Architecture des Systèmes Informatiques

Study Notes

L'architecture de Von Neumann est le modèle classique de l'ordinateur: les instructions et les données partagent le même bus de communication.
Le bus de communication dans l'architecture de Von Neumann est également connu comme le goulot d'étranglement de Von Neumann.
Le CPU, ou Processeur, est le cerveau de l'ordinateur, il exécute les instructions via l'ALU (Unité Arithmétique et Logique) et l'UC (Unité de Contrôle).
La RAM (Random Access Memory) stocke temporairement les données nécessaires à l'exécution des programmes.
Le bus est un canal de communication entre le CPU, la mémoire et les autres composants du système.
Le cache est une mémoire rapide située entre le CPU et la RAM, il stocke les données fréquemment utilisées.
Les interruptions permettent à un périphérique ou un programme d'interrompre le processeur pour gérer un événement.

L'adressage et l'allocation de la mémoire peuvent être effectués avec des partitions fixes ou variables.
Les partitions fixes allouent des blocs de mémoire de taille fixe à chaque processus.
Les partitions variables allouent des blocs de mémoire de taille variable en fonction des besoins du processus.
La pagination divise la mémoire en pages de taille fixe, ce qui réduit la fragmentation de la mémoire.
La mémoire virtuelle simule une mémoire plus grande que la mémoire physique en utilisant le disque dur.
Les algorithmes de remplacement de pages comme FIFO (First In First Out), LRU (Least Recently Used) et Clock libèrent des pages de mémoire lorsque la mémoire est saturée.

First-Come, First-Served (FCFS) est un algorithme d'ordonnancement non-préemptif qui exécute les processus dans l'ordre d'arrivée.
Round Robin (RR) est un algorithme d'ordonnancement préemptif qui donne un quantum de temps fixe à chaque processus.
Les algorithmes de priorité attribuent une priorité à chaque processus.
Le vieillissement est une technique utilisée pour éviter la famine des processus à basse priorité.
Sous Linux, chaque processus est identifié par un PID (Process Identifier) et peut être géré via des commandes comme ps, kill, etc.

L'exclusion mutuelle garantit que plusieurs processus ne puissent pas accéder simultanément à une ressource partagée.
Les sémaphores sont utilisés pour gérer l'accès aux ressources partagées, avec les opérations P() pour bloquer et V() pour libérer la ressource.
Le problème producteur-consommateur décrit un scénario où un producteur génère des données dans un tampon, et un consommateur les retire. La synchronisation est assurée par des sémaphores.
L'interblocage (deadlock) survient lorsque des processus attendent mutuellement des ressources détenues par d'autres, et ne peuvent pas avancer.