Systèmes d'exploitation et processus

Introduction à la gestion des processus

• La gestion des processus fait partie intégrante des systèmes d'exploitation modernes.
• Les ordinateurs mono processeur agissent comme s'ils exécutaient plusieurs programmes simultanément, ce qui est appelé multiprogrammation ou parallélisme, ou pseudo-parallélisme.
• Ceci est réalisé en affectant le processeur à chaque programme pour des durées extrêmement courtes, ce qui crée l'illusion d'exécution simultanée.
• Un processus est un programme en exécution, doté de son propre environnement.

Composants d'un processus

• Espace d'adressage : espace mémoire propre au processus
• Code (instructions du programme)
• Pile : espace pour gérer les appels de fonctions
• Compteur ordinal : indique l'instruction à exécuter suivante
• Registres : stockent des données temporaires
• Variables: données utilisées par le processus
• ...

Création des processus

• Quatre événements déclenchent la création de nouveaux processus:
• Initialisation du système
• Appels système de création d'un autre processus
• Requêtes utilisateurs
• Début d'un lot de travaux

Processus de premier plan et d'arrière-plan

• Les processus de premier plan interagissent directement avec l'utilisateur.
• Les processus d'arrière-plan fonctionnent en tâche de fond, sans intervention directe de l'utilisateur.

Processus sous UNIX

• Le système UNIX (et Linux) utilise un système de gestion des processus hiérarchique.
• Les processus initiaux sont appelés processus "init".
• Les commandes UNIX permettent d'afficher la liste des processus en cours d'exécution.

Les microprocesseurs et les microcontrôleurs

• Les microprocesseurs sont des puces programmables.
• La différence entre microprocesseurs et microcontrôleurs est que les microcontrôleurs intègrent souvent plus de composants.

Ordonnancement des processus

• Le rôle de l'ordonnanceur est de choisir le prochain processus à exécuter et d'affecter la CPU.
• Les algorithmes d'ordonnancement visent à optimiser les performances du système.
• Exemple d'énoncé: "l'ordonnanceur doit normalement favoriser le processus P1". -Exemple du rôle de l'ordonnanceur dans un cas précis.
• Les algorithmes d'ordonnancement peuvent être préemptifs ou non préemptifs, selon leur stratégie d'interruption.

Les trois états des processus

• Elu : processus en cours d'exécution et utilisant la CPU
• Prêt : processus prêt à exécuter et attendant la CPU.
• Bloqué : processus attendant une ressource ou un événement.

Appels système

• Les appels systèmes constituent l'interface entre les programmes utilisateurs et le noyau du système d'exploitation.
• Les appels systèmes incluent généralement des instructions pour la gestion des processus, la mémoire, les fichiers et les E/S.

Conditions de concurrence et sections critiques

• Les conditions de concurrence se produisent lorsque deux processus ou plus tentent d'accéder aux mêmes ressources partagées en même temps.
• Une section critique est une portion de code qui doit être exécutée par au plus un seul processus à la fois.
• L'exclusion mutuelle est une technique utilisée pour garantir que la section critique est accédée par un seul processus à la fois.

Sémaphores

• Les sémaphores sont une méthode de synchronisation utilisée pour gérer l'accès aux ressources partagées entre les processus.
• Ils permettent de contrôler l'accès à des sections critiques d'un programme.

Moniteurs

• Les moniteurs sont des primitives de synchronisation de haut niveau qui permettent de définir un bloc de code exécutable par un seul processus à la fois.

Echange de messages

• L'échange de messages est une méthode de synchronisation entre processus qui peuvent s'exécuter sur des ordinateurs différents.

Barrières

• Les barrières sont un type de mécanisme de synchronisation qui garantissent qu'un groupe de processus atteint un point de synchronisation précis avant de poursuivre leur exécution.

Gestion des processus sous Unix

• Le gestionnaire de processus UNIX dispose d'une hiérarchie et d'un identificateur pour chaque processus.
• Le gestionnaire de processus est lié au système de gestion des fichiers de UNIX.

Environnement d'un processus

• Les processus correspondent à l'exécution des tâches.
• L'environnement d'un processus est doté d'un espace d'adressage pour stocker les données.
• L'environnement d'un processus possède des zones de stockage pour les instructions, les variables et les blocs de données utilisés par une procédure.

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