Exercice 4 - Systèmes et architectures · Bac Numérique et Sciences Informatiques Polynésie 2021 (jour 2)
Thème : Architectures matérielles et systèmes d'exploitation · Tiré du sujet Jour 2 (2021)
Énoncé
EXERCICE 4: Au cœur des machines (4 points)
Cet exercice traite principalement du thème « architectures matérielles, systèmes d'exploitation et réseaux ». Cet exercice mobilise des connaissances sur le routage et sur l'évolution des architectures des machines.
Partie B: Système d'exploitation
Un système d'exploitation doit assurer la gestion des processus et des ressources.
1.
Dans ce contexte, expliquer et illustrer par un exemple ce qu'est une situation d'interblocage ( deadlock).
2.
Citer des mécanismes permettant d'éviter ces situations.
Partie C: Architectures matérielles
Architecture Von Neumann
« L'architecture dite architecture de Von Neumann est un modèle pour un ordinateur qui utilise une structure de stockage unique pour conserver à la fois les instructions et les données demandées ou produites par le calcul. De telles machines sont aussi connues sous le nom d'ordinateur à programme enregistré. » source: Wikipédia
Elle décompose l'ordinateur en 4 éléments: l'unité de contrôle (appelé aussi unité de commande), l'unité arithmétique et logique ( UAL), la mémoire et les entrées-sorties. Les deux premiers éléments sont rassemblés dans le processeur ( CPU en anglais pour Control Processing Unit).
1.
Recopier et compléter le schéma de cette architecture ci-dessous en faisant apparaître les communications entre les différents éléments.
2.
Dans quel(s) élément(s) sont situés le « compteur de programme » (CP ou IP en anglais pour Instruction Pointer) et le « registre d'instruction » (RI ou IR en anglais pour Instruction Register). Préciser leurs rôles.
Architecture de Harvard
« L'architecture de type Harvard est une conception qui sépare physiquement la mémoire de données et la mémoire programme. L'accès à chacune des deux mémoires s'effectue via deux bus distincts. [...] L'architecture Harvard est souvent utilisée dans les processeurs numériques de signal (DSP) et les microcontrôleurs. » source: Wikipédia
3.
Recopier et compléter le schéma de cette architecture ci-dessous et faire apparaître les communications entre les différents éléments.
4.
Expliquer ce qu'est une mémoire morte et une mémoire vive. Expliquer brièvement pourquoi, dans les microcontrôleurs, la mémoire programme est une mémoire morte.
Partie D: Système sur puce
« Un " système sur une puce ", souvent désigné dans la littérature scientifique par le terme anglais " system on a chip " (d'où son abréviation SoC), est un système complet embarqué sur une seule puce ("circuit intégré"), pouvant comprendre de la mémoire, un ou plusieurs microprocesseurs, des périphériques d'interface, ou tout autre composant nécessaire à la réalisation de la fonction attendue. » source: Wikipédia
1.
Citer un des avantages d'avoir plusieurs processeurs.
2.
Expliquer pourquoi les systèmes sur puces intègrent en général des bus ayant des vitesses de transmission différentes.
3.
Citer un des avantages d'un circuit imprimé de petite taille.
4.
Citer un des inconvénients de cette miniaturisation.
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Partie B - 1. Dans ce contexte, expliquer et illustrer par un exemple ce qu'est une situation d'interblocage (deadlock).
Réponse : Un interblocage (ou deadlock) est une situation dans laquelle deux ou plusieurs processus sont bloqués indéfiniment, chacun attendant une ressource détenue par un autre. Exemple : le processus P1 possède la ressource R1 et demande la ressource R2. En même temps, le processus P2 possède la ressource R2 et demande la ressource R1. Aucun des deux ne peut progresser.
Partie B - 2. Citer des mécanismes permettant d'éviter ces situations.
Réponse : Mécanismes possibles : - Imposer un ordre global d'acquisition des ressources (ordonnancement strict) pour éviter l'attente circulaire. - Allocation simultanée de toutes les ressources requises au démarrage du processus. - Utilisation de l'algorithme du banquier (Dijkstra) pour n'allouer une ressource que si l'état reste sûr. - Détection et récupération : interrompre/tuer un processus ou effectuer une préemption de ressource lorsqu'un cycle est détecté.
Partie C - 2. Dans quel(s) élément(s) sont situés le « compteur de programme » (CP ou IP) et le « registre d'instruction » (RI ou IR). Préciser leurs rôles.
Réponse : Le compteur de programme (CP) et le registre d'instruction (RI) sont situés dans l'unité de commande (ou unité de contrôle), au sein du processeur (CPU). - Rôle du CP (Compteur de Programme) : contient l'adresse mémoire de la prochaine instruction à exécuter. - Rôle du RI (Registre d'Instruction) : stocke temporairement l'instruction en cours d'exécution pour qu'elle puisse être décodée par l'unité de commande.
Partie C - 4. Expliquer ce qu'est une mémoire morte et une mémoire vive. Expliquer brièvement pourquoi, dans les microcontrôleurs, la mémoire programme est une mémoire morte.
Réponse : - Mémoire vive (RAM) : mémoire volatile, à lecture et écriture rapides, dont le contenu s'efface lors de la coupure de l'alimentation électrique. - Mémoire morte (ROM / Flash) : mémoire non volatile, dont le contenu est conservé hors tension. Dans un microcontrôleur, la mémoire programme est une mémoire morte (généralement de la mémoire Flash) afin que le code embarqué ne soit pas perdu à l'extinction et puisse redémarrer immédiatement à la mise sous tension sans support de stockage annexe.
Partie D - 1. Citer un des avantages d'avoir plusieurs processeurs.
Réponse : Permettre l'exécution simultanée (en parallèle) de plusieurs tâches ou processus, améliorant ainsi la puissance de calcul globale et la réactivité du système.
Les réponses des 4 questions restantes et l’explication pas à pas sont réservées aux membres Premium. Premium
Résous-le ici : correction automatique, indices et corrigé détaillé.
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