2015 10 02 sys exploitation iset ti1
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TI11-16
Systémed’exploitation 1
Iset Siliana
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http://www.academiepro.com/enseignants-104-Chaabani.Nizar.html
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P!N d" C#$%S
I. Chapitre 1: Introduction
II. Chapitre 2: Gestion de rocessus
III. Chapitre !: Gestion de la mémoirephysi"ue
I&. Chapitre #: Gestion de la mémoire$irtuelle
&. Chapitre %: Gestion des entrées-sorties&I. Chapitre 6: Gestion des &chiers
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Chapitre 1: Introduction
C'est ("oi "n #S) *rands S+st,mes
S+st,mes Personnels S+st,mes "ltiprocesse"rs S+st,mes istrib"s S+st,mes emps %el S+st,mes 2 la main3 istori("e des #Ss et des Concepts !rchitect"re po"r les s+st,mes
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C'est ("oi "n #S)
Programme intermdiaire entre l'"tilisate"rd'"n ordinate"r et le matriel
5"t d'"n #S:67c"ter les programmes des "tilisate"rs%endre l'ordinate"r 8s+st,me in9ormati("e
9acile 2 "tiliser
67ploiter le s+st,me in9ormati("e d'"nemani,re e;cace
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'uel"ues mots sur les syst(mesd’exploitation
)é&nition$n s+st,me d<e7ploitation 8S6= en anglais: #S >operating s+stem est "n ensemble deprogrammes de gestion d" s+st,me ("i permet degrer les lments 9ondamenta"7 de l<ordinate"r:
e matriel - les logiciels - la mmoire - lesdonnes ? les rsea"7.
@ +pi("ementA "n S+st,me d<67ploitation estcompos
d<"n no+a" = de biblioth,("es d+nami("es = d<"n ensemble d<o"tils s+st,me = de programmes applicati9s de base.
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e s+st,me d'e7ploitation
*e noyau
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e s+st,me d'e7ploitation
*e noyaugestion des priphri("es 8a" mo+en de pilotes@ gestion des process"s : attrib"tion de la mmoire 2 cha("e process"sordonnancement des process"s 8rpartition d"
temps d'e7c"tion s"r le o" les processe"rss+nchronisation et comm"nication entre
process"s 8serices de s+nchronisationAd'change de messagesA mise en comm"n desegments de mmoireA etc.
@ gestion des Dchiers 8a" mo+en de s+st,mes deDchiers
@ gestion des protocoles rsea" 8CP/IPA IPEA etc.
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e s+st,me d'e7ploitation
+utres composantes del’,S@ es ilioth("ues dynami"ues reroupent lesopérations
les pl"s "tilises dans les programmes in9ormati("es? iter la redondance de ces oprations dans to"s les
programmes? certains s+st,mes ne proposent pas de biblioth,("esd+nami("es@ es outils syst(me permettent :? de conDg"rer le s+st,me? de passer le relais a"7 applications proposant des serices
2 "n o" pl"sie"rs "tilisate"rs o" 2 d<a"tres ordinate"rs@ es prorammes applicati/s de ase o0rent des
ser$ices l<"tilisate"r 8calc"latriceA dite"r de te7teAnaigate"r webA etc.
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etit retour histori"ue 1(re énération 314#%-14%%5? "bes 2 ides? ablea"7 d'interr"pte"rsA cartes per9ores 2(me énération 314%%-146%5? ransistors? raitements par lots !(me énération 3146%-1475
? Circ"its intgrs? ini-ordinate"rsA 9aible rapport ("alit/pri7 #(me énération 3147-au8ourd’hui5? icroprocesse"rs 8circ"its intgrs
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S+st,me d'e7ploitation
8S6Fo"rnit l'inter9ace "sager/machine:as("e les dtails d" matriel a"7
applicationse S6 doit donc traiter ces dtails
ContrGle l'e7c"tion des applicationse 9ait en reprenant priodi("ement le
contrGle de l'$Cit 2 l'$C ("and e7c"ter tel programme
Il doit optimiser l'"tilisation des resso"rces po"rma7imiser la per9ormance d" s+st,me
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)i0érents ni$eaux d’unSyst(me
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9ernel ode $s. ;ser
ode9ernel mode: ode de
/onctionnement duS.<
? !cces complet ettotal a
to"tes les resso"rcesmaterielle
67ec"te n'importe("'elle
instr"ction ("e lamachine pe"t e7ec"ter
;ser odeode de
/onctionnement detous
les prorammes$ne partie
seulement desinstr"ctions sont
accessibleses instr"ctions ("i
aHectent les I/# sontinaccessibles
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=onctions d’un syst(me
d’exploitation*estion de la mmoire*estion des s+st,mes de Dchiers
*estion des process"scanismes de s+nchronisation*estion des priphri("es*estion d" rsea"*estion de la sc"rit.
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&"e abstraite d'"n S6
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%esso"rces et le"r
gestion%esso"rces:ph+si("es: mmoireA "nits 6/SA $C...ogi("es > irt"elles: Dchiers et bases de
donnes partagsA cana"7 de comm"nicationlogi("esA irt"els...les resso"rces logi("es sont bties par le
logiciel s"r les resso"rces ph+si("es!llocation de resso"rces: gestion de
resso"rcesA le"r aHectation a"7 "sagers ("iles demandentA s"iant certains crit,res
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Jol"tion histori("e des
S6e db"t: ro"tines d'6/SA amorKage s+st,meS+st,mes par lots simplesS+st,mes par lots m"ltiprogramms
S+st,mes 2 partage de temps#rdinate"rs personnelsS6 en rsea"S6 rpartis
Les fonctionnalités des systèmes simples seretrouvent dans les systèmes complexes.
Les problèmes et solutions qui sont utilisés dans lessystèmes simples se retrouvent souvent dans lessystèmes complexes.
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Syst(mes de traitement par lots(batch) simples
Sont les premiers S6 8mi-L0'"sager so"met "n Mob 8e7: s"r cartes
per9ores 2 "n oprate"r'oprate"r place "n lot de pl"sie"rs Mobs s"r le
dispositi9 de lect"re$n programmeA le monite"rA g,re l<e7c"tion decha("e programme d" lot
e monite"r est to"Mo"rs en mmoire et prt 2tre e7c"t
es "tilitaires d" monite"r sont chargs a"besoin$n se"l programme 2 la 9ois en mmoireA et les
programmes sont e7c"ts en s("encea sortie est normalement s"r "n DchierA
imprimanteA r"ban magnti("eO17IsetSiliana CHaabani Nizar
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Schéma émoire d’un Syst(me deTra>tement par lots
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S+st,mes 5atch
"ltiprogrammsPl"sie"rs tches sont sim"ltanment en mmoireA et le CP$est m"ltiple7 entre elles= si "ne doit attendre "ne 6/SA "nea"tre tche est choisie
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Syst(mes Temps artaé
Sert po"r le pilotage et le contrGle des dro"lementse7ternes 8p.e7. centrale lectri("e
doit garantir des temps de ractions donnes po"r
dessigna"7 e7trie"r "rgents
pl"sie"rs s+st,mes d<e7ploitations n<+ arrient pas
carl<interr"ption de certaines actiits met le s+st,me
dans
"n tat instable
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S+st,mes Personnels
Ordinateurs Personnels ? S+st,mes ddis 2"n se"l "tilisate"r
Priphri("es d'6/S ? claierA so"risA cransAimprimanteA O.
Coniialit et interactiit aec l'"tilisate"r Pe"ent to"rner diHrents t+pes d'#S
8indowsA ac#SA $NIEA in"7
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S+st,mes Parall,les S+st,mes aec pl"sie"rs CP$s en
comm"nication!"ssi conn"s comme s+st,mes
m"ltiprocesse"rs
Systèmes fortement couplés ? processe"rs
partagent la mmoire et l'horloge=comm"nication a lie" ia la mmoire partage
!antages des s+st,mes parall,les:!"gmentation de la capacit de traitement6conomi("es
olrance a"7 pannes
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S+st,mes %partis
%partir la comp"tation s"r pl"sie"rs processe"rsph+si("es Systèmes faiblement couplés ? cha("e processe"r
poss,de sa propre mmoire= les processe"rscomm"ni("ent entre e"7 ia des lignes decomm"nicationA tels des b"sA des lignes de tlphoneAdes rsea"7A etc O
!antages des s+st,mes rpartisPartage des resso"rcesP"issance de comp"tation pl"s grande ? Partage de
charge olrance a"7 pannesComm"nications
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S+st,mes %partis 8cont
%e("i,re "ne in9rastr"ct"re rsea" %sea"7 oca"7 8LAN o" %sea"7 arge
6chelle 8WAN
Pe"ent tre des s+st,mes clientserveur o" peertopeer
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St t * l d'
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Str"ct"re *nrale d'"nClient-Sere"r
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S+st,mes emps %el
So"ent "tiliss dans desenironnements spcialissA tels lese7primentations scientiD("esA
l'imagerie mdicaleA les s+st,mesde contrGle ind"strielsA OContraintes de temps bien dDnies
S+st,mes temps rel so"ples o"rigides
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S+st,mes 2 la main3
Personal igital !ssistants 8P!s lphones obiles
Contraintes:moire limiteProcesse"rs lents6crans d'a;chage petits
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Introduction au syst!e d"e#$loitation
%&# ' (S)*+S,-
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.
*+S
/IN9.
/IN N2000
(ac +S .
ni#
Syst!e (ono)utilisateur
.
.
(ulti)utilisateur
.
.
(ono)ce
.
(ulti)ce
.
.
.
.
Exemples '
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+ranisation de iciers et r$ertoires
" \ " racine de' l'arb orescence correspondant
à un disque (C: ou A:)
Repertoire1 R2 R3 R4
R6 R R!R#ic$ier1 #ic$ier2
#ic$ier3
. .
.
+ranisation base sur le conce$tdarbres '
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Introduction au syst!e (S)*+S
%MicroSoft Disk Operating System,
e *+S: co!!e tout syst!e de#$loitation: contr;le les acti<its delordinateur- Il re des o$rations telles =ue la circulation: laicae: etlentre de donnes entre les di<ers l!ents constitutis du syst!e-
e r;le du *+S est dinter$rter les co!!andes saisies au cla<ier $arlutilisateur-
Ces co!!andes $er!ettent deectuer les tces sui<antes'
>la estion des iciers et des r$ertoires-
>la coniuration du !atriel->lo$ti!isation de la !!oire-
>le#cution des $rora!!es-
> ?
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es iciers sous (S)*+S
Sous (S)*+S ca=ue icier $eut @tre aussi <olu!ineu# =ue $ossible:ce$endant le no! =ue <ous lui donnez est sou!is A des restrictions: on ne $euten eet lui donner un no! dune lonueur !a#i!ale de 8 caractres $lus 3 $ourle#tension-
*e $lus: les iciers ne doi<ent contenir =ue les caractres sui<ants'
>lettres de B A
>cires de 0 A 9
>caractres s$ciau# sui<ants' D E F G J K ) L M % ,
&nin: les no!s de iciers ne doi<ent $as contenir'
>de blanc %es$ace,-
>de <irule-
>de barre obli=ue in<erse-
>de $oint %or!is le $oint =ui s$are le no! de le#tension,-33IsetSiliana CHaabani Nizar
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es iciers sous (S)*+S
et ils ne doi<ent $as non $lus a$$artenir A la liste de no!srser<s'
C+COF C+N B. C+(1 C+(2 C+(3 C+(4
P1 P2P3 N PQN
Sous (S)*+S: les no!s de ces r$ertoires sont sou!is au#!@!es restrictions de lonueur =ue les iciers %8 caractres $ourle no!,-
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Quelques commandes MS-DOS
Q;le ' Bicer le contenu dun r$ertoire
a co!!ande R *IQ R ait la liste des iciers
corres$ondant au# s$ciications $rcises $arl "aru!ent de la co!!ande et donne =uel=uesrenseine!ents sur les iciers-
Qe!ar=ue ' Si on <eut aicer la liste des iciersdont l "e#tension est -t#t T: on en<oie la co!!ande '
C'*IQ U-t#t
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Quelques commandes MS-DOS
Q;le ' Crer un r$ertoire
a co!!ande (O*IQ %(aOe *IQectory,
$eut @tre abre en (*-Il suit de ta$er '
C'(* No! du r$ertoire
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Quelques commandes MS-DOS
Q;le ' &acer un r$ertoire
a co!!ande Q(*IQ %Qe(o<e *IQectory,$eut @tre abre en Q*-
C'Q* No! du Q$ertoireQ;le ' Caner de r$ertoire
a co!!ande RC*R ou encore RCH*IQR
$er!et de $asser dun r$ertoire Alautre %C* $our Cane *irectory,
C'cd No! du Q$ertoire 37IsetSiliana CHaabani Nizar
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Quelques commandes MS-DOS
Q;le ' co$ier un ou une liste de iciers
Synta#e ' C+PV Wicier d$artX Wicier
destinataireX
Il aut $asser en $re!ier aru!ent le no! du
icier A co$ier: et en deu#i!e aru!ent leno! =ue nous <oulons donner A la co$ie-
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Quelques commandes MS-DOS
&#e!$le ' Pour co$ier icier1-t#t T dans lesous r$ertoire Q2 T en lui donnant unnou<eau no! co$ie1-t#t-
" \ " racine de' l'arborescence correspondant
à un disque (C: ou A:)
Repertoire1 R2 R3 R4
R6 R R!R#ic$ier1 #ic$ier2
#ic$ier3
Q$ertoire
courant
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Quelques commandes MS-DOS
Q;le ' Qeno!!er un icier
> a co!!ande Q&NB(& $eut @tre abre
en Q&N
> &#e!$le '
C'ren icier1-t#t surno!-t#t
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Quelques commandes MS-DOS
Q;le ' Su$$ri!er un icier &lle sert A dtruire un icier ou une liste de
icier- +n lui donne co!!e aru!ent le no!d "un icier %et <entuelle!ent son e#tension,ou bien les s$ciications d "une liste de iciersA l "aide des caractres Y T ou U T-
Il est $ossible de su$$ri!er tous les iciers d "un
r$ertoire en une seule ois ' &QBS& U-U&#e!$le'
C'erase No! de icier
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dir
cd
cd --
!d ou !Zdir
deltree
co$y: #co$y
!o<e
del
liste le contenu dun r$ertoire
cane de r$ertoire
r$ertoire $arent
cre un nou<eau r$ertoire
su$$ri!e un r$ertoire: ainsi =ue lense!ble de ses sous)r$ertoires-
co$ie de icier
d$lace!ent de icier
su$$ri!e le icier
or!at
el$ aide sur la co!!ande de!ande
or!ate le lecteur de!and
<er donne le nu!ro de <ersion
Quelques commandes MS-DOS
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43IsetSiliana CHaabani Nizar 43IsetSiliana CHaabani Nizar
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a commande6E6C$6% Commandes#S et IN#SsConDg %eg6dit S+s6dit
sIn9oQR C inS Ping
IpConDg ssgsPer9mon Charmap 8table des
caract,res
Clean*% 8Netto+age de dis("e C#NF 8Neteeting 7iag 8irectE iagnostics
elpCtr 8Centre d'aide IcwConn1 8!ssistant conne7ion agni9+ 8$tilisation de la lo"pe stSc 8!ssistant de b"rea" 2
distance ab 8Carnet d'adresse #"tloo
67press S9c 8Intgrit des Dchiers T s+st,me U iner 8NV ersion indows
44IsetSiliana CHaabani Nizar
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#rdinate"r$n ordinate"r est "ne machine lectroni("e
("i permet l<e7c"tion des programmes$n programme est "n ensemble d<instr"ctions
("i seront trad"ites en signa"7 lectri("es
a sortie de ces programmes est conertie 2no"ea" po"r ("e l<"tilisate"r p"isse lacomprendre
$n ordinate"r est compos a" moins de :
processe"rA carte m,re=mmoire ie= mmoires de masse=priphri("es
45IsetSiliana CHaabani Nizar
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rincipes de /onctionnement,rdinateur
nit de contr;leou
nit de co!!ande
nit arit!ti=ueet loi=ue
ounit de traite!ent
ou
nit de calcul
Unité centrale
de traitement
Mémoire
Cache
Instructions
*onnes
Mémoire centraleou principale
Unités d’entrée/sortie
ou d’I/O
Contr;leur de$ri$ri=ues
Carterseau
46IsetSiliana CHaabani Nizar
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!"tre reprsentation
P 7
r i $4 7 r i = u e s
[us d "adresses
[us de contr;le
[us de donnes
CP(!oireCentrale
nitd "&\S
47IsetSiliana CHaabani Nizar
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rincipes de /onctionnement C;
nit decalcul
rsultat
o$randes
nit arit!ti=ue
et loi=ue
Qeistres
Qe Bdr Qe (ot
QIPC ou C+ nit de
co!!andeDécodeur
]tat Séquenceur
Horloe
(!oire centrale
rsultats!ot!!oire
adresseinstruction
48IsetSiliana CHaabani Nizar
Ca$ I I ^&SI+N *&S PQ+C&SSS et
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$n S6 tourne en permanence apr,s son dmarrage aec
l'ordinate"r
il permet le deloppement et l'e7c"tion de no"ea"7
programmes escription le 9onctionnement d'"n S6
Concept fondamental : La décomposition !
e S6 9ait to"rner les programmes "tilisate"rs s"r leprocesse"r
Abstraction du processeur ? !ntroduire la notion
de Processus
Ca$- I I ^&SI+N *&S PQ+C&SSS etHQ&B*S
Partie 1. a *6SI#N 6S P%#C6SS$S
49IsetSiliana CHaabani Nizar
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51IsetSiliana CHaabani Nizar
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rocessus etterminoloie3aussi appelé 8o? tas@? user
proram5
Concept de process"s: "n programme en
e7c"tion
Poss,de des resso"rces de mmoireA priphri("esA etc
#rdonnancement de process"s
#prations s"r les process"s
Process"s cooprants
Process"s comm"nicants
52IsetSiliana CHaabani Nizar
1 A i d
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1. Aotion de rocessus
Qu’est-ce qu’un proramme ?6nsemble de mod"les so"rces/obMets %s"ltat de l<dition de liens 8actions manip"lant des donnes "escription tatique (Code " données)
Que désine le terme processeur ?6ntit matrielle capable d<e7c"ter des instr"ctions W'par9ois '' a"ssi entit logicielle 8interprte"rA ...
Qu’est-ce qu’un processus ?#ntité d#namique représentant l$exécution d$un pro%ramme
sur un processeur créée & un instant donné' a un état qui évolue au cours du
temps et qui dispara(t' en %énéral' au bout d$un temps )ni
Début FinEtat Temps t
53IsetSiliana CHaabani Nizar
$n programme est "ne s"ite d<instr"ctions 8"n obMet stati("e.@ $n process"s est "n programme en e7c"tion et son conte7te 8"n obMetd+nami("e.
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Notion de Process"s 8s"ite
$é%nition technique: un processus est l’abstraction du
& pour
l'allocation de la C 8codeA donnesA pile espaced’adressae
l'allocation d" processe"r 8C#A O
'ntért de la notion de processus !bstraction de la notion d<e7c"tion s("entielle %eprsentation des actiits parall,les et de le"rs
interactions ?"nit de str"ct"ration
&emples de processus : <e7c"tion d'"n programme Copie d'"n Dchier s"r dis("e la transmission d '"ne s("ence de donnes s"r "n rsea"
54IsetSiliana CHaabani Nizar
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R. Paralllisme et Conc"rrence
Soient de"7 process"s P1 et PR en mmoire centrale 8prts 2 s'e7c"ter
ise en Bu$re concr(te de l’exécution de 1 et 2 :
P1 P2 Exécution séquentielle
(1 processeur)
P1
P2 Exécution parallèle(2 processeurs)
P1
P2
Syst!e
Exécution concurrente
(1 processeur)
55IsetSiliana CHaabani Nizar
Paralllisme et Conc"rrence 8R
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Paralllisme et Conc"rrence 8R
ultiprogrammation / Pseudo-parallélisme :
Un SE doit, en général, traiter plusieurs processus en même temps
Il y a un seul processeur (la plupart du temps)
Entrelacemen t des eéc tions
(simuler une eécution parall!le)
" tout moment le SE ne traite #u$un seul processus % la &ois
'a commutation étant tr!s rapide
'es processus utilisateurs sont lancés par un interpr!te de commandes(
Ils peuent eu-mêmes lancer ensuite d$autres processus
P1
P2 P3
P4 P5
Père : processus créateur
Fils : processus créés
!" lancement d" s+st,meA il n'e7iste ("'"n se"l process"s
: l*anc+tre de to"s
Hiérarchie des processus (arborescence)
56IsetSiliana CHaabani Nizar
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Q. Process"s en moire Centrale
<tat de la mmoire centrale associ 2 "n process"s est dDni
par le conten" de , sements -le code' la pile et les données et d'"n contete.
Code
Piled"e#cution
*onnes
es se!mentsd’un processus
ement code -- Lecture seulement
Contient les instr"ctions Inariant 8to"te la d"re d<e7c"tion d"
process"s. ement données -- Lecture*&criture
Contient les ariables globales Xdonnes stati("es 8ConstantesA ("i sontinitialises 2 la compilation
+ile d,eécution -- Lecture*&criture
$n programme est constit" d'"nensemble de 9onctions 8procd"res ("is<changent d 'in9ormations
/ontient les variables éc0an%ées 1variables locales
$57IsetSiliana CHaabani Nizar
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4. Notion de %esso"rces -- Conte7te d"Processe"r
Contete du processeur:ypoth(ses : 1 se"l processe"r X
pl"sie"rs process"s le processe"r estrser 2 l'"sage d'"n se"l process"s
Contete > Conten" des registresadressables/spcialiss -- ot d,état- +. Pro%ram Status Word 6tat d<e7c"tion : !cti9/!ttente ode de 9onctionnement :
S"perise"r/"tilisate"r as("e d'interr"ption Conte7te accessible en mmoire
58IsetSiliana CHaabani Nizar
C t t d’ é ti d’
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Contexte d’exécution d’unprocessus<tat courant du processus Code du proramme exécuté )onnées stati"ues et dynami"ues In/ormations "ui caractérisent l’état
dynami"ue du processus Compteur de proramme 3C D C,5 <tat des reistres *iste des &chiers ou$erts Eariales d’en$ironnement Imae mémoire 3état de l’espace d’adressae5
F sau$earder lors"ue le processus estcommuté
F restaurer lors"ue le processus reprend lamain
59IsetSiliana CHaabani Nizar
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#rdonnance"r $C*ans un syst!e !ultitces: le syst!ede#$loitation doit rer lallocation du $rocesseurau# $rocessus- +n $arle dordonnance!ent des
$rocessus
60IsetSiliana CHaabani Nizar
J d
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Jtat de process"s
!3PO45AN5 !" 9"r et a mes"re ("'"n process"s e7c"teA ilchange d'tatno"ea": le process"s ient d'tre cre7c"tant-r"nning: le process"s est en train d 'tre
e7c"t par "ne $Cattente-waiting: le process"s est en train d 'attendre "n
nement 8p.e7. la Dn d'"ne opration d'6/Sprt-read+: le process"s est en attente d'tre e7c"t
par "ne $Cterminated: Dn d'e7c"tion
61IsetSiliana CHaabani Nizar
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62
L. Conte7te d'"n Process"s 81
Y"and "n process"s n'est pas en e7c"tionA son tatdoit tre sa"egarde dans son descripte"r associ.
Exécuter processus
Changer Etat
Sauvegarder Etat
Y"'est-ce ("'on sa"egarde) e conte7te d" process"s 8in9o.ncessaires 2 la gestion des process"s
Conte#te accessible
&tatd"e#cution
(as=ue d"It
"S#
(ode de
onctionne!ent
C+
PI*
Conte#te du$rocesseur
C+
Bllocation!!oire
Conte#te du$rocessus
Ino-Co!$le!- _
di<ers
Ino-d"ordonnance!ent
Contexte de processus$C"
%"rocess Control $loc&'62IsetSiliana CHaabani Nizar
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Conte7te d'"n Process"s 8R
Contexte d’un processus: ensemble de paramètres re%roupés dans
les se%ments du pro%ramme en cours d*exécution - code " données
e S6 dtient "ne tableA contenant la liste de to"s les process"s
cha("e entre consere le descripte"r de process"sA appel /loc
de Contr0le de processus 1/C+ - 3rocess Control loc@5
5CP : str"ct"re de donnes associe 2 l<e7c"tion
de cha("e programme 4eprésente la situation actuelle d $un
processus
63IsetSiliana CHaabani Nizar
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Z. 6tat d'"n Process"s
Comm"tation des taches 8passage d '"ne tache 2 "ne a"tre estralis par "n ordonnance"r 8dispatcher/short term sched"ler
PRET !T"F
#$%&'E
DemandedE!S
E!Sterminées
"t ## Tpsdépassé
Commutation
$ouveau processus Terminaison
ttente
2 états d’un processus : actif3 prt3 bloqué acti9 blo(" > action olontaire 8lect"re s"r dis("e blo("e prt > action e7trie"re a" process"s
8resso"rce disponible
prt acti9 > cision de l'allocate"r d" processe"r64IsetSiliana CHaabani Nizar
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Le multit0readin%6n 9aitA cha("e process"s pe"t l"i-mme
9onctionner comme le s+st,me d<e7ploitationen lanKant des so"s-tches internes a"process"s
Ces so"s-tches sont nommes [\"7
d<e7c"tion[ [process"s lgers [o" Threads.
65IsetSiliana CHaabani Nizar
rait de e7te
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rait de e7teultit0readed
*is=uenoyau
Thread %' re!et en or!e le docu!entThread & ' interaction a<ec l"utilisateur
Thread '' crit $riodi=ue!ent le contenu de la QB( sur le dis=ue
c(avier
Bbsb`sd*ndd`Z`d=H=d`l=d`ldd!Z!*`dl=`d`d=d`d=Z!Zd
Bbsb`sd*ndd`Z`d=H=d`l=d`ldd!Z!*`dl=`d`d=d`d=Z!Zd
Bbsb`sd*ndd`Z`d=H=d`l=d`ldd!Z!*`dl=`d`d=d`d=Z!Zd
66IsetSiliana CHaabani Nizar
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)i0érences et
similitudes entrethreads et processus :a comm"nication entre les threads est
plus rapide ("e la comm"nication entreles process"s.
es hreads poss,dent les mmes tats("e les process"s.
e"7 process"s pe"ent traailler s"r "ne
mme donne 8"n tablea" par e7emple enlect"re et en crit"re dans "ne sit"ationde concurrence de e"7 process"s ilen est de mme po"r les threads.
67IsetSiliana CHaabani Nizar
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H. écanisme de Commutation 315
pointe"r: les PC5s sont rangs dans des listesencha]nes 82 oir tat de process"s: read+A r"nningA waitingO compte"r programme: le process"s doit
reprendre 2 l 'instr"ction s"iante a"tres registres $Cbornes de mmoire
Dchiers ("'il a o"ert etc.A . man"el
68IsetSiliana CHaabani Nizar
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écanisme de Commutation 325
Commutation de processus 4 commutationdes contetes de processus
Y"and l'$C passe de l'e7c"tion d '"n process"s
7
2 l 'e7c"tion d^"n proc 1A il 9a"t mettre 2 Mo"r etsa"egarder le PC5 de 7
reprendre le PC5 de 1? "ui a$ait été sa"egard
aantremettre les registres d '$C tels ("e le compte"rd 'instr"ctions etc. dans la mme sit"ation ("i est
dcrite dans le PC5 de 1
69IsetSiliana CHaabani Nizar
écanisme de Commutation 3!5 --
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écanisme de Commutation 3!5 Schéma
IsetSiliana CHaabani Nizar 70IsetSiliana CHaabani Nizar 70
. elations entre rocessus 315 --Compétition
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CompétitionIl e7iste entre les process"s "n certain nombre de
relationsA appeles '56&7AC6'85=
ces interactions pe"ent tre de comptition o" decoopration sCompétition
Sit"ation dans la("elle pl"sie"rs process"s doient"tiliser sim"ltanment "ne resso"rce 2 acc,s e7cl"si981 se"l process"s 2 la 9oisA encore appele ressourcecritique.
<xp. '"sage d" processe"r 8pse"do-paralllisme !cc,s 2 "n priphri("e 8imprimante
2 processus en compétition sont dits en
eclusion mutuelle pour cette ressource. 9ne solution possible : Faire attendre les processe"rsdemande"rs ("e l 'occ"pant act"el ait Dni 8FIF#
R )essource
Criti*ue
+%+&
Ordre duti(isation , "ndifférent
+%- +& ou +&- +%
71IsetSiliana CHaabani Nizar
elations entre rocessus 325 --
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elations entre rocessus 325 CoopérationCoopération
Sit"ation dans la("elle pl"sie"rs process"scollaborent une tache commune et doient ses#nchroniser po"r raliser cette tache.
e"7 process"s ("i coop,rent pe"ent galement setro"er en e7cl"sion m"t"elle po"r "ne resso"rce
comm"ne.
F
P1 produit un ichier F
P2 iprie
le ichier F +& ne peut s.exécuter *ue si,
+% a terminé son exécution
+% / +&
Synchronisation $n process"s doit attendre ("'"n a"tre process"s ait
9ranchi "n certain point de son e7c"tion point des+nchronisation
Imposer des contraintes de s+nchronisation a"7process"sPrcdence des process"sConditions de 9ranchissement de certains points
criti "es72IsetSiliana CHaabani Nizar
elations entre rocessus 3!5 -- =aire+ttendre un rocessus
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+ttendre un rocessus%elations entre de"7 process"s _ Faire attendre "n
process"s
Solution 1: attente acti$e 1 2 60ile -ressouce occupee 4essourceoccupee 7 5rue8 9 :8 ;tiliser
4essource8
4essource occupee 7 5rue84essource
occupee 7 2alse8 ....
r,s pe" conomi("e si pse"do-paralllisme i;c"lt d'"ne sol"tion correcte 8chap. S"iant
Solution 2 : locae du rocessus Process"s blo(" : attente d '"ne resso"rce non disponible
M"s("'a son reil e7plicite par "n a"tre process"s !T"F #$%&'E
Ré*eil
)eprendre exécution
#loca+e
0rr1ter (.exécution
73IsetSiliana CHaabani Nizar
4. Conditions dJ<xécution Concurrente315
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315
!"gmenter le degr de m"lti-programmation et
donc le ta"7 d'"tilisation d" processe"r )6tablir les contraintes de prcdence 8relation `Constr"ire "n graphe de prcdence : graphe
ac+cli("e o cha("e n"dA SiA reprsente "ne instr"ction cha("e arc SiS M signiDe ("e l 'instr"ction S M ne po"rra
s<e7c"ter ("e si Si ait termine son e7c"tion.
<xemple : Soit la s("ence d 'instr"ctions
s"iante :S1 lire87SR lire8+SQ z > 7 +S4 crire8z
S% S&
S'
S2
74IsetSiliana CHaabani Nizar
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Iset SilianaIset Siliana
IsetSiliana CHaabani Nizar 75
Ca$- I I ^&SI+N *&S PQ+C&SSS etHQ&B*S
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1. Introd"ction
R. +pes d'ordonnancement
Q. od,le simple d<ordonnancement
4. Politi("es d'ordonnancement
Or%anisations des )les d$attente
Ordonnancement 2/2S < S=2< 44< priorité<
S452< 3ultiniveaux
L. irarchie d'ordonnancement
76IsetSiliana CHaabani Nizar
HQ&B*SPartie R. #%#NN!NC66N 6S P%#C6SS$S
1. Introduction -- Généralités
8/18/2019 2015 10 02 Sys Exploitation ISET TI1
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1. Introduction Généralités *e S< permet 2 types de décisions sur le processeur :
8rdonnancement des processus : *’ordonnanceur
3scheduler5 choisit "uel est le processus "ui doit tourner +robl;me: )ans "uel ordre les processus sont ser$isKL
par exemple? un processeur et plusieurs processus.
Allocation du processeur : l’allocateur 3dispatcher5 lance
l’exécution du processus choisi par le scheduler ,rdonnanceur -- Scheduler
,8ecti/ :
Sur un inter$alle de temps asseM rand? /aire proresser tous
les processus? tout en ayant? un instant donné? un seul
processus acti/ 3dans le processeur5.
Nle : rendre en chare la commutation de processus? "ui
r(le les transitions d’un état un autre des di0érents
processus.
77IsetSiliana CHaabani Nizar
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+pes
d'ordonnancementIl e7iste diHrentes politi("es d<allocation :- aec o" sans priorit
sans : premier arri premier seri 8DrstcomeA Drst
sered : FCFS
a$ec :
@ la priorit pe"t tre D7e o" d+nami("e
@ il pe"t + aoir premptionA o" non
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! od(le Simple d’,rdonnancement
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!. od(le Simple d’,rdonnancement
7eprésentation de l’ordonnancement des processus
ile des $rocessus $r@tsile des $rocessus $r@ts
'! '! Sceduler dis$atcSceduler dis$atc
er!inaisoner!inaison
*e!ande &\S*e!ande &\S
ile d"attente &\Sile d"attente &\S&\S&\S
rance de te!$s e#$irerance de te!$s e#$ire
orZ un ilsorZ un ilsils s"e#cuteils s"e#cutee#ite#it
Bttente It Bttente ItInterru$tionInterru$tion
80IsetSiliana CHaabani Nizar
#. oliti"ue d’,rdonnancement O
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#. oliti"ue d ,rdonnancement ,ranisations des =+s : 9n seul processeur " plusieurs processus
$ne )le d$attente' soit 2A' des process"s prtsPrincipe de cha]nage d'"ne F! : aant/ arri,re/ mi7tePl"sie"rs process"s sont mis dans "ne F!A et le serice
demand le"r est 9o"rni to"r 2 to"rA en 9onction de
crit,res de gestion spciD("es 2 la F!.
ile d"attente des $r@tsile d"attente des $r@ts
'! '!
,ispatcher -,ispatcher -
allocateur allocateur .cheduler-.cheduler- %rdi %rdi
Brri<e Brri<e
RéquisitionRéquisition
34re (a((ocation du processeur5
i( peut ré*uisitionner
Ser<iceSer<icesatisaitsatisait SortieSortie
34re (a F0 , 0rrivée des processus et
(eur p(acement
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#. oliti"ues d’ordonnancement O
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+lorithmes sans préemption 3sansr("isition 3=C=S=C=S? SP=? riorité5 315
rocessus )urée estimée )ate d’arri$ée
P1 R4 0
PR d 1
PQ 1R R
P4 Q Q
+lorithme =C=S 3=irst Come =irst Ser$ed5 -- remier +rri$é remierSer$i
;n processus s*exécute >usqu*& sa terminaison' sans retrait forcé de laressource. od,le adapt a" partage d" processe"r par des process"s de mme
priorit 8a"c"n priil,ge entre les process"s !ec les algorithmes d<ordonnancement sans r("isitionA "n process"s
aHect a" processe"r ne pe"t pas tre interromp". Facile 2 implanterA mais pe" e;cace 8le choi7 n'est pas li 2 l'"tilisation
de l'$C <xemple
Schmatiser l'e7c"tion des process"s selon le"r ordre d<arrie. Po"r celaAon "tilise le $'A<7A& $& <A566
P1P1 P2P2 P3P3 P4P4
e!$s de <ie des $rocessue!$s de <ie des $rocessu00 2424 3232 4444 4747
6emps de traitement mo#en 4 =(> - @) " (2> - ) " ( ->) " (B
-2)* 4 2D3>D82IsetSiliana CHaabani Nizar
#. oliti"ues d’ordonnancement O
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"+lorithmes sans préemption 3=C=S? SP=S P=?riorité5 325 +lorithme SP= -- Shortest Po =irst 8SCF -- Shortest ime to
Completion First : +lorithme du ’’lus Court d’+ord ’’ : S"ppose la connaissance des temps d<e7c"tion : estimation de la
d"re de cha("e process"s en attente es process"s sont disponibles sim"ltanment !lgorithme optimal
8sans premption 67c"ter le process"s le pl"s co"rt inimise le temps mo+en
d<e7c"tion ans le cas o pl"sie"rs process"s poss,dent la mme d"reA lapoliti("e FCFS sera alors "tilise.
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#. oliti"ues d’ordonnancement O
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"+lorithmes sans préemption 3=C=S? SP=SP=?rioritériorité5 325e principe de cet algorithme consiste 2 attrib"er 2
cha("e process"s "ne ale"r ("i indi("e sa priorit.e processe"r est allo" a" process"s de pl"s ha"te
priorit.$n classement possible des process"s est donn comme
s"it 8des process"s les pl"s prioritaires a"7 process"s les
moins prioritaires :1. Process"s s+st,me.
R. Process"s interacti9s.
Q. Process"s batch.
4. Process"s "tilisate"rs.*Jordonnancement a$ec priorité sans ré"uisition peut
enendrer un prol(me de /amine puis"ue les processusde /aile priorité ris"uent dJattendre indé&niment.
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#. oliti"ues d’ordonnancement O
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+lorithmes a$ec préemption 3rioritériorité? ?ST=5 315 L,idée de la réquisition est d,interrompre un processus en cours
d,eécution n,importe quel momentE
A chaque processus est assinée ( a"tomati("ement par le S6 /e7terneune priorité Assi%nation statique -- priorits D7es 9acile 2 implanter Assi%nation dynamique : la priorit initiale assigne 2 "n process"s pe"t
tre aM"ste 2 d 'a"tres ale"rs di;cile 2 implanter Pb. de famine ? "n process"s de 9aible priorit pe"t ne Mamais s<e7c"ter
si des process"s pl"s prioritaires se prsentent constamment %ecalc"ler priodi("ement le n"mro de priorit des process"s 8pl"sie"rs
F! la priorit d'"n process"s dcro]t 8croit a" co"rs d" temps po"rne pas blo("er les a"tres F!
rincipe : #n lance le process"s a+ant la pl"s grande priorit
0(gorithme dordonnancement 6 c(asses de priorité 0(gorithme dordonnancement 6 c(asses de priorité
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89IsetSiliana CHaabani Nizar
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#. oliti"ues d’ordonnancement O+l ith é ti 3 i i é i ité
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+lorithmes a$ec préemption 3rioritériorité? ?ST=5 315
0(gorithme dordonnancement 6 c(asses de priorité 0(gorithme dordonnancement 6 c(asses de priorité
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#. oliti"ues d’ordonnancement O +lorithmes a$ecpréemption 3ound oinound oin riorité ST=5 325
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préemption 3ound oinound oin? riorité? ST=5 325 L,idée de la réquisition est d,interrompre un processus en cours
d,eécution n,importe quel momentE Alorithme tourniquet -- 77 : l'"n des algorithmes les pl"s "tilises et des
pl"s Dables #rdonnancement selon l'ordre FCFS 6("itable Cha("e process"s poss,de "n ("ant"m de temps pendant le("el il s'e7c"te ors("'"n process"s p"ise son ("ant"m de temps : a" s"iant S'il n'a pas Dni : le process"s passe en ("e"e d" to"rni("et et a" s"iant
&emple : e ("ant"m de tempsA YA est gale 2 R "nits= ("el est le temps detraitement mo+en)
&#cution&#cutionCPCP
P1
(/ unités)
P2
(0 unités)
P/
(2 unités)
P0
(/ unités)
P
(2 unités)
P
(0 unités)P3
(4 unités)
P4
(/ unités)
&
& &
&
& &
&
&
93IsetSiliana CHaabani Nizar
+lorithme Tourni"uet -- ound oin 3suite5
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6emps de traitement mo#en 4
@-BC 1 -D 1 -EF 1 -FC, 1 -FG 1 -FEH 1 -FHE 1 -EBI <J 7 D3>D
+robl;me 4 rélae du quantum -petit<%rand8 )xe<variable8 estille m+me pour tous les processus K
Les quanta é%aux rendent les diérents processus é%aux
Muantum trop petit proo("e trop de comm"tations de process"s e changement de conte7te deient cofte"7 8perte de temps
CP$ Muantum trop %rand : a"gmentation d" temps de rponse d'"ne
commande 8mme simple %% dgn,re ers FCFS
4é%la%e correct : arie d'"n s+st,me 8resp. d'"ne charge 2 "n'
"
P1P100 22
P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 P6P6 P7P7 P8P8 P1P1 P2P2 P4P4 P5P5 P6P644 66 88 1010 1212 1414 1616 1717 1919 2020 2121 2323
P7P7 P6P62525 2626 e!$s de <iee!$s de <ie
,ia+rae de 5antt (&-2 unités)
94IsetSiliana CHaabani Nizar
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!lgorithme o"rni("et aec priorits
*e syst(me de estion poss(de n =+ di0érents ni$eaux de priorités 3R di0érents "uanta5
BB n)1 %% n)
1,,
BB1 % %1,,
BB 0 %% 0,,!P' !P'
Réquisition
rri*ée rri*ée
__
))
PrioritPriorit .cheduler ,ispatcher
TerinaisonTerinaison
0 1 2 ------
n)1
! son arrieA le process"s est rang dans la F! la pl"s prioritaire F!0
Si "n process"s dans F!i p"ise son ("ant"m de temps Yi 80 i n-RA il seraplac dans la F!iX1 8moins prioritaire
;ne 2Ai -C i n ne peut +tre servie que si toutes les 2A > -C > i sontvides
un processus qui a traversé toutes les 2A sans épuiser son temps detraitement reste dans la 2A la moins prioritaire. 95IsetSiliana CHaabani Nizar
a$ec préemption 3ound oin? riorité? ST=ST=5
3!5
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3 5
+lorithme ST= 3Shortest emainin Time =irst5 -- SP= a$ecré"uisition
Choisir le process"s dont le temps d<e7c"tion restant est le pl"s co"rt Il + a r("isition selon le crit,re de temps d<e7c"tion restant et l<arrie
d'"n process"s Ncessit de sa"egarder le temps restant
<xemple :rocessus )urée estimée )ate d’arri$ée
P1 d 0
PR L R
PQ L Q
P4 R 4
P1P100 22
P2P2 P4P4 P1P144 66 99 1414 2020
e!$s de <iee!$s de <ie
,ia+rae de 5antt
P2P2 P3P3 P1P1
6emps de traitement mo#en 4 =(>@ - @) " (F ->) " ( -2) " (G-)*4 F3D
hori("ementA X S%F oHre "n minim"m de temps d'attente= - di;cile deprdire le 9"t"r 96IsetSiliana CHaabani Nizar
our T+ 1 ?)onner et comparer le temps moyendJexécution produit par les alorithmesdJ d t
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dJordonnancement
a. FIF# 8FCFSA P!PS
b. PC6 8SFAc. to"rni("et aec "n ("ant"m de Ld. !lgorithme S%F 8Shortest %emaining ime First
our T+ 2?)onner le diaramme de Gantt et letemps moyen d’exécution pour unordonnancement de type tourni"uet a$ecpriorités
97IsetSiliana CHaabani Nizar
%. iérarchie d’,rdonnancement 315
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L’ensemble des processus prts est-il souHent en mémoire centrale?
$n process"s l"A ("i est s"r dis("eA prend bea"co"p pl"s de temps ("'"n
process"s en %! po"r tre charg. es algorithmes d'ordonnancement comple7es permettent de disting"er
entre R t+pes diHrents: 8rdonnancement court terme (short term schedulin) :
consid,re se"lement les process"s prts en mmoire centrale. 8rdonnancement lon terme (lon term schedulin) : consiste 2
"tiliser "n de"7i,me algorithme d'ordonnancement po"r grer lesW'swapping '' des process"s prts entre le dis("e et la %!
iles d"attente des &\Siles d"attente des &\S
""""Sa$ out"" ProcessusSa$ out"" Processus
ile d"attente des Pr@tsile d"attente des Pr@ts
CC
SortieSortie
&\S&\S
Brri<e Brri<e
98IsetSiliana CHaabani Nizar
%. i rarchie d’,rdonnancement325
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3 58rdonnancement multi-niHeau permet de satisfaire :
Faoriser les process"s co"rts Faoriser les process"s W''A ("i ne demandent pas trop l '$Cterminer la nat"re de cha("e process"s le pl"tGt possible et
eHect"er l'ordonnancement correspondant Iiles d’attente sans liens : "n process"s se tro"ant dans dans F! i
ne pe"t se tro"er dans F! M 8M i= il reste dans F!i M"s("'2 ce ("'il setermine'I/# 5o"nd
BB n)1
BB1
BB 0
!P' !P'
Réquisition
__
))
Priorit i#ePriorit i#e
TerinaisonTerinaison
Processus .6stèe
Processus "nteractis
(RR)
(F!F.7.8F)
99IsetSiliana CHaabani Nizar
%. iérarchie d’,rdonnancement 3!5
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Iiles d’attente aHec liens : hirarchiser les F!s
BB n)1
BB1
BB 0
!P' !P'
Réquisition
TerinaisonTerinaison
(RR)
(F!F.)
rri*ée ni*eau 9
(F!F.)
rri*ée ni*eau 1
rri*ée ni*eau n1
;n processus dans =+i ne peut tre sélectionné "ue si toutes
les =+ 8 38i5 sont toutes $ides ermettre aux processus de se déplacer d’une =+ une autre
iérarchie descendanteDascendanteDidirectionnelle Chanement dynami"ue dans le comportement des processus Cha"ue =+ a son propre alorithme d’ordonnancement
$escendante IAn- est érée aHec ICI
Ascendante I@ est érée aHec ICI100IsetSiliana CHaabani Nizar
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101IsetSiliana CHaabani Nizar
Plan d" chapitre
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102
Plan d" chapitre1. Introd"ction
R. Fonctions attend"es
Q. &a-et-ient 8s6appin%
4. moire &irt"elleL. !lgo. de %eplacements de Pages
IsetSiliana CHaabani Nizar
http://www.academiepro.com/enseignants-104-Chaabani.Nizar.html
1. Introd"ction
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103
1. Introd"ctiona mmoire centrale est "ne resso"rce re("ise par
to"t process"s$n programme doit tre charg dans la mmoire
centrale po"r tre e7c"t"emarrerprocessus-p Allouer-taille-p
5erminerprocessus-p Liberer-oneallouée& -p
Problmati("eProblmati("e
*rer les process"s associs 2 des programmes tropol"mine"7*rer le partage de la mmoire ph+si("e entre diHrents
process"s
IsetSiliana CHaabani Nizar
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2. =onctions attendues
onoprogrammation: moire rsere a" S6
moire rsere a" se"l process"s en e7c"tion.
"ltiprogrammation: a "ltiprogrammation amliore le ta"7
d'"tilisation d" CP$ mais re("iert "n bonpartitionnement de la mmoire.
! l'initialisation d" s+st,meA la mmoire estdiise en n partitions de taille D7e.
e pr9renceA des partitions ingales en taille. Comment allo"er les process"s a"7 partitions)
"ne Dle d'attente par partition ?8a "ne Dle d'attente po"r to"tes les partitions ?8b
IsetSiliana CHaabani Nizar
"ltiprogrammation aec des
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"ltiprogrammation aec despartitions de taille D7e
Fi(e vide
Fi(e p(eine
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2. =onctions attendues
Principe de partage de la resso"rce mmoire
Fo"rnir "ne mmoire logi("e 2 cha("eprocess"s 8R
*rer les translations entre les mmoireslogi("es et la mmoire ph+si("e 8liaisons
d<adresses
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2.=onctions
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attendues
moire ph+si("e: mmoire principale %! de la machine!dresses ph+si("es: les adresses de cette mmoiremoire logi("e: l'espace d^adressage d'"n programme
moire ph+si("e :S"ite contig" de mots -J' E' ,F' EG bits selon processeur
!dressage direct alatoire ailles co"rantes : RLZ ega R 2 4 *iga
moire logi("e :6space logi("ement contig"!dressage direct alatoire de mots aille ma7im"m > R ? 1 8 > la capacit d'adressage
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2. =onctions attendues
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ise en "re des mmoires logi("es a"dess"s de la mmoire ph+si("e Swapping 8partage de la mmoire dans le tempsco"page 8partitionnement"ltiple7age
Il est di;cile de donner 2 cha("e programme sonpropre espace d'adressage sol"tion éallocationdynami"ue
éallocation dynami"ue: mapper l'espaced'adressage de cha("e process"s s"r "ne partiediHrente de la mmoire ph+si("e.
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Q e a-et-ient
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110
Q. e a et ient
8s6appin%
C’est l’utilisation de la mémoire secondaire : la K sap
%le M Stratgie po"r pallier les pn"ries en mmoire.
6lle consid,re cha("e process"s dans son intgralit: e process"s est dans son intgralit en mmoire
o" est s"pprim intgralement de la mmoire
IsetSiliana CHaabani Nizar
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IsetSiliana CHaabani Nizar 111
*e $a-et- 3sUappin
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*e $a et$ient
3sUappin5
i. 3a5 + est en
mémoire
ii. 3?c5 et C sont
crées
ou charés
depuis le
dis"ueiii. 3d5 + est
trans/érer sur
le dis"uei$. 3e?/5 ) arri$e?
tandis
"ue s’en $a$. 35 +
re$ient
112IsetSiliana CHaabani Nizar
Les diNérentes techniques deLes diNérentes techniques detiti t d l é ititi t d l é i
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partitionnement de la mémoire partitionnement de la mémoirecentralecentrale=onction attendue :!llo"er-zone 8t : taille adresseibrer-zone 8a : adresseA t : taille
,8ecti/s :
#ptimiser l'"tilisation de la mmoire 8limiter la9ragmentation#ptimiser les algorithmes d'allocation / libration
Techni"ues :kones contig"s de taille D7eskones contig"s de taille ariableskones non contig"s de taille D7e 8s+st,mes paginskones non contig"s de taille ariable 8s+st,mes
segments
113IsetSiliana CHaabani Nizar
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114IsetSiliana CHaabani Nizar
Qeistre de reloe!ent contient la <aleur de l"adresse
$ysi=ue la $lus $etite le reistre de li!ite contientl"tendue des adresses loi=ues $ossiblesca=ue adresse loi=ue doit @tre $lus $etite =ue la <aleurdu reistre li!ite
!llocation Contig"e
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!llocation Contig"e
8Cont.
!llocation 2 pl"sie"rs partitions
5rous ? bloc de mmoire disponible= tro"s de tailleariable disperss dans la mmoire ph+si("e
Y"and "n process"s arrieA on l"i allo"e de lammoire dans "n tro" assez large po"r accomoderses besoins
#S retient de l'in9ormation s"r:a blocs allo"s b blocs libres 8tro"s
+S
$rocess 5
$rocess 8
$rocess 2
+S
$rocess 5
$rocess 2
+S
$rocess 5
$rocess 2
+S
$rocess 5
$rocess 9
$rocess 2
$rocess 9
$rocess10
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(odule 7 116
%%&: unit' de estion de 'oire unit' de traduction adresses
(eor* anaeent unit)
=ramentation: mémoire
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non utilisée
$n probl,me maMe"r dans l^aHectationcontig":Il + a assez d 'espace po"r e7c"ter "n
programmeA mais il est 9ragment de 9aKonnon contig"
a 9ragmentation pe"t tre:
e7terne: l^espace in"tilis est entre partitions interne: l 'espace in"tilis est dans les partitions
117IsetSiliana CHaabani Nizar
"artitions (ixes"artitions (ixes
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Mémoire principale
su)di*isée en ré!ionsdistinctes+ partitions
es partitions sont soit
de m,me taille ou de
tailles iné!ales ’importe quel pro!r.
peut ,tre a((ecté une
partition qui soit
su((isamment !rande
(+tallins)118IsetSiliana CHaabani Nizar
0l!orithme de placement pour0l!orithme de placement pourpartitions (ixespartitions (ixes
(+tallins)
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partitions (ixespartitions (ixes "artitions de tailles iné!ales+ utilisation
de plusieurs (iles assiner ca=ue $rocessus
A la $artition de la $lus$etite taille $ou<ant lecontenir
1 ile $ar taille de $artition tente de !ini!iser la
ra!entation interne
Probl!e' certaines ilesseront <ides s"il n"y a $as de$rocessus de cette taille %r-e#terne,
8(
12(
119IsetSiliana CHaabani Nizar
0l!orithme de placement pour partitions0l!orithme de placement pour partitions(ixes(ixes
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"artitions de tailles iné!ales+
utilisation d’une seule (ile
+n coisit la $lus $etite$artition libre $ou<antcontenir le $rocain$rocessus
le ni<eau de!ulti$rora!!ationau!ente au $roit de lara!entation interne +n $ourrait allouer tro$
de !!oire A un$rora!!e
(+tallins)
8(
12(
120IsetSiliana CHaabani Nizar
"artitions d1namiques+ exemple"artitions d1namiques+ exemple%Stallin!s'%Stallin!s'
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%d' Il 1 a un trou de 234 apr5s a*oir char!é 6 processus
e prochain processus pourrait demander plus
Si tous les proc sont )loqués %p.ex. attente d’un é*énement'7 "8 peut
,tre suspendu ou permuté et "39:8;4 peut ,tre char!é.
S<apped out
121IsetSiliana CHaabani Nizar
"artitions d1namiques+ exemple"artitions d1namiques+ exemple %Stallin!s'%Stallin!s'
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3e-/5 ror. ## est charé. ;n trou de >> 1 >O V 469V 469 est créé
3framentation eterne5 3-h5 1 se termine ou il est suspendu? 2 est repris sa place:
produisant un autre trou de !27-22#V469... Aous a$ons ! trous petits et proal. inutiles. 46R46R6#V2%69 de
/ramentation externe C,+CT+G<C,+CT+G< pour en /aire un seul trou de2%69
122IsetSiliana CHaabani Nizar
la mémoire centrale comporte 6 =ones li)res mais aucune d>elles n>est
asse= !rande pour contenir un pro!ramme ; de :;?4.
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IsetSiliana CHaabani Nizar 123
"ourtant l>ensem)le des 6 =ones li)res (orme un espace de :8? @ 8? @
:A? 9 6A?4 su((isant pour le pro!ramme ;.
"our permettre l>allocation du pro!ramme ;7 il (aut donc réunir
l>ensem)le des =ones li)res compacta!e
Compactae
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Compactae $ne sol"tion po"r la 9ragmentation e7terne)é&nition : e compactage 8o"
d9ragmentation est "ne opration ralisepar le s+st,me d<e7ploitation consistant 2
dplacer to"tes les pages ers desemplacements contiges po"r aoir "n grandespace libre et minimiser ainsi le nombre detro"s mmoires.
désa$antaestemps de trans9ert programmesbesoin de rtablir to"s les liens entre adresses de
diHrents programmes
124IsetSiliana CHaabani Nizar
Probl,me de l'!llocation
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+nami("e=irst-&t: !llo"er le premier bloc assez grandest-&t: !llo"er le pl"s petit bloc assez grand=
doit parco"rir la liste enti,re de blocsA sa"9 si
ordonne par taille. Prod"it des restes de blocsles pl"s petits.Worst-&t: !llo"er le pl"s grand bloc= doit
a"ssi rechercher dans to"te la listeA sa"9 siordonne. Prod"it des restes de blocs les pl"s
larges.
Comment satis9aire "ne re("te de taille n 2 partir d'"ne
liste de blocs
First-Dt et best-Dt sont meille"rs ("e worst-Dt en termes derapidit et "tilisation de la mmoire
125IsetSiliana CHaabani Nizar
67ercice
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#n consid,re le schma d<allocation de la
mmoire reprsent par la Fig"re 1 et lesprocess"s !A 5A C et 8c. Ces process"s sontordonns s"iant l<ordonnancement %o"nd%obin aec Y"ant"m gal 2 R. Il est demand
de reprsenter le schma d<allocation mmoireen traitant les de"7 cas s"iants : <allocationDrst Fit =@ @ <allocation 5est Fit =@ <allocationorst Fit.
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S+st,mes d<67ploitation
Chapitre R. a *estion de la moire Centrale
Partie II. a moire &irt"elle
Contenu du cours Prsentation a pagination -- trans9ormation des adresses es algorithmes de %emplacement
FIF#/%$/#PI!/N%$
127IsetSiliana CHaabani Nizar
1. résentation
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8bPectif : fournir un espace d’adressae indépendant decelui de la mémoire ph#sique :
es process"s n'"tilise pas to"s les mmoire allo" et il +'a desprogrammes ("i ncessite "n grand partition po"r e7c"t. a mmoire irt"elle permet d<e7c"ter des programmes dont la
taille e7c,de celle de la mmoire ph+si("e
'espace d'adressage l'espace ph+si("e 'espace d'adressage l'espace ph+si("e7éalisation de la mémoire Hirtuelle () %eprsentation ph+si("e : C X S 8dis("e *estion base s"r les techni("es de pagination
+aination -- +rincipe : l'espace d'adressage irt"el est diis en petites "nits -- P!*6S lW espace d'adressage ph+si("e est a"ssi diis en petites "nits --
C!S6S 89rames es pages et les cases sont de mme tailles
128IsetSiliana CHaabani Nizar
Pagination
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129
Pagination
6space d'adressage irt"el est diis en paes. es "nits correspondantes dans la mmoire
ph+si("e sont appeles cadres de paes 8 pa%e
frame. IsetSiliana CHaabani Nizar
R. Pagination -- Principe
l<espace d<adressage d" programme est dco"p en morcea"7 linaires demme de taille : la page
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130
mme de taille : la page. <espace de la mmoire ph+si("e est l"i-mme dco"p en morcea"7 linaires
de mme taille : la case. charger "n programme en mmoire centrale consiste 2 placer les pages dans n<importe ("elle case disponible taille case > taille page
Case
Processusen (C
Espacedadressage
7irtue(
3
2
1
0
Dis*ue 8M79
+age
7
654321
0
3
.0
.2
1
..
5e charer que les paes utiles un
instant donné 130IsetSiliana CHaabani Nizar
charger "n programme enmmoire centrale consiste 2placer les pages dans n<importe
("elle case disponible.
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IsetSiliana CHaabani Nizar 132
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IsetSiliana CHaabani Nizar 133
Paginationable de Paes
P 1Z bit
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134
;:B8 - :88;
3?B2 - ;:B:
? - 3?BA
Processe"r 1Z bits
R1Z adresses
irt"elles et Z4o
moire ph+si("e
de QRo
Page de 4o Nbr pages
irt"elles > Z4/4 >
1Z
Nbr cadres depages > QR/4 >
IsetSiliana CHaabani Nizar
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Trans/ormation des adresses $irtuelles 325
Ce transcodae est e0ectué par des circuits matériels de
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Ce transcodae est e0ectué par des circuits matériels de
estion : unité de estion de mémoire -- ; 3emory
anaement ;nit5
(!oire Centrale
/P;
$
Carte CP
[- *onnes %lecture\criture,
girtuelle
Pysi=ue
Si l'adresse gnre correspond 2 "ne adresse mmoire ph+si("eA le$ transmet s"r le b"s l'adresse relleA sinon il se prod"it "n$&IA96 $& +A<&
Cha("e table des pages contient les champs ncessaires a"transcodageA aec notamment :
1 bit de prsence 8P 1/0 po"r mar("er la prsence de la page enmmoire ph+si("e 136IsetSiliana CHaabani Nizar
émoire Eirtuelle
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IsetSiliana CHaabani Nizar 137
P1
P0
émoire Eirtuelle
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ans cet e7empleA les pages ont "ne taille de 4o.
'adresse irt"elle 1RRR> 810R41RX4 . ellecorrespond 2 "n dplacement de 4octets dans lapage irt"elle QA
correspondant 2 son to"r 2 la page ph+si("e R.
onc l'adresse ph+si("e correspond 2 "ndplacement de 4 octets dans la page ph+si("e Rsoit: 810R4X4>1Z.
a page irt"elle R n'est pas mappe. onc to"teadresse irt"elle comprise entre 1R et 1RRAdonnera lie" 2 "n dé/aut de pae.
L$accès & une adresse virtuelle correspondant & uneL$accès & une adresse virtuelle corres pondant & une pa%e non mappée donne lieu & un défaut de pa%e. pa%e non mappée donne lieu & un défaut de pa%e.
IsetSiliana CHaabani Nizar 138
142 >10R4
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IsetSiliana CHaabani Nizar 139
12242V3172#Y12
5R#
3Y17
2#5R#V
146
10R4
122H
V10R41R
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it de résence et )é/aut de ae
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141
P ( NP ( Nf case
00
SE
able des $aes
Case libre
(!oire Centrale
Processus
Qrence† Qed!arrer l"instruction
… Qestaurer la table des $aes
‚ *route!ent%*aut de $ae,
la $ae est sur dis=ue
„ Qa!eneren (C la
$aeabsente
†
141IsetSiliana CHaabani Nizar
<xemple et eprésentation d’une Tale desaes
Codae des R Hirtuelle ou réelle
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142
Codae des R Hirtuelle ou réelle on rsere les bits de poids ncessaires po"r coder les
n"mros des pages o" des cases les bits de poids 9aibles codent le dplacement
ar exemple? dans un syst(me ayant unemémoire de !2 o et des paes de %12 octets?
cha"ue taleau des paes de$rait contenir: !2oD %12 V 6# 9 paes
aille8page > 4o= aille8C > 4 cases= aille8process"s > 1Zpages Combien de bits a-t-on besoin po"r reprsenter les q
irt"elles et les q relles)
Chaque processus a sa propre table des paes
142IsetSiliana CHaabani Nizar
e calc"l de l<adresse relle 2 partir de l<adresse irt"elle se ralise ainsi :le n"mro de page irt"elle donne l<entre de la P& dans la("elle se
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p g (tro"e le n"mro de page ph+si("e =le dplacement est le mme 8les pages ph+si("es et irt"elles ont la
mme taille =si la page irt"elle n<est pas prsente en m.ph+si("eA prod"it "n d9a"t depage.
Po"r acclrer le process"sA on "tilisedes mémoires associatives ("i recensent les
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des mémoires associatives ("i recensent lesderni,res pages "tilises :
!. +lorithmes de emplacement deaes ! la s"ite d'"n d9a"t de pageA le S6 doit retirer "ne page de la C po"r
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p g A p g plibrer de la place man("ante +robl;me : ("elle page choisir 2 dcharger aDn de rc"prer l'espace
et minimiser le nombre de d9a"ts de pages))é&nition : si "n process"s cherche 2 accder 2 "ne page non prsente en
mmoire centraleA il se prod"it ce ("'on appelle "n dé/aut de pae . ors d<"n d9a"t de pageA la page man("ante est charge dans "ne case
libre
----- a totalit des cases de la mmoire centrale pe"ent tre occ"pes ----- Il 9a"t librer "ne case
+lusieurs alorithmes de remplacements : !latoire Premi,re entreA premi,re sortie ? =I=, %emplacement de la page la moins rcemment "tilise -- *; 8east
%ecentl+ $sed #ptimal %emplacement d '"ne page non rcemment "tilise -- N%$ 8Not %ecentl+
$sed
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!lgorithmes de %emplacement 8R
+lorithme aléatoire %andom:
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+lorithme aléatoire -- %andom: a ictime est choisie a" hasard
=I=, : ors d'"n d9a"t de pageA la page la pl"s anciennement charge est la pageretire po"r tre remplace
Facile 2 implanter %emplacement d'"ne page tr,s r9rence trop de d9a"t de pages
<xemple 1 : S"pposons aoir Q cases et 4 pages aec la cha]ne de r9rences"iante :
! 5 C ! 5 ! 5 C 5
cases\ref. A B C A B D A D B C B
1 A , C
2 - A
3 C -
4 d9a"ts depages
146IsetSiliana CHaabani Nizar
=I=, : la page la pl"s anciennement charge est lapage remplace
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3 ra!es: 15 $ae aults
+lorithmes de emplacement 3!5
+lorithme ,ptimal :
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+lorithme ,ptimal : +rincipe :
choisir comme ictime la page ("i sera r9rence le pl"s tard possible Ncessite la connaissanceA po"r chac"ne des pagesA le nombred'instr"ctions ("i seront e7c"tes aant ("e la page soit r9rence
!lgorithme irralisable dans "n conte7te ''oine'' Connaissance des r9rences ("i seront 9aites
'ntért : permet de comparer les per9ormances des a"tres algorithmes &emple : reprendre e7emple 1 en appli("ant optimal
cases\ref. A B C A B D A D B C B
1 A C
2 -
3 C ,
R d9a"ts depages
148IsetSiliana CHaabani Nizar
+lorithmes de emplacement 3#5 +l ith *; 3* t tl ; d5
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+lorithme *; 3*east ecently ;sed5 : Principe : remplacer la page la moins rcemment "tilise 8accde
%emplacer la page ("i est reste in"tilise le pl"s de temps $ne bonne appro7imation de l'algorithme optimal hori("ement ralisable mais tr,s cofte"7
Ncessite des dispositi9s matriels partic"liers 8compte"r po"rcha("e r9rence
&emple > : nonc e7emple 1 X la cha]ne de r9rence ! 5 C !5 C ! 5 C
cases\ réf. A B C D A B C D A B C D
1 A , C -
2 - A , C
3 C - A ,
%$ : d9a"ts de
pages#ptimal : )
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1R 6F!$ P!*6
!lgorithmes de %emplacement 8L+lorithme A; 3Aot ecently ;sed5 :
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153
+lorithme A; 3Aot ecently ;sed5 : 'dée : mar("er les pages r9rences
+rincipe : ! cha("e page sont associes de"7 bits % et :
%>1 cha("e 9ois ("e la page est r9rence8lect"re/crit"reA %>0 sinon
>1 lors("e la page a t modiDe dans la mmoirecentrale
!" lancement d'"n process"sA le S6 met 2 zro % et de to"tes lespages Priodi("ementA le bit % est remis 2 0 po"r diHrencier les pages ("i
n'ont pas t rcemment r9rences des a"tres ors d'"n d9a"t de pageA le S6 retire "ne page a" hasard dont la
ale"r % est la pl"s petite :
% > 00 : non r9renceA non modiDe % > 01 : non r9renceA modiDe % > 10 : r9renceA non modiDe % > 11 : r9renceA modiDe
!lgorithme bas s"r "ne sol"tion matrielle
153IsetSiliana CHaabani Nizar
+lorithmes de emplacement --Conclusion
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Crit;re de performance:
a taille de la C in\"e bea"co"p s"r les per9ormances ("e l 'algorithme : N'essa+er pas de ra;ner "n algorithmeA mais pl"tGt a"gmenterA si
ncessaireA la taille de la mmoireA et ce aDn de minimiser leremplacement.
Question : est-ce ("e le raMo"t de mmoire rd"it to"Mo"rs le nombre ded9a"ts de pages) #"i po"r se"lement optimal et %$ Non po"r FIF#
&emple 2 : on dispose de Q cases mmoires. !ppli("er FIF# 2 la cha]nede r9rences s"iante :
! 5 C ! 5 6 ! 5 C 6 %aMo"ter 1 case et reprendre l 'algorithme de remplacement FIF#.
Concl"re
+$ti!al+$ti!al Q Q NQ NQ I+\Blatoire I+\Blatoire@ -
154IsetSiliana CHaabani Nizar
4. a moire &irt"elle
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Principe aille programme X donnes X pile pe"t tre aille
mmoire disponible e S6 consere les parties enco"rs d'"tilisation en mmoire et le reste s"r dis("e.
Y"and "n programme attend le chargement d'"ne
partie de l"i-mme il est en attente d'6/S Pagination
es adresses gnres par "n programmes'appellent des adresses $irtuelles? et 9orment
l'espace d'adressage irt"el. a ; 83emory 3ana%ement ;nit' "nit degestion mmoire 9ait la correspondance entre lesadresses irt"elles et les adresses ph+si("es.
IsetSiliana CHaabani Nizar
O ables de pagesm"ltiniea"7 Processe"r QRbits page de 4o nombre de
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m"ltiniea"7 Processe"r QRbitsA page de 4o nombre de
pages > RQR
/ R1R
> RR0
pages: "ne table depages de pl"s ("e "n million d'entres
Sans o"blier ("e cha("e process"s a son
propre espace d'adressage et donc sa propre
table de pages
ables de pages m"ltiniea"7: #n ne garde pas en
mmoire to"tes les tables de pages
ables de pages inerses moire !ssociatie o" 5 85ranslation
LooQaside Ruer : "ne petite table des pages les
pl"s r9rencesIsetSiliana CHaabani Nizar
ables de pages
m"ltiniea"7 Second-le*el pa!e ta)les
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m"ltiniea"7
B =uoi corres$ond l"adresse
<irtuelle sur 32 bits 0#00403004 Y
Exp(e, une adresse <irtuelle sur 32bits est $artitionne en 3 ca!$s
IsetSiliana CHaabani Nizar
ables de pagesinersesCas dun processeur :2 bits5 &;:<o
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inersesde mémoire et page de 2<o
IsetSiliana CHaabani Nizar
O Str"ct"re d'"neentre de la able des
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entre de la able despages
"résent/ 0)sent+ 1 bit: indi=ue si la $ae est en !!oire ou non-"rotection+ 1 bit %0' Q/: 1' Q, ou 3 bits %Q/.,-
Modi(ié+ 1 bit: une $ae !odiie doit @tre crite sur le dis=ue-
é(érencé' 1 bit: ca=ue ois =ue la $ae est rrence %lue ou crite, il
est !is A 1-
Cache inhi)é+ 1 bit: $er!et d"iniber le cace $our une $ae-
IsetSiliana CHaabani Nizar
!lgo de remplacement depages
9a"t de page Ch h 2 i 9 i d l l
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pages Chercher "ne page 2 incerA po"r 9aire de la place po"rla page 2 charger en mmoire.
Si le bit de la page 2 incer > 1A la page doit tresa"e s"r dis("e.
!lgo. optimal Y"estion de per9ormancesA aDn d'iter le rechargement
de pagesA la page 2 incer doit tre pe" "tilise. Jti("eter cha("e page aec le nombre d'instr"ctions ("i
seront e7c"tes aant ("e cette page ne soit r9rence 6incer la page dont l'ti("ette est la X grande 8onrepo"sse ainsi le d9a"t de page a"ssi tard ("e possible
Cet algo est irralisableA le S6 ne sait pas si la page seraitr9rence o" pas "ltrie"rement. Par contreA po"r "neRme e7c"tionA il est possible d'implanter cet algo.
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O !lgo N%$ 8Not4ecently ;sed Principe
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y % ←1A cha("e 9ois ("e la page est l"e o" crite.
←1A cha("e 9ois ("e la page est modiDe. ! cha("e interr"ptionA % ← 0A aDn de disting"er les
pages rcemment r9rences.
Classes de pages Classe 0: non r9renceA non modiDe Classe 1: non r9renceA modiDe Classe R: r9renceA non modiDe Classe Q: r9renceA modiDe
a classe 1 est obten"e par cons( de l'eHacementd" bit % de la classe Q.
'algo N%$ ire "ne page a" hasard dans la Xbasse classe
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O !lgo FIF# 8st !n' stout !lgo. FIF#
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go # e S6 consere "ne liste de pages co"ramment en
mmoire. 6n cas de d9a"t de pageA la X anciennetant en tte de liste est ince.
8- cet algo pe"t irer des pages importantes. 6n eHetA lapage la X ancienne pe"t tre la page la X "tilise.
!lgo. seconde chance C'est l'algo FIF# modiDA tel ("e le bit % de la page la
X ancienne est inspectA
Si % > 1 de la page en tte de listeA la page est
r9renceA et est place 2 la Dn de la liste aec %←
0 et "n instant de chargement act"alis
Si % > 0A page 2 irer 8ancienne et non r9rence.
8- cet algo dplace constamment des pages de la liste.
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O !lgo de l'horlogePae
Pae
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!lgo de l'horloge C'est l'algo de seconde chance aec "ne liste circ"laire
8horloge et "n pointe"r s"r la page la X ancienne.
Y"and "n d9a"t de page s"rientA la page pointe este7amine: Si 4 > 0A la page est ince SinonA 4 ← 0A le pointe"r aance ers la page s"ianteA e process"s se rp,te M"s("'2 tro"er "ne page aec 4
> 0
Paecare en
$re!ier
care
rce!!ent
&n cas de dautde $ae et B tel
=ue Q h 1
IsetSiliana CHaabani Nizar
O !lgo %$ 8Least4ecently ;sed Principe
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yp Cet algo est 9ond s"r l'obseration les pa%es les 1
référencées lors des dernières instructions seront probablement utilisées.
$n d9a"t de page ince la page ("i n'a pas t"tilise pendant le pl"s de temps.
Implantations Compte"r de Z4 bits / cadre de page $n d9a"t de page e7amen de to"s les compte"rs
de la table des pages 2 la recherche d" pl"s petitcompte"r
atrice 8n×
nA n cadres Cell"les initialises 2 0 Y"and "ne page Q est r9renceA to"s les bits de la
range Q ← 1A to"s les bits de la colonne Q ← 0 $n d9a"t de page ince la page dont la range est la
X petiteIsetSiliana CHaabani Nizar
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O !lgo de ieillissement Principe
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Cet algo ncessite "n compte"r/ page 8init: 0 ! cha("e interr"ptionA le S6 e7amine to"tes
les pages en mmoireA et po"r cha("e pageson bit % est aMo"t 2 son compte"rA commes"it: 'abordA le compte"r est dcal d'"n bit 2 droite P"isA le bit % est aMo"t a" bit de poids le pl"s 9ort
8de ga"che $ne page ("i n'a pas t r9rence dep"is 4
tops d'horloge a 4 zros dans son compte"rAet a"ra "ne X petite ale"r ("'"ne page ("in'a pas t r9rence dep"is Q topsd'horloge.
9a"t de page: incer la page dont lecompte"r est le X petit
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O !lgo de ieillissement
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167IsetSiliana CHaabani Nizar
O !lgo de ieillissements %$ iHrence 1:
Slid R 8 l Q 800100000 t L
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Slide R ?8e les pages Q 800100000 et L
800101000 n'ont pas t r9rences dep"is Rtops d'horloge %$: a"c"n mo+en de disting"er les R pages
car on ne mmorise ("'"n se"l bit/ interalle detemps
!lgo. &ieillissement: la page Q est ire iHrence R:
e compte"r de l'algo de ieillissement a "nnombre Dni de bits 8 dans l'e7pleA on ne pe"tpas disting"er R pages a+ant la mme al d"compte"r.
ans la prati("e "n compte"r s"r bits ests";sant po"r des tops d'horloge ("i seprod"isent to"tes les R0msA "ne page non
r9rence dep"is 1Z0ms n'est pas tr,s "tiliseIsetSiliana CHaabani Nizar
O !lgo T ensemble detraailU Pagination 2 la demande
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es pages sont charges 2 la demande etnon 2 l'aance bea"co"p de d9a"ts depage a" db"t
6nsemble de raail C'est l'ensemble de pages e7ploites par le
process"s lors des Q r9rences en mmoireles X rcentes
Il est intressant ("e le S6 mmorisel'ensemble de traail de cha("e process"s
et pré-chare en mmoire l'ensemble detraail d" process"s
6n cas de d9a"t de pageA incer "ne page("i ∉ 2 l'ensemble de traail d" process"s
IsetSiliana CHaabani Nizar
O !lgo T ensemble detraailU
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170IsetSiliana CHaabani Nizar
O !lgo SCloc oring Set Cloc 8ensemble de traail X horloge #ptimisation de l'algo bas s"r l'ens de traail ("i
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#ptimisation de l algo bas s"r l ens. de traailA ("i
ncessite le parco"rs de to"te la table des pages 2cha("e d9a"t de page. Cha("e entre contient: le 5emps de la dernière
utilisationA le bit 4 et le bit 3. ! cha("e d9a"t de pageA la page pointe est
e7amine: Si 4 > 1A c2d la page a t "tilise pendant le top co"rantA 4 ← 0A m2M d temps et le pointe"r aance d'"ne page.
Si 4 > 0 et a%e τ et 3 > 0' c2d la page ∉ 2 l'ens de traail cadre de page 2 librer
Si 4 > 0 et a%e τ et 3 > 1' c2d la page ∉ 2 l'ens de traail
"ne crit"re s"r dis("e de la page est ordonnanceA lepointe"r aance d'"ne page. !insiA mme si le pointe"rreient 2 son point de dpartA l'crit"re serait termine.
IsetSiliana CHaabani Nizar
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172IsetSiliana CHaabani Nizar
Q.R. Conersion d'"ne !dresse &irt"elle
+rocédure ConHersion -#ntrée ? advirt8 Sortie ? adp0ysique"ébut
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"ébut index 7 advirt.pa%e 1 adressetable-processus
Si -non index.P < pa%e absente < Alors < "éfaut de pa%e<
c0ar%erpa%e-advirt.pa%e' adressecase index.P 7 index.case 7 adressecase
)nsi
adp0ysique 7 adressecase 1 advirt.deplacement 2in+rocédure charerSpae -# ? pa%e8 S ? case"ébut
Si -Non trouvercaselibre- Alors
c0oisircase&libérer-case&libérer' pa%evictimeSi -pa%evictime.3 Alors ecriredisque-pa%evictime )nsi liredisque-casevoilaliberer' pa%e)nsi
2in
173IsetSiliana CHaabani Nizar
4. !"tres Considrations 81 +olitique d’allocation locale*lobale :
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%emplacement de la page la pl"s ancienne :
*lobale -- la pl"s ancienne d" s+st,me ocale -- la pl"s ancienne d" process"s 6n gnralA l 'allocation globale prod"it de meille"rs rs"ltats
7edémarrae d’une instruction apr;s le défaut de pae La taille d’une pae? In\"e s"r les tables de pages "tilises par la
$ émoire de .A+
o stocer les pages dloges de la C) s"r "n o" pl"sie"rs dis("es loca"7
partition de swap : X rapideA - de place po"r le S*F Fichier de swap : - rapideA X de place po"r les a"tres Dchiers 6n gnralA le S6 "tilise les de"7 sim"ltanment Pl"sie"rs dis("es > swap en parall,le
s"r "n sere"r 8de dis("es distant : Net PCA EA S5A ...
174IsetSiliana CHaabani Nizar
4. !"tres Considrations 8R &croulement -- thrashin
Si le nombre de process"s est tr,s grandA l'espace propre 2 chac"ni ; il l 2 d d9 d
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p g A p p pest ins";sant et ils passeront le"r temps 2 grer des d9a"ts de pages
6cro"lement d" s+st,me : "ne ha"te actiit de pagination "n process"s s<cro"le lors("'il passe pl"s de temps 2 paginer("'2 s<e7c"ter
Limiter le risque d,écroulement :
*autde $aes
No!bre de $aes
Bllocation$lus de $ae
Qetrait de $ae
=imite supérieure
=imite inférieure
Si "n process"s proo("e trop de d9a"ts de pages : a" dess"s d '"ne limite s"prie"re : on l"i allo"era pl"s de pages en desso"s d'"ne limite in9rie"re : on l"i en retirera
S'il + a pl"s de pages disponibles et trop de d9a"ts de pagesA on deras"spendre "n des process"s
175IsetSiliana CHaabani Nizar
4. !"tres Considrations 8Q
L’espace de traHail -- .orTin set (.)
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Lespace de traHail .orTin set (.) > les pages d'"n process"s r9rences s"r "n co"rt instant de temps
$ne allocation optimale : allo"er 2 "n process"s acti9 a"tant de pages ("encessite les d9a"ts de pages seront proo(" lors des changements d'espace de
traail Ce mod,le n'est "tilis ("e po"r la prpagination
+répaination ors d" lancement d '"n process"s o" lors de sa reprise apr,s s"spensionA
on proo("e obligatoirement "n certain nombre de d9a"ts de page 6ssa+er de les limiter -- enregistrer aant s"spension !" lancement d '"n programme les 1eres pages de code seront
raisemblablement e7c"tesConclusions co"page en pages et cases de mme taille es pages d'"n process"s ne sont charges en mmoire ph+si("e ("e
lors("e le process"s + acc,de les pages pe"ent tre mises dans n'importe ("elle case ors("'"n process"s acc,de 2 "ne page non prsente en mmoire ph+si("eAil se prod"it "n 6F!$ 6 P!*6 : la page man("ante est alors charge dans "ne case libre pas de case libreA le s+st,me "tilise "n algorithme de remplacement de
page po"r choisir "ne case 2 librer
176IsetSiliana CHaabani Nizar
Chap. II SNC%#NIS!I#N 6 C#$NIC!I#N6N%6 P%#C6SS$S --IPC
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1.<xemple introducti/ !nt i8+ +>
i7C8 i7C860ile -iC 60ile -iTC i118 i8
printf-U$P VAVN# Xn$$8 printf-U$PFVAVN# Xn$$8
i ariable T partage U ris("e de con\it d'acc,s es instr"ctions iXX et i? doient s'e7c"ter de
mani,re indiisible
e("el des process"s P1 o" PR gagne) &ont-ils terminer) Si l'"n se termineA est-ce ("el'a"tre termine a"ssi)
6st-ce ("e P1 pe"t commencer)
177IsetSiliana CHaabani Nizar
Prsentation d" probl,me
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+as d’interaction:
67c"tion dans n'importe ("el ordre67c"tion parall,le o" conc"rrente
'nteractions entre processus:
Ncessit de s+nchroniser 'ordre d'e7c"tion est important Cas partic"lier: 67cl"sion m"t"elle ?srialisation des
e7c"tions
o#ens de s#nchronisation:
atriel: mas("age d'interr"ption et !Sest-!nd-Set ogiciel: erro"sA smaphoresA monite"rsA et passage
par messages
178IsetSiliana CHaabani Nizar
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Section criti("e --SC $ne partie d'"n programme o se prod"it "n con\it
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$ne partie d "n programme o se prod"it "n con\it
d'acc,s. Comment iter ce con\it) 5esoin de contrGler l'entre 2 "ne SC 5esoin de s"pporter l'e7cl"sion m"t"elle dans la SC.
$ne bonne sol"tion a" probl,me de SC doitsatis9aire:1.
&clusion mutuelle: acc,s e7cl"si9: 2 to"t instant"n se"l process"s e7c"te sa SC 8resso"rce partage.R. AHancement et absence de blocae: "n
process"s ("i n'est pas dans sa SC ne doit blo("er "na"tre process"s 2 entrer en SC= c-2d pas d'attente s'iln'+ a pas de comptition
Q. Attente bornée (pas de famine: "ne 9ois lademande d'entre en SC est lanceA le process"s nedoit pas attendre indDniment. a demande estass"re de mani,re ("itableA si possible.
!"c"ne h+poth,se ne doit tre 9aite s"r les itessesrelaties des process"s
180IsetSiliana CHaabani Nizar
Str"ct"re +pi("e d'"nProcess"s
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181
Process"s
Soient N $rocessus e#cutant le $rora!!e sui<ant'
Do
?\\ ""&ntrer en SC"" X +ro(ogue
SC
\\ ""Sortir de la SC"" X Epi(ogueSNC
>hi(e 8%9-
181IsetSiliana CHaabani Nizar
Q. Sol"tions Possibles
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U#poth;ses: &itesses relaties des process"s ("elcon("e et inconn" to"t process"s ("itte sa SC a" bo"t d'"n temps Dni
!perK"
#prationsatomi("e
s de ha"tniea"8!PI
&erro"s Smaphores
onite"rs Send/%eceie
#pratio
ns
) _
182IsetSiliana CHaabani Nizar
Q.1. Sol"tions atriellesP tt 2 l' tili t d'i t di t t
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183
Permettre 2 l'"tilisate"r d'interdire momentanment
les interr"ptions 8di;cile et dangere"se!"gmenter l'ensemble des actions atomi("esasquae d’interruptions
Probl,me: les process"s "sers ne pe"ent pas
garantir le test et la modiDcation d'"ne ariableSol"tion: Interdire la comm"tation de process"spendant ("'"n process"s est en SC o" encoremas("er les Its 8le s+st,me pe"t le 9aire en modeS&C par "n appel spciD("e.
as("er It SC
emas("er It
183IsetSiliana CHaabani Nizar
Sol"tions atrielles--!S !S 8est !nd Set Instr"ction spciale cable dont le rGle est
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!S !S 8est-!nd-Set: Instr"ction spciale cable dont le rGle est
de rendre atomi("e le W'test and set'' d" conten" d'"n mot.!nt 5AS -int val9 int temp8 temp7 val8 <<implantée de manière atomique val 7 8 return temp8:
$ne sol"tion a" probl,me de SC po"r n process"s:!nt verrou 7 C8 void 3utex"ebut-+rocessus +i 9"o 60ile -5AS-Yverrou3utex"ebut-8 8S/ :
3utex2in-8 void 3utex2in-SN/ 9 verrou 7 C8 :60ile -8
Pre"e)
184IsetSiliana CHaabani Nizar
Q.R. Sol"tions ogicielles ?!ttente !ctie s"r "n&erro"Soient de"7 process"s P0 et P1
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+lorithme1: + "ui le tourZPublic <<Zariables parta%ées
int tour7C8 <<tour 7i si Pi veut entrer en S/+rocessus +i
"o60ile -tour 7 i8 << on fait rienS/
tour 7 -i1[F8SN/W0ile -8montrer ("e c'est "ne 9a"sse sol"tion)
67cl"sion m"t"elles satis9aite!ancement non riD: si P0 est pl"s lent ("e
P1 alors P0 blo("e P1= bien ("'il n'est pas danssa SC
Ncessit d'"ne alternance stricte 8Meton
185IsetSiliana CHaabani Nizar
!lgorithmeR
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Alorithme>: deu drapeau
Public <<Zariables parta%éesint \a%@FI7@CI8 <<\a%@iI7C si Pi est pr+t pour entrer en S/
+rocessus +i "o\a%@iI 7 860ile -\a%@iI 8 << on fait rienS/
\a%@iI 7 C8SN/W0ile -8
montrer ("e c'est "ne 9a"sse sol"tion)67cl"sion m"t"elles satis9aite!ancement non riD: si les process"s arrient en
mme tempsA c-a-d \agu0v > \agu1v >1$ne raie sol"tion consiste del2 combiner les de"7
dernieres
186IsetSiliana CHaabani Nizar
Sol"tion de Peterson
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Alorithme2 **pour deu processus
Public <<Zariables parta%éesint \a%@FI7@CI8 <<\a%@iI7C si Pi est pr+t pour entreren S/int tour 7 C8
+rocessus +i "o\a%@iI 7 8tour 7 >8 << > 7 -i1[F860ile -\a%@iI YY tour 77 >
8 << on fait rienS/\a%@iI 7 C8SN/W0ile -8
+reuHe de correction?
Cet algorithme satis9ait les Q conditions de SCA 2dmontrer)*nralisation 2 n process"s: oire algorithme de
5aer+
187IsetSiliana CHaabani Nizar
Q.Q. !ttente actie--Concl"sion
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Concl"sionSol"tions ("i 9o"rnissent des attentes acties
Ine;cace: il 9a"t ("e le process"s en attentelib,re le processe"r e7plicitement 8e7emple la9onction sleep so"s $ni7.
es process"s de priorit le pe"ent trepries 8inersion de priorit
Sol"tions de blocageSmaphores
onite"rs
Send/%eceie
188IsetSiliana CHaabani Nizar
4. es S6!P#%6S
otiHation : s#nchronisation des processus concurrents $ne approche par attente active n'est pas intressanteA p"is("ele processe"r est immobilis simplement po"r attendre
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le processe"r est immobilis simplement po"r attendre
*aspillage de la p"issance CP$ disponible $ne approche alternatie > "tilisation de smaphores +rincipe et dé%nition des sémaphores
canisme de s+nchronisation simple et ancien entre desprocess"s conc"rrents e principe est directement hrit des chemins de 9er -- Signalm"ni d'"n bras indi("ant si la oie 9erre est libre o" occ"pe
Smaphore le : le process"s P pe"t contin"er sonchemin Smaphore baiss : il doit attendre M"s("<2 ce ("'"n a"treprocess"s Y le l,e 6iter des collisions en ass"rant l<acc,s e7cl"si9 2 "ncroisement 9err
Inents par le mathmaticien !llemand iMstra 81ZL #.1. Syntaxe et Sémanti"ue $n smaphore S est "ne ariable spciale contenant "n nombreentier 8∈IN et manip"l "ni("ement par Q oprations atomi("es :initialisationA P et &
189IsetSiliana CHaabani Nizar
4.1. S+nta7e et Smanti("e d'"n Smaphore
+ -- passer : +()*.ait()*$on() crmenter la ariable S 82 moins ("'elle ne soit dM2 2 0 $tili 8l dM2 0 bl 8 d l
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$tilise 8lors("e dM2 0 po"r blo("er 8s"spendre le
process"s appelant M"s("<2 ce ("'"n nement s"rienne. --rel]c0er : ()*inal()*9p() Incrmenter le smaphore de 1 $tilise po"r signaler "n nementA et si possibleA
ractier "n process"s en attente. 'nitialisation de : interprte comme "n nombre
d'a"torisations 8disponibles ("and l'entier est positi9A
attend"es ("and le le nombre est ngati9.$éclaration de sémaphores -- 5otation d’Andres Sem S1A SR= Sem ingreduQv>8uQv 1= S1 > 0= SR > 1= !pres initialisationA les se"les oprations permises sont P et
& P8S : ` attendre8S0= S--=
&8S : ` SXX= émaphores énéral HsE sémaphore binaire : Smaphore gnral : pe"t prendre n 'importe ("elle ale"r
non-ngatie Smaphore binaire : la ale"r pe"t tre "ni("ement 0 o" 1
190IsetSiliana CHaabani Nizar
4.1. S+nta7e et Smanti("e d'"n Smaphore 8s"ite
émaphore associé une %le d’attente --émaphore de blocae! cha("e smaphore est associe "ne %le d’attente
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! cha("e smaphore est associe "ne %le d attente pour les processus bloqués
Création d’un sémaphore énéraltypedef struct semap0ore 9
int valeur8bcp tete8 :
void P-semap0ore S9 if - STvaleur C 9
insérer ce processus dans la 2A associéeRloquer :
:
void Z-semap0ore S9 if - 11STvaleur 7 C 9
supprimer le processus courant de la 2A
associée & ce sémap0ore4éveiller ::
'"tilisation correcte des smaphores ne doit pasdpendre d'"ne gestion partic"li,re de la Dle d'attente
191IsetSiliana CHaabani Nizar
4.R. $tilisation des Smaphores
es smaphores pe"ent tre "tiliss tant po"r la ralisation des sectionscritiques ("e po"r dierses 9ormes de sync0ronisation conditionnelle
C étiti t 2 C é ti é h i é
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Compétition entre 2 processus Coopération -- sémaphore pri$é
ariables partaées ariables partaéesSemap0ore 3utex78 Semap0ore Sync 7 C8
+rocessus +i +rocessus +@+rocessus +
4epeat ....... .......
P-3utex8 P-Sync8 Z-Sync8
S#/5!ON /4!5!M;# ....... .......
Z-3utex8until \ase8 Il e7iste "ne relation de prcdence P1 ` P0
Conséquence : $n smaphore est to"Mo"rs initialis 2 "ne ale"r non-ngatie mais
pe"t deenir ngatie apr,s "n certain nombre d<oprations P8S --nombre des process"s en attente.
192IsetSiliana CHaabani Nizar
4.Q. Probl,mes de d+s9onctionnement des smaphores
7emarques : a pl"part des mises en "re des smaphores ass"rent ("e les
process"s en attente sont ractis dans l'ordre dans le("el ils ont ts"spend"s s"r le smaphore
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s"spend"s s"r le smaphore.
6("it dans l'ordonnancement des process"s es smaphores sont les principales primities de s+nchronisationdans $ni7
$n smaphore est "n mcanisme ("i permet le blocage et le reile7plicite. Serir 2 traiter to"s les paradigmes de la programmation
conc"rrente !"c"ne garantie ("'"ne s+nchronisation est e7empte de probl,mes :
'nterblocae 8eadloc -- attente circ"laire $n process"s est blo(" indDniment s'il est en attente d'"n
nement ("i ne pe"t tre prod"it ("e par le process"s dM2en attente
Considrons R process"s "tilisant R smaphores d'e7cl"sionm"t"elleP PF P-S P-SF
P-SF P-S ... ... Iamine 8staration : des process"s ("i s<e7c"tent indDniment sans
a"c"n changement= certains process"s pe"ent ne Mamais obtenir lesresso"rces
193IsetSiliana CHaabani Nizar
4.4. !ttente actie s. 5locage
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'attente actie est-elle pl"s cofte"se ("e leblocage)
Coft de blocage contre le coft de manip"lation desDles d 'attente X la comm"tation de conte7te)a d"re de l 'attente)
'attente actie pe"t tre meille"re po"r des sectionscriti("es de co"rtes d"resA pl"s partic"li,rement po"r
les m"ltiprocesse"rsA elle est inconto"rnable.
194IsetSiliana CHaabani Nizar
4.L. Probl,mes Classi("es de S+nchronisations
7endeV-Hous -- +rincipe énéral
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Point de
rende;*ous
Point de
s6nchronisation
P1 P2 Pn
&ersion simpliDe d" probl,me po"r R process"s8gnralisation -- oir S+nchronisation par smaphores pris :
Semaphores arriee1>0A arrieeR > 0=
+rocessus + +rocessus+>
...... .......
&8arriee1= << si%naler mon arrivée &8arrieeR=
P8arrieeR= << attendre l*arrivée de l$autre 195IsetSiliana CHaabani Nizar
4.L. Probl,mes Classi("es de S+nchronisations 8RProbl,me de Prod"cte"r/Consommate"r 8tampon born
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Contraintes de s#nchronisation : %elation de prcdence : Prod"cte"r `
Consommate"r Section criti("e 8tampon
tampon plein Prod"cte"r se blo("e tampon ide Consommate"r se
blo("e 67cl"sion m"t"elle a" tampon
gide
Plein
Producteur !onsoateur
N cases
196IsetSiliana CHaabani Nizar
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4.L. Probl,mes Classi("esde S+nchronisations 84 Considrons ce probl,me comme tant "n s+st,me de rseration
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+ 8 Probl,me des ecte"rs/%dacte"rs
Considrons ce probl,me comme tant "n s+st,me de rseration
de billets d'aions o pl"sie"rs process"s tentent de lire et d<criredes in9ormations: #n accepte ("e pl"sie"rs lisent ensemble 8degr d<acc,s 1 #n n'a"torise ("'"n se"l process"s 2 modiDer 8on e7cl"t les
lecte"rs et les a"tres rdacte"rs 67cl"sion m"t"elle 8degr> d<acc,s 1
#n s"ppose ("e les lecte"rs sont prioritaires par rapport a"7
rdacte"rs $n rdacte"r blo(" doit attendre le dernier des lecte"rs po"r("'il p"isse entrer en section criti("e
Solution &ariables partages
Semaphore m"te71>1= < protè%e le compteur des lecteurs<
Semaphore m"te7R>1= < %arantir la priorité des lecteursSemaphore wrt>1= < exclusion mutuelle pour les rédacteurs < int nblect>0= < Nombre de lecteurs actifs <
198IsetSiliana CHaabani Nizar
Sol"tion a" Probl,me des ecte"rs/%dacte"rsaec priorit des lecte"rs par rapport a"7 rdacte"rs
+rocessus Lecteur +rocessus 7édacteur
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......P-mutex8 < accès exclusif & nblect < P-mutexF8 < priorité des lecteurs<
if -11nblect 77 P-6rt8 < accèsexclusif <
P-6rt8 < bloquer les rédacteurs < &criture
Z-mutex8 < libérer l $utilisation de nblect < Z-6rt8 <libérer l*accès exclusif <
Lecture Z-mutexF8
P-mutex8
if -nblect 77 C < si le dernier lecteur <
Z-6rt8 < autoriser une écriture <
Z-mutex8......
199IsetSiliana CHaabani Nizar
L. es #NI6$%S
otiHation : es smaphores pe"ent tre "tiliss po"r rso"dre 2pe" pr,s n<importe ("el probl,mes d<e7cl"sion m"t"elle o"
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2
00
pe" pr,s n<importe ("el probl,mes d<e7cl"sion m"t"elle o"
s+nchronisation ... mais les smaphores poss,dent certainsdsaantages : canisme de bas niea" ("i demande "ne disciplines,re dans la 9aKon dont ils sont "tilissA so"s peined<erre"rs: ("e se passe-t-il si on o"blie d<indi("er "nappel 2 &) o" si on eHect"e "ne action P en trop) e rGle d<"ne opration P o" & 8e7cl"sion m"t"elle)
s+nchronisation conditionnelle) dpend d" t+pe desmaphoreA de la 9aKon dont il est initialis et manip"lpar les diers process"s pas e7plicite
oniteur : canisme de s+nchronisation de ha"t niea"A propospar oare et 5rinch ansen. Forme de mod"le ("i s"pporteA 2 l 'aide de de"7
mcanismes indpendantsA l 'e7cl"sion m"t"elle et las+nchronisation conditionnelle. Concept"ellementA "n monite"r sim"le "ne classe en ##8des ariables partages et les mthodes ("i lesmanip"lent $n monite"r est cens ass"rer "ne e7cl"sion m"t"elle 8"nse"l process"s acti9 dans le monite"r d'acc,s a"7 donnes
("'il contient 200IsetSiliana CHaabani Nizar
L.1. S+nta7e et Smanti("e d'"n onite"r
0I0$ES "arta!ées# dEtat
tructure d’unoniteur
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2
01
émantique d’un oniteur 45ype abstrait A mais aec des proprits d'e7cl"sion m"t"elle et
de s+nchronisation lors("e le monite"r est partag par pl"sie"rsprocess"s. #n n'a acc,s ("'a"7 procd"res e7ternesA pas a"7 ariables es procd"res sont e7c"tes en e7cl"sion m"t"elle etdonc les ariables internes sont manip"les en e7cl"sion
m"t"elle #n pe"t bloquer et réveiller des taches. e blocage et le
reil s'e7prime a" mo+en de conditions.
d Etat
# Condition
Points
d<entrée
"rocédures
Externe
s"nterne
s
oniteur
201IsetSiliana CHaabani Nizar
L.1. S+nta7e et Smanti("e d'"n onite"r8s"ite#ntae : la 9orme gnrale d'"ne dclaration de monite"r
:
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2
02
:
3onitor nommoniteur 9 < "éclarations des variables <
.....8 < variables d*états < /ondition ... 8 < variables conditions <
< "éclarations des procédures
< Public nomfonction -...9 .... :
Public void nomprocedure -..9 .... :
Private .... -...9 ..... :9 < !nitialisation des variables < :
202IsetSiliana CHaabani Nizar
L.1.1. 67cl"sion "t"elle
hilosophie des moniteurs > sparer de 9aKon claire l 'e7cl"sionm"t"elle de la s+nchronisation conditionnelle 8coopration:
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2
03
'e7cl"sion m"t"elle est s"pporte de 9aKon implicite : "n appelApar "n process"sA d'"ne procd"re e7porte par le monite"rass"re ("e la procd"re sera e7c"te de 9aKon eclusiHeA c-2-dAa" pl"s "n appel d'"ne procd"re d" monite"r sera acti9 2 "ninstant donn
le monite"r maintient "ne F! des process"s en attente d<entre. es s+nchronisations conditionnelles doient tre dcrites de
9aKon e7plicite 2 l 'aide de ariables condition 8Condition ariables 6n d 'a"tres termesA l’eclusion mutuelle est automatiqueA sa
mise en "re tant ass"re par le langage 8compilate"rA lalibrairieA o" le s+st,me d 'e7ploitationA pas le programme"r l"i-mme.
Lanaes de prorammation !&! 8le meille"r dclarations en e7cl"sion m"t"elle
8W's+nchronized'' certaines mthodes d '"ne classe.!!L -- t+pe protgA obMet protg T protected U= ainsiA to"tesles procd"res de ces obMets protgs sont e7c"tes en e7cl"sion
m"t"elle.
203IsetSiliana CHaabani Nizar
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205205IsetSiliana CHaabani Nizar
L.R. Similit"des/iHrence entre P/ait et&/Signal
es oprations Wait et P pe"ent to"tes de"7 aoir po"reHet de s"spendre "n process"s ("i e7c"te cette
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206
eHet de s"spendre "n process"s ("i e7c"te cetteopration :Wait s"spend to"Mo"rs le process"sP ne le 9ait ("e si la ale"r d" smaphore est ngatie o"
n"lleSi%nal et Z pe"ent ractier "n process"s s"spend" :
Si%nal n 'a a"c"n eHet si a"c"n process"s n'est s"spend"Aalors ("e E a"ra po"r eHet d'incrmenter la ale"r d"
smaphore si a"c"n process"s n 'est s"spend".'mplantation des moniteurs par des sémaphores :
!ss"rer l 'e7cl"sion m"t"elle a" monite"r mutex 8P entre Z apr,s sortie
! cha("e ariable condition sont associs "n smaphore et"n compte"r
ait 8&8m"te7= P8semcond
206IsetSiliana CHaabani Nizar
<xemple: roducer-consumerMonitor ProducerConsu!er
condition ull: e!$tyinte!er count
procedure $roducer)e!in
<hile true do
ite! h $roduce ite!%,
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207
procedure insert%ite!'inteer,)e!in
i count h N ten <ait%ull,insertDite!%ite!,count 'h count _ 1i count h 1 teni count h 1 ten si!nal%e!$ty,
endF
(unction re!o<e' inteer)e!in
i( count h 0 ten <ait%e!$ty,re!o<e h re!o<eDite!
count 'h count ) 1i(i( count h N)1count h N)1 ten si!nal%ull,end
count 'h 0end monitor
ite! h $roduceDite!%,
ProducerConsu!er-insert%ite!,end
procedure consu!er)e!in
<hile true do
ProducerConsu!er-re!o<e%,consu!eDite!%ite!,
end
207IsetSiliana CHaabani Nizar
ecte"rs/%dacte"rs1 & b/ t ( #i $i i t t d #i $i b d
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208
1.&n ob/et (par e0. un #ic$ier un enreistreent dans un #ic$ier ou une base de
donn'es toute entire) est parta' entre plusieurs actiit's concurrentes.
2.Certaines actiit's les lecteurs) ne odi#ient pas le contenu de lob/et
contraireent à dautres (les 'criains).
3.5es lecteurs peuent donc acc'der siultan'ent au #ic$ier.
4.&n 'criain au contraire doit acc'der seul au #ic$ier.
".+i le #ic$ier est disponible lecteur et r'dacteur ont la 6e priorit'.
7l e0iste plusieurs ersions classiques du proble.
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ecte"rs/%dacte"rs
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210
variante n°4 : FIFO.5es deandes daccs à lob/et sont series dans lordre
darri'e. +il * a plusieurs lecteurs cons'cuti#s ils sont
seris enseble.
risque : 5e reroupeent des lecteurs est ine##icace si les
deandes sont lecteur8'criain en alternance.
210IsetSiliana CHaabani Nizar
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211211IsetSiliana CHaabani Nizar
67emple:ecte"rs/%dacte"rst1pe lectureDcriture h moniteur pri*ate criture' )ooléen pri*ate lecteurs' entier
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pri*ate accordDlecture:accordDcriture' conditionprocédure dbutDlecturedé)ut
si criture ou accordDcriture-nonD<idealors accordDlecture-ait
(indesilecteurs'h lecteurs _ 1accordDlecture-sinal
(in
procédure inDlecturedé)ut
lecteurs'h lecteurs 1si lecteurs h 0 alors accordDcriture-sinal(indesi
(in
Y
212IsetSiliana CHaabani Nizar
procédure dbutDcrituredé)ut
si lecteurs j 0 ou criturealors accordDcriture-ait
(indesicriture'h <rai
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criture'h <rai(in
procédure inDcrituredé)ut
criture'h au#si accordDlecture-nonD<ide
alors accordDlecture-sinalsinon accordDcriture-sinal
(indesi
(in
dé)ut Ldu !oniteurM
criture'h au#lecteurs'h 0(in
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i!$ort lecture criture
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i!$ort lectureDcriture
$rocessus lecteur L
lectureDcriture-dbutDlecture k lecture j
lectureDcriture-inDlecture M
$rocessus cri<ainL
lectureDcriture-dbutDcriture
k criture jlectureDcriture-inDcriture M
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#prations des SI
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Priphri("es d'6/S et la CP$ pe"ent s'e7c"tersim"ltanmentCha("e contrGle"r de priphri("e est en charge
d'"n t+pe partic"lier de priphri("esCha("e contrGle"r de priphri("e a "n tampon
localCP$ trans9,re les donnes de/2 la mmoire
centrale a"/d" tampon local6/S se 9ait d" priphri("e a" tampon local d"
contrGle"re contrGle"r de priphri("e in9orme la CP$ ("'ila Dni l'opration en gnrant "ne interr"ption
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Str"ct"re des 6/S&* #nchrones ? !pr,s le db"t de l'6/SA le contrGle ne
reto"rne a" process"s "tilisate"r ("'2 la terminaison de
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p (
l'opration d'6/SInstruction Wait ("i 9ait attendre la CP$ M"s("'2 la no"elle
interr"ptionoucle Wait 8contentie"7 s"r l'acc,s mmoire
&* As#nchrones ? !pr,s le db"t de l'6/SA le contrGle reto"rnea" process"s "tilisate"r sans attendre la Dn de l'6/S
Appel s#st;me ? re("te 2 l'#S po"r permettre 2 l'"tilisate"rd'attendre la Dn de l'6/S
6able de tatut de +ériphérique contient "ne entre parpriphri("e d'6/S indi("ant son t+peA son adresseA et son tat
'#S regarde dans cette table d'6/S po"r dterminer l'tat d"priphri("eA po"r + aMo"ter "ne re("teA et po"r re\terl'occ"rrence d'"ne interr"ption
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e"7 thodes d'6/SSynchronous Asynchronous
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Storage Str"ct"re3émoire Principale ? le se"l mdia de stocage ("e
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la CP$ pe"t accder directement3émoire Secondaire ? e7tension de la mmoire
centrale ("i oHre "n espace de stocage persistent"isques 3a%nétiques ? platea"7 co"erts de
matriel magnti("e po"r le stocaged'in9ormationsS"r9ace d" dis("e dcompose logi("ement en
pistesA diises elles-mmes en secte"rs
e contrGle"r de dis("e 9ait l'intermdiaire entre la"e logi("e d" dis("e par l'#S et sa dispositionph+si("e relle
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iérarchie des ériphéri"ues deStoc@ae
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*a lecture sur ledis"ue
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"
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Principe? les platea"7 to"rnent 2 tr,s ha"te itesse 8entre
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QZ00 et 1L000 to"rs/min? la tte de lect"re \otte a"-dess"s d" platea"grce a" co"ssin d'air ind"it 82 10 nm de las"r9ace
? lect"re / crit"re@ crit"re : le co"rant lectri("e dans la tte gn,re
"n champ magnti("e ("i magntise la s"r9ace@ lect"re : la magntisation d" s"pport ind"it "n
co"rant lectri("e dans la tte
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Capacité d’un dis"ue
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Taille d’une piste
> nb de secte"rs par piste taille d'"n secte"r
Taille d’un cylindre
> nb de 9aces taille d'"ne piste Taille d’un plateau
> nb de pistes par 9ace taille d'"ne piste R
@ Taille du dis"ue> nb de c+lindres taille d'"n c+lindre
> nb de platea"7 taille d'"n platea"
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'u’est-ce "u’un
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&chier K$ne s"ite de secte"rs
? l'ordre est essentiel
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'u’est-ce "u’un
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répertoire K "ne collection de noms de Dchiers X "n acc,s 2 la liste de le"rs secte"rs "n rpertoire est l"i-mme "n Dchier 8rang dans
"ne s"ite de secte"rs
*es temps d’acc(sY"and on demande 2 lire "n secte"rA la carte
d<inter9ace a1. Placer les ttes de lect"re s"r le bon c+lindre
R. !ttendre ("e le secte"r cherch arrie so"s la tteQ. Copier le secte"r s"r la carte d<inter9ace.4. 6no+er les donnes de la carte 2 l<ordinate"r.
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Temps de lecture emps de lect"re d'"n secte"r> d"re de 1 to"r / nombre de secte"rs par piste
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@ "re constante 8e7 : 0AL ms@ bit> le nombre d<octets l"s par seconde si on lisait sans arrt> le nombre d<octets ("i passent so"s la tte en 1 seconde@ emps de latence
> d"re mo+enne d'attente d'"n secte"r > d"re d'"n 1/R to"r@ 67emple? secte"rs de L1R octetsA QR secte"rs par pisteA R00 to"rs/min@ 1Z o par pisteA 1R0 to"rs / s@ dbit ma7 > 1R0 o/s > 1AL o/s
@ temps de lect"re d'"n secte"r > 1/81R0QR > RAL.10-4s >0ARLms
@ temps de latence > 1/81R0R > 4ARms
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Cache
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$tilisation d'"ne mmoire tr,s rapide d'acc,spo"r maintenir des in9ormationsderni,rement accdes
5esoin d'"ne politit("e de %estion de cac0ee cache introd"it "n a"tre niea" de
stocage5esoin ("e les donnes stoces 2 pl"sie"rs
niea"7 soient co0érents
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Trans/ert d’un <ntier [+\ du )is"ue aueistre
8/18/2019 2015 10 02 Sys Exploitation ISET TI1
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!rchitect"re S+st,me*nraleComposition
8/18/2019 2015 10 02 Sys Exploitation ISET TI1
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$n 8o" pl"sie"rs processe"r8smoireContrGle"rs de priphri("esPriphri("es associs5"s de liaison d'n s+st,me in9ormati("e
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67emple : architect"rePenti"m
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231IsetSiliana CHaabani Nizar
C+cle de &on Ne"mannScenario
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67traction d'"ne instr"ction Stocage dans le registre d'instr"ction codage67traction de donnes ent"elles 8oprandes 67c"tionImplémentation e" d'instr"ctions spciD("e 2 cha("e CP$ $tilisation de registres CP$. %egistres spcia"7 : PC
8Program Co"nterA SP 8Stac PointerA PS 8ProgramStat"s ord
!rchitect"res modernes : pipelinesA CP$ s"per-scalairesA %ISC etc.
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InitialisationI,S 3asic Input ,utput System5initialise le matriel 8registres processe"rA
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mmoire etc. scanne les b"s 8IS! et PCI d'abord po"r tro"er
"npriphri("e amorKable 8bootable Premier secte"r
> partition actie > de"7i,me T boot loader Uo" s+st,mecharge le s+st,me d'e7ploitation en mmoireSyst(me d’<xploitation