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Introduction au multiprogrammation et multitâche

 

Introduction au multiprogrammation et multitâche

L'un des aspects les plus importants des systèmes d'exploitation est la possibilité d'exécuter plusieurs programmes, car un seul programme ne peut pas, en général, occuper en permanence l'unité centrale ou les périphériques d'entrée/sortie. En outre, les utilisateurs souhaitent généralement exécuter plus d'un programme à la fois. La multiprogrammation permet d'augmenter l'utilisation de l'unité centrale et de satisfaire les utilisateurs en organisant les programmes de manière à ce que l'unité centrale en ait toujours un à exécuter. Dans un système multiprogrammé, un programme en cours d'exécution est appelé un processus.

L'idée est la suivante : Le système d'exploitation garde plusieurs processus en mémoire simultanément. Le système d'exploitation choisit et commence à exécuter l'un de ces processus. Finalement, le processus peut devoir attendre qu'une tâche, telle qu'une opération d'E/S, se termine. Dans un système non multiprogrammé, l'unité centrale reste inactive. Dans un système multiprogrammé, le système d'exploitation passe simplement à un autre processus et l'exécute. Lorsque ce processus doit attendre, l'unité centrale passe à un autre processus, et ainsi de suite. Finalement, le premier processus finit d'attendre et récupère l'unité centrale. Tant qu'au moins un processus doit s'exécuter, l'unité centrale n'est jamais inactive.

Le multitâche est une extension logique de la multiprogrammation. Dans les systèmes multitâches, l'unité centrale exécute plusieurs processus en passant de l'un à l'autre, mais les passages sont fréquents, ce qui offre à l'utilisateur un temps de réponse rapide. Il faut savoir que lorsqu'un processus s'exécute, il ne reste généralement que peu de temps avant de se terminer ou de devoir effectuer des entrées/sorties. Les E/S peuvent être interactives, c'est-à-dire que les données sont affichées sur un écran pour l'utilisateur et que les entrées proviennent du clavier, de la souris ou de l'écran tactile de l'utilisateur. Étant donné que les E/S interactives s'exécutent généralement à la "vitesse des gens", elles peuvent prendre beaucoup de temps pour se terminer. La saisie, par exemple, peut être limitée par la vitesse de frappe de l'utilisateur ; sept caractères par seconde, c'est rapide pour les gens mais incroyablement lent pour les ordinateurs. Plutôt que de laisser le processeur inactif pendant que cette entrée interactive a lieu, le système d'exploitation va rapidement faire passer le processeur à un autre processus.

Le fait d'avoir plusieurs processus en mémoire en même temps nécessite une certaine forme de gestion de la mémoire qui sera abordée plus tard. En outre, si plusieurs processus sont prêts à être exécutés en même temps, le système doit choisir le processus qui sera exécuté ensuite. La prise de cette décision relève de l'ordonnancement du processeur. Enfin, l'exécution simultanée de plusieurs processus exige que leur capacité à s'influencer mutuellement soit limitée dans toutes les phases du système d'exploitation, y compris l'ordonnancement des processus, le stockage sur disque et la gestion de la mémoire.

Dans un système multitâche, le système d'exploitation doit garantir un temps de réponse raisonnable. Une méthode courante pour y parvenir est la mémoire virtuelle, une technique qui permet l'exécution d'un processus qui n'est pas entièrement en mémoire. Le principal avantage de ce système est qu'il permet aux utilisateurs d'exécuter des programmes dont la taille est supérieure à celle de la mémoire physique réelle.

Les systèmes multiprogrammation et multitâches doivent également fournir :

  •  La gestion du stockage.
  •  La protection des ressources contre une utilisation inappropriée.
  •  Pour assurer une exécution ordonnée, le système doit également fournir des mécanismes de synchronisation et de communication entre les processus et
  •  Il peut faire en sorte que les processus ne restent pas bloqués dans une impasse, à attendre éternellement les uns les autres.

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Rédigé par ESSADDOUKI Mostafa
ESSADDOUKI
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