Exercice 2 · Bac Numérique et Sciences Informatiques Polynésie 2022 (jour 1)

EXERCICE 2 (4 points)

Cet exercice traite du thème « architecture matérielle », et principalement d'ordonnancement et d'expressions booléennes.

Un système est composé de 4 périphériques, numérotés de 0 à 3, et d'une mémoire, reliés entre eux par un bus auquel est également connecté un dispositif ordonnanceur. À l'aide d'un signal spécifique envoyé sur le bus, l'ordonnanceur sollicite à tour de rôle les périphériques pour qu'ils indiquent le type d'opération (lecture ou écriture) qu'ils souhaitent effectuer, et l'adresse mémoire concernée.

Un tour a lieu quand les 4 périphériques ont été sollicités. Au début d'un nouveau tour, on considère que toutes les adresses sont disponibles en lecture et écriture.

Si un périphérique demande l'écriture à une adresse mémoire à laquelle on n'a pas encore accédé pendant le tour, l'ordonnanceur répond "OK" et l'écriture a lieu. Si on a déjà demandé la lecture ou l'écriture à cette adresse, l'ordonnanceur répond "ATT" et l'opération n'a pas lieu.

Si un périphérique demande la lecture à une adresse à laquelle on n'a pas encore accédé en écriture pendant le tour, l'ordonnanceur répond "OK" et la lecture a lieu. Plusieurs lectures peuvent avoir donc lieu pendant le même tour à la même adresse.

Si un périphérique demande la lecture à une adresse à laquelle on a déjà accédé en écriture, l'ordonnanceur répond "ATT" et la lecture n'a pas lieu.

Ainsi, pendant un tour, une adresse peut être utilisée soit une seule fois en écriture, soit autant de fois qu'on veut en lecture, soit pas utilisée.

Si un périphérique ne peut pas effectuer une opération à une adresse, il demande la même opération à la même adresse au tour suivant.

1.

Le tableau donné en annexe 1 indique, sur chaque ligne, le périphérique sélectionné, l'adresse à laquelle il souhaite accéder et l'opération à effectuer sur cette adresse. Compléter dans la dernière colonne de cette annexe la réponse donnée par l'ordonnanceur pour chaque opération (répondre OK ou ATT).

Numéro du périphérique

Adresse

Opération

Réponse de l'ordonnanceur

0 · 10 · écriture · OK

1 · 11 · lecture · OK

2 · 10 · lecture · ATT

3 · 10 · écriture · ATT

0 · 12 · lecture

1 · 10 · lecture

2 · 10 · lecture

3 · 10 · écriture

Hypothèses pour toute la suite:

le périphérique 0 écrit systématiquement à l'adresse 10;

le périphérique 1 lit systématiquement à l'adresse 10;

le périphérique 2 écrit alternativement aux adresses 11 et 12;

le périphérique 3 lit alternativement aux adresses 11 et 12;

Pour les périphériques 2 et 3, le changement d'adresse n'est effectif que lorsque l'opération est réalisée.

2.

On suppose que les périphériques sont sélectionnés à chaque tour dans l'ordre 0; 1; 2; 3. Expliquer ce qu'il se passe pour le périphérique 1.

Les périphériques sont sollicités de la manière suivante lors de quatre tours successifs:

au premier tour, ils sont sollicités dans l'ordre 0; 1; 2; 3;

au deuxième tour, dans l'ordre 1; 2; 3; 0;

au troisième tour, 2; 3; 0; 1;

puis 3; 0; 1; 2 au dernier tour.

Et on recommence...

3. a.

Préciser pour chacun de ces tours si le périphérique 0 peut écrire et si le périphérique 1 peut lire.

3. b.

En déduire la proportion des valeurs écrites par le périphérique 0 qui sont effectivement lues par le périphérique 1.

4.

On change la méthode d'ordonnancement: on détermine l'ordre des périphériques au cours d'un tour à l'aide de deux listes d'attente ATTL_L et ATT_E établies au tour précédent.

Au cours d'un tour, on place dans la liste ATT_L toutes les opérations de lecture mises en attente, et dans la liste d'attente ATT_E toutes les opérations d'écriture mises en attente.

Au début du tour suivant, on établit l'ordre d'interrogation des périphériques en procédant ainsi:

on interroge ceux présents dans la liste ATT_L, par ordre croissant d'adresse,

on interroge ensuite ceux présents dans la liste ATT_E, par ordre croissant d'adresse,

puis on interroge les périphériques restants, par ordre croissant d'adresse.

Compléter le tableau fourni en annexe 2, en utilisant l'ordonnancement décrit ci-dessus, sur 3 tours.

Tour

Numéro du périphérique

Adresse

Opération

Réponse ordonnanceur

ATT_L

ATT_E

1 · 0 · 10 · écriture · OK · vide · vide

1 · 1 · 10 · lecture · ATT · (1,10) · vide

1 · 2 · 11 · écriture

1 · 3 · 11 · lecture

2 · 1 · 10 · lecture

vide

2

2

2

3 · 0 · 10 · écriture

vide · vide

3 · 1 · 10 · lecture

vide

3 · 2 · 11 · écriture · OK · (1,10) · vide

3 · 3 · 12 · lecture

Les colonnes e0 et e1 du tableau suivant recensent les deux chiffres de l'écriture binaire de l'entier n de la première colonne.

nombre n

écriture binaire de n sur deux bits

e1

e0

0 · 00 · 0 · 0

1 · 01 · 0 · 1

2 · 10 · 1 · 0

3 · 11 · 1 · 1

L'ordonnanceur attribue à deux signaux sur le bus de données les valeurs de e0 et e1 associées au numéro du circuit qu'il veut sélectionner. On souhaite construire à l'aide des portes ET, OU et NON un circuit pour chaque périphérique.

Chacun des quatre circuits à construire prend en entrée deux signaux e0 et e1, le signal de sortie s valant 1 uniquement lorsque les niveaux de e0 et e1 correspondent aux bits de l'écriture en binaire du numéro du périphérique correspondant.

Par exemple, le circuit ci-dessous réalise la sélection du périphérique 3. En effet, le signal s vaut 1 si et seulement si e0 et e1 valent tous les deux 1.

5. a.

Indiquer dans le circuit ci-dessous les entrées e0 et e1 de façon à ce que ce circuit sélectionne le périphérique 1.

5. b.

Dessiner un circuit constitué d'une porte ET et d'une porte NON, qui sélectionne le périphérique 2.

5. c.

Dessiner un circuit permettant de sélectionner le périphérique 0.