparties sur plusieurs circuits d'une carte électronique.
processeur (CPU)Composant exécutant les instructions, formé de l'unité de commande et de l'unité arithmétique et logique.
busEnsemble de liaisons transportant adresses, données et signaux de commande entre les composants.
registreMémoire interne au processeur, très rapide et de très petite capacité, distincte de la mémoire vive.
mémoire de masseMémoire de stockage non volatile, plus lente que la mémoire vive, qui conserve les données hors tension.

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Exemple corrigé

Décrire le trajet d'une instruction et d'une donnée

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.

Chargement (fetch)
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.
Décodage
L'UC analyse l'instruction : il s'agit d'une addition entre un registre et le contenu d'une case mémoire.
Recherche de l'opérande
La case mémoire visée est lue ; sa valeur arrive dans un registre du processeur via le bus de données.
Exécution
L'UAL additionne la valeur du registre et la constante ; le résultat est placé dans l'accumulateur.
Écriture et avancement
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

Confondre mémoire vive (RAM) et mémoire de masse (disque) : la RAM est rapide mais volatile (perdue à l'extinction), le disque est lent mais persistant.
Croire que l'UAL « commande » la machine : c'est l'unité de commande (UC) qui orchestre ; l'UAL ne fait que les calculs qu'on lui demande.
Penser que les registres sont « dans la mémoire vive » : ce sont des mémoires internes au processeur, distinctes de la RAM et beaucoup plus rapides.
Présenter le système sur puce comme une architecture nouvelle qui remplacerait von Neumann : c'est un choix d'INTÉGRATION physique ; l'organisation logique en unité de commande, UAL, mémoire et entrées-sorties demeure.
Justifier l'économie d'énergie par « il y a moins de composants » : le nombre de fonctions est le même, c'est la longueur des liaisons et la tension de fonctionnement qui diminuent.

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.

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Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Annexe de l'arrêté du 19-7-2019 (NOR MENE1921247A) — programme de spécialité NSI, classe terminale (BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019) (Ministère de l'Éducation nationale)

Rôles d'un système d'exploitation : interface et ressources#

~5 min de lectureStandardeduscol-programme-nsi-terminale

Le système d'exploitation, couche d'interface entre applications et matériel

Fig. 2Le système d'exploitation (mis en évidence) est la couche entre les applications et le matériel : il offre l'ordonnanceur, la gestion mémoire, le système de fichiers et les pilotes d'E/S, et masque la complexité du matériel.

Le système d'exploitation (SE) est le logiciel de base qui s'intercale entre le matériel et les applications. Exemples : GNU/Linux, Windows, macOS, Android. Sans lui, chaque programme devrait piloter directement le matériel.

Premier rôle, l'interface : le SE offre aux programmes une vue abstraite du matériel (fichiers, mémoire, réseau) au travers des appels système. Une application n'écrit pas « sur tel secteur du disque » mais « dans tel fichier » ; le SE traduit.

Deuxième rôle, la gestion des ressources : le SE répartit le processeur entre les programmes (ordonnancement), alloue la mémoire à chacun et arbitre l'accès aux périphériques et aux fichiers. Il garantit l'isolation : un programme ne doit pas écraser la mémoire d'un autre.

Troisième rôle, la protection et le partage : le SE applique des droits (qui peut lire, écrire, exécuter) et gère les accès concurrents, c'est-à-dire les situations où plusieurs programmes veulent la même ressource au même moment.

Le SE gère aussi les entrées-sorties via des pilotes (drivers) : il masque la diversité du matériel derrière des interfaces uniformes, si bien qu'un même programme fonctionne avec des disques ou des écrans différents.

L'allocation de la mémoire consiste à attribuer à chaque processus une zone de mémoire, à la libérer quand le processus se termine, et à éviter que deux processus n'utilisent par erreur la même zone.

Le programme énonce quatre fonctions et il vaut mieux les restituer dans cet ordre, car il suit l'exécution : CHARGER les programmes depuis la mémoire de masse et lancer leur exécution en leur créant des processus ; GÉRER l'ensemble des ressources, c'est-à-dire répartir le processeur, allouer la mémoire et arbitrer l'accès aux fichiers et aux périphériques ; TRAITER les interruptions ainsi que les entrées-sorties, ces signaux par lesquels le matériel réclame l'attention du système ; ASSURER la sécurité globale, par les droits d'accès et l'isolation des processus les uns des autres. Une réponse qui n'en cite que deux perd des points ; une réponse qui les cite toutes quatre, avec un exemple pour chacune, les prend tous.

Vocabulaire

→ Cartes

système d’exploitationLogiciel de base qui charge les programmes, leur crée des processus, gère les ressources, les interruptions et les entrées-sorties.
appel systèmeRequête d'un programme au système d'exploitation pour obtenir un service que le programme n'a pas le droit d'accomplir seul.
pilote (driver)Composant du système qui masque les particularités d'un matériel derrière une interface uniforme.
ressourceÉlément partagé arbitré par le système : temps processeur, mémoire, fichier, périphérique.

Exemple corrigé

Deux applications, un seul processeur

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.

Rôle d'interface
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.
Partage du processeur
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.
Allocation de la mémoire
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.
Arbitrage des E/S
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.

Objectif Bac

Objectif Bac : citer et expliquer les deux rôles centraux attendus par le programme — interface matériel/logiciel et gestionnaire de ressources (processeur, mémoire, fichiers) — avec un exemple concret pour chacun.
Objectif Bac : à partir d'un scénario (deux applications ouvertes en même temps), expliquer comment le SE partage le processeur et la mémoire et empêche les programmes d'empiéter les uns sur les autres.
Objectif Bac : nommer l'APPEL SYSTÈME comme le point de passage obligé entre un programme et le matériel, et donner un exemple (ouvrir un fichier, lire au clavier).
Objectif Bac : décrire ce que le système d'exploitation ABSTRAIT — un fichier plutôt que des secteurs de disque, une socket plutôt qu'une carte réseau — et dire ce que cette abstraction fait gagner au programmeur.

Erreurs fréquentes

Confondre le système d'exploitation avec une simple application : le SE est le logiciel qui fait tourner et arbitre toutes les autres applications.
Penser qu'un programme accède « directement » au disque ou au réseau : il passe par des appels système ; c'est le SE qui réalise réellement l'opération.
Réduire le rôle du SE à « lancer des programmes » : sa fonction essentielle est d'allouer et arbitrer des ressources partagées (CPU, mémoire, fichiers) entre des processus concurrents.
Confondre le système d'exploitation et son interface graphique : l'interface est une application parmi d'autres, posée sur le système ; en ligne de commande, le même système rend exactement les mêmes services.

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.

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Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Annexe de l'arrêté du 19-7-2019 (NOR MENE1921247A) — programme de spécialité NSI, classe terminale (BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019) (Ministère de l'Éducation nationale)

Processus : états, commutation et ordonnancement#

~6 min de lectureApprofondissementeduscol-programme-nsi-terminale

Diagramme des trois états d'un processus

Fig. 3Les trois états d'un processus et leurs transitions. PRÊT → ÉLU (mis en évidence) : l'ordonnanceur donne le CPU ; ÉLU → PRÊT : préemption (fin de quantum) ; ÉLU → BLOQUÉ : demande d'E/S ; BLOQUÉ → PRÊT : E/S terminée.

Un processus est un programme en cours d'exécution : il rassemble le code exécuté, ses données, la valeur de ses registres et son état d'avancement. Un même programme lancé deux fois donne deux processus distincts.

Un processus passe par trois états : prêt (éligible, il attend que le processeur lui soit attribué), élu (il s'exécute, il détient le processeur), bloqué (il attend un événement, par exemple la fin d'une entrée-sortie ou une ressource).

Les transitions sont précises : prêt → élu = élection (l'ordonnanceur lui donne le CPU) ; élu → prêt = préemption (fin du quantum de temps) ; élu → bloqué = demande d'E/S ou de ressource ; bloqué → prêt = l'événement attendu est survenu. On ne passe jamais directement de bloqué à élu.

L'ordonnanceur (scheduler) est la partie du SE qui décide, parmi les processus prêts, lequel devient élu. La commutation de contexte est l'opération qui sauvegarde l'état du processus sortant et restaure celui du processus entrant.

Politique du tourniquet (round robin) : chaque processus prêt reçoit le processeur pendant une tranche de temps fixe, le quantum ; à la fin du quantum, s'il n'a pas fini, il est préempté et replacé en fin de la file des processus prêts. Cette politique est équitable et évite qu'un processus monopolise le CPU.

Autres politiques évoquées : premier arrivé, premier servi (FIFO), qui sert les processus dans leur ordre d'arrivée ; et l'ordonnancement par priorités, qui sert d'abord les processus jugés les plus urgents.

La CRÉATION d'un processus est une capacité explicitement attendue, et le mécanisme Unix mérite d'être décrit. Un processus existant se DUPLIQUE : le système crée un processus fils, copie du père, qui reçoit un identifiant propre (PID) et poursuit à la même instruction ; le fils remplace ensuite, s'il le veut, son propre code par celui d'un autre programme. D'où l'arborescence des processus d'une machine, où chacun a un père, jusqu'au processus initial lancé au démarrage. Un utilitaire d'observation des processus actifs ou en attente rend cette arborescence visible — le programme invite d'ailleurs à l'observer sur une machine réelle.

Vocabulaire

→ Cartes

processusProgramme en cours d'exécution, avec son code, ses données, sa pile et son état.
ordonnanceurPartie du système qui choisit, parmi les processus prêts, celui qui obtient le processeur.
quantumDurée maximale d'utilisation continue du processeur accordée à un processus dans un ordonnancement par tourniquet.
préemptionRetrait autoritaire du processeur à un processus élu, qui repart en fin de file des processus prêts.
commutation de contexteSauvegarde de l'état d'un processus et restauration de celui d'un autre lors du changement de processus élu.

Temps de séjour (turnaround)

\text{temps de séjour}(P) = \text{instant de fin}(P) - \text{instant d'arrivée}(P)

Durée totale entre l'arrivée du processus dans la file et sa terminaison, attentes comprises.

Temps d'attente

\text{temps d'attente}(P) = \text{temps de séjour}(P) - \text{durée d'exécution}(P)

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)

Fig. 4Tourniquet (quantum = 2) avec besoins CPU P1 = 4, P2 = 2, P3 = 3. Chaque processus reçoit le CPU au plus 2 unités, puis rend la main. Le second créneau de P1 (mis en évidence) le termine à t = 8 ; fins : P2 à t = 4, P1 à t = 8, P3 à t = 9.

Exemple corrigé

Tourniquet : chronogramme et temps d'attente

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.

Premier tour
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).
Deuxième tour
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.
Fin
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].
Instants de fin
P2 finit à t = 4, P1 finit à t = 8, P3 finit à t = 9.
Temps d'attente
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.

Explication pas à pas5 étapes

1
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.
2
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.
3
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.
4
On déroule P1, P2 puis P3, on recommence un tour, et on lit le chronogramme pour obtenir les instants de fin.
5
Enfin, le temps d'attente de chaque processus est son temps de séjour diminué de sa durée d'exécution.

Erreurs fréquentes

Croire qu'un processus bloqué « consomme » le processeur : un processus bloqué attend un événement et ne s'exécute pas ; le CPU est alors libre pour un processus prêt.
Oublier qu'un processus préempté repart en fin de la file des prêts (et non en tête) : c'est ce qui rend le tourniquet équitable.
Inventer une transition « bloqué → élu » : un processus débloqué redevient d'abord prêt, puis il faut une nouvelle élection pour qu'il devienne élu.
Confondre programme et processus : le même programme lancé trois fois donne trois processus distincts, avec chacun sa mémoire et son état.

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).

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Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Annexe de l'arrêté du 19-7-2019 (NOR MENE1921247A) — programme de spécialité NSI, classe terminale (BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019) (Ministère de l'Éducation nationale)

Interblocage et gestion des accès concurrents aux ressources#

~5 min de lectureApprofondissementeduscol-programme-nsi-terminale

Graphe d'attente d'un interblocage : un cycle entre deux processus

Fig. 5Graphe d'allocation : R1 est allouée à P2 et R2 (mise en évidence) à P1 ; or P1 demande R1 et P2 demande R2 (traits pointillés). On obtient un CYCLE P1 → R1 → P2 → R2 → P1 : chacun attend une ressource que l'autre détient — c'est l'interblocage.

Quand plusieurs processus partagent des ressources (imprimante, fichier, zone de mémoire), le SE doit arbitrer les accès concurrents. Une ressource non partageable n'est détenue que par un seul processus à la fois.

Un interblocage (deadlock) est une situation où un ensemble de processus sont chacun bloqués en attente d'une ressource détenue par un autre processus du même ensemble : aucun ne peut progresser, donc aucun ne libère sa ressource.

Cas typique à deux processus : P1 détient la ressource A et demande B ; P2 détient B et demande A. Chacun attend l'autre indéfiniment. On le visualise par un graphe d'attente dont la présence d'un cycle signale l'interblocage.

Quatre conditions favorisent l'interblocage (culture, non exigée par cœur mais éclairante) : ressources non partageables, conservation des ressources déjà obtenues pendant qu'on en demande d'autres, impossibilité de retirer de force une ressource, et attente circulaire.

Pour traiter le problème, le SE peut prévenir (par exemple en imposant un ordre fixe d'acquisition des ressources, ce qui casse l'attente circulaire) ou détecter un cycle dans le graphe d'attente puis interrompre un processus pour le briser.

À distinguer de la famine : un processus en famine finit toujours par avancer s'il a de la chance, alors que dans un interblocage plus aucun processus du cycle ne peut progresser.

Les quatre conditions de Coffman se retiennent facilement une fois qu'on voit qu'elles doivent être réunies SIMULTANÉMENT, et qu'en briser une seule suffit à rendre l'interblocage impossible. EXCLUSION MUTUELLE : la ressource ne s'utilise qu'à un seul à la fois. DÉTENTION ET ATTENTE : un processus garde ce qu'il détient pendant qu'il demande autre chose. NON-PRÉEMPTION : on ne peut pas lui reprendre de force une ressource acquise. ATTENTE CIRCULAIRE : la chaîne des attentes se referme. Imposer à tous les processus d'acquérir les ressources dans un ordre global fixe casse la quatrième — un cycle exigerait qu'un processus demande une ressource de rang inférieur à celle qu'il détient déjà, ce que la règle interdit.

Vocabulaire

→ Cartes

interblocage (deadlock)Situation où plusieurs processus s'attendent mutuellement en cercle, chacun détenant une ressource que le suivant demande.
graphe d’attenteGraphe orienté des détentions et des demandes de ressources ; un cycle y signale un interblocage.
famineRetard indéfini d'un processus toujours dépassé par d'autres, mais qui pourrait progresser.
section critiquePortion de code qu'un seul processus à la fois peut exécuter, parce qu'elle touche une ressource partagée.

Exemple corrigé

Détecter un interblocage et proposer une issue

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.

Lister détentions et demandes
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).
Construire le graphe d'attente
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.
Chercher un cycle
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.
Conclure
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.
Proposer une issue
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

Conclure à un interblocage dès que deux processus attendent : il n'y a interblocage que si l'attente est circulaire (chacun attend une ressource détenue par un autre du cycle).
Confondre interblocage et famine : la famine est un processus longtemps négligé mais qui pourrait avancer ; l'interblocage est un blocage mutuel définitif sans intervention.
Oublier qu'un processus bloqué ne libère pas les ressources qu'il détient déjà : c'est précisément ce qui entretient le cycle.
Proposer comme remède « attendre plus longtemps » : un interblocage est définitif, aucune attente ne le résout ; seule une intervention extérieure ou une prévention en amont y met fin.

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.

S’entraîner sur des exercices associés50 questions sur ce thème

Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Annexe de l'arrêté du 19-7-2019 (NOR MENE1921247A) — programme de spécialité NSI, classe terminale (BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019) (Ministère de l'Éducation nationale)

Système de fichiers, arborescence, droits et ligne de commande#

~5 min de lectureStandardeduscol-programme-nsi-terminale

Arborescence de fichiers Unix avec chemins et droits

Fig. 6Le système de fichiers est un arbre : depuis la racine /, le chemin absolu de tp.py (mis en évidence) est /home/eleve/nsi/tp.py. Les droits -rwxr--r-- se lisent par triplets : propriétaire (rwx), groupe (r--), autres (r--).

Le système de gestion de fichiers organise les données en une arborescence : des répertoires (dossiers) contiennent des fichiers et d'autres répertoires, à partir d'une racine notée « / » (sous Unix/Linux).

Un chemin absolu part de la racine et décrit tout le parcours, par exemple « /home/eleve/nsi/tp.py ». Un chemin relatif part du répertoire courant ; on y utilise « . » pour le répertoire courant et « .. » pour le répertoire parent.

Les commandes de base en ligne de commande (terminal) : « pwd » affiche le répertoire courant, « ls » liste son contenu (« ls -l » avec les détails et les droits), « cd » change de répertoire, « mkdir » crée un répertoire, « cp »/« mv »/« rm » copient, déplacent et suppriment.

Les droits Unix s'appliquent à trois catégories — propriétaire, groupe, autres — et trois permissions — r (lecture), w (écriture), x (exécution pour un fichier, traversée pour un répertoire). On les lit dans « ls -l » sous la forme « -rwxr--r-- ».

Notation octale des droits : r = 4, w = 2, x = 1, additionnés par catégorie. Ainsi « rwx » = 7, « r-- » = 4 ; les droits « -rwxr--r-- » s'écrivent 744. La commande « chmod » modifie les droits (par exemple « chmod 744 tp.py » ou « chmod u+x tp.py »).

L'exécution d'un répertoire (bit x sur un dossier) autorise à le traverser (à entrer dedans avec cd), tandis que la lecture (r) d'un dossier autorise à en lister le contenu : ce n'est pas la même chose.

Les droits d'un répertoire ne s'interprètent pas comme ceux d'un fichier, et c'est la source d'erreur la plus fréquente du chapitre. Sur un RÉPERTOIRE, `r` autorise à LISTER son contenu (donc `ls`), `w` à le MODIFIER — créer, renommer ou supprimer une entrée, indépendamment des droits du fichier concerné —, et `x` à le TRAVERSER, c'est-à-dire à s'en servir comme étape d'un chemin. D'où deux conséquences contre-intuitives : avec `x` mais sans `r`, on peut ouvrir un fichier dont on connaît le nom exact sans pouvoir découvrir ce que le répertoire contient ; et l'on peut supprimer un fichier qu'on n'a pas le droit d'écrire, dès lors qu'on a `w` sur le répertoire qui le contient.

Vocabulaire

→ Cartes

arborescenceOrganisation hiérarchique des fichiers en répertoires imbriqués à partir d'une racine unique.
chemin absoluChemin partant de la racine, indépendant du répertoire courant.
chemin relatifChemin partant du répertoire courant, utilisant `.` et `..`.
droitsAutorisations de lecture, écriture et exécution accordées au propriétaire, au groupe et aux autres.

Exemple corrigé

Chemin absolu, droits et chmod

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.

Chemin absolu
On part de la racine et on suit l'arborescence : /home/eleve/nsi/tp.py.
Lire les droits
« -rwxr--r-- » : le premier « - » indique un fichier ordinaire. Puis propriétaire = rwx, groupe = r--, autres = r--.
Convertir en octal
rwx = 4 + 2 + 1 = 7 ; r-- = 4 ; r-- = 4. Donc les droits valent 744.
Retirer x au propriétaire
La commande « chmod u-x tp.py » (équivalent : « chmod 644 tp.py ») enlève l'exécution au propriétaire.
Nouveaux droits
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

Confondre chemin absolu (commence par « / », indépendant du répertoire courant) et chemin relatif (dépend de l'endroit où l'on se trouve).
Se tromper dans la conversion octale en oubliant les valeurs r = 4, w = 2, x = 1 : « rw- » vaut 6 (4 + 2), pas 5, et « r-x » vaut 5 (4 + 1).
Croire que le bit « x » d'un répertoire permet de l'exécuter : sur un dossier, « x » autorise à le traverser (y entrer), pas à exécuter un programme.
Écrire `cd /..` en croyant remonter au-dessus de la racine : la racine n'a pas de parent, et `/..` désigne la racine elle-même.

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.

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Sources : Annexe de l'arrêté du 19-7-2019 (NOR MENE1921247A) — programme de spécialité NSI, classe terminale (BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019) (Ministère de l'Éducation nationale)

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Références et sources

Sources

Ministère de l'Éducation nationale

Annexe de l'arrêté du 19-7-2019 (NOR MENE1921247A) — programme de spécialité NSI, classe terminale (BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019)

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