Architectures matérielles et systèmes

Architectures matérielles, systèmes et processus

Modèle de von Neumann

Une machine de von Neumann (1945) repose sur :

• une unité centrale (CPU) = unité de commande + unité arithmétique et logique (UAL) + registres,
• une mémoire unique pour données et programme,
• des bus (adresses, données, contrôle),
• des entrées/sorties.

Le CPU exécute un cycle fetch–decode–execute : il lit l'instruction à l'adresse du compteur ordinal (PC), la décode, l'exécute, puis incrémente PC.

Hiérarchie mémoire

Niveau	Temps d'accès	Capacité typique
Registres	< 1 ns	< 1 Ko
Cache L1/L2/L3	1–30 ns	Ko–Mo
RAM (DRAM)	≈ 100 ns	Go
SSD	≈ 100 µs	To
Disque dur	≈ 10 ms	To

Plus on monte, plus c'est rapide et coûteux. Le principe de localité (spatiale et temporelle) justifie l'efficacité des caches.

Système d'exploitation

Le SE gère les ressources matérielles et fournit des abstractions :

• gestion des processus (création, ordonnancement, terminaison),
• gestion mémoire (mémoire virtuelle, pagination),
• système de fichiers (arborescence, permissions),
• pilotes pour les périphériques,
• interface utilisateur (CLI, GUI).

Linux, Windows, macOS, Android, iOS sont des SE multi-tâches préemptifs.

Processus et ordonnancement

Un processus est un programme en cours d'exécution. Il possède un PID, un espace mémoire isolé, des descripteurs de fichiers. Un processus peut héberger plusieurs threads partageant sa mémoire.

États : prêt, élu, bloqué (E/S), terminé. L'ordonnanceur alterne les processus selon une politique (round-robin, priorités). La commande ps liste les processus, top/htop les surveille, kill PID en termine un.

Commandes Unix essentielles

ls -l        # lister fichiers avec détails
cd dossier   # changer de répertoire
chmod 755 f  # changer les permissions (rwx r-x r-x)
ps aux       # processus de tous les utilisateurs
grep motif f # filtrer des lignes