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Informatique · BTS & DUT (EST) — BTS

Architecture des ordinateurs et systèmes d'exploitation

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

L'architecture de Von Neumann repose sur trois unités : l'unité centrale (CPU), la mémoire principale et les unités d'E/S. Le CPU comprend l'unité arithmétique et logique (UAL) et l'unité de commande (UC). Le cycle d'instruction est : Recherche (Fetch) -> Décodage -> Exécution. Le système d'exploitation (OS) assure l'interface entre l'utilisateur et le matériel, gère les processus, la mémoire et les fichiers.

Méthodes à maîtriser

  • Calculer la capacité mémoire : $C = N \times L$ (N : nombre de mots, L : longueur du mot).
  • Analyser le cycle d'instruction : identifier l'état des registres (PC, IR, ACC).
  • Distinguer les modes noyau et utilisateur.
  • Comprendre le rôle des interruptions dans la gestion des périphériques.

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Si une mémoire a 1024 mots de 8 bits, sa capacité est $1024 \times 8 = 8192$ bits = 1 Ko.
  • Exemple 2 : Un processus passe de l'état "Prêt" à "Élu" par l'ordonnanceur.

Erreurs fréquentes

  • Confondre la mémoire RAM (volatile) et le disque dur (stockage permanent).
  • Oublier que le registre PC (Program Counter) pointe toujours vers l'adresse de la prochaine instruction.
  • Penser que l'OS est une application comme les autres (c'est un logiciel système).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Architecture des ordinateurs et systèmes d'exploitation

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Quel registre contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter ?

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre RAM et ROM ?
  1. La RAM (Random Access Memory) est une mémoire volatile : elle perd ses données sans courant électrique. Elle est en lecture/écriture.
  2. La ROM (Read Only Memory) est non-volatile : elle garde les données même sans courant. Elle est principalement en lecture seule.

💡 À retenir : RAM = Travail temporaire, ROM = Démarrage et configuration fixe.

Kifach l'processeur kay3ref chno khasso ydir f'l'instruction li jaya ?
  1. Le registre PC contient l'adresse de l'instruction.
  2. L'unité de commande va chercher l'instruction dans la mémoire.
  3. L'instruction est décodée par l'unité de commande pour activer les circuits nécessaires.

💡 À retenir : Le décodage est l'étape où le code binaire devient une action concrète pour le CPU.

Est-ce que le système d'exploitation gère directement le matériel ?

Oui, via des pilotes (drivers). L'OS fait l'intermédiaire entre les applications et le matériel pour éviter que chaque programme n'ait besoin de connaître les spécificités techniques de chaque composant.

💡 À retenir : L'OS est une couche d'abstraction indispensable.

Chno hiya l'fonction dyal l'ordonnanceur f'l'OS ?

L'ordonnanceur (scheduler) décide quel processus va utiliser le processeur à un instant T. Il gère le partage du temps CPU entre les différents programmes ouverts.

💡 À retenir : L'ordonnanceur garantit l'équité et la réactivité du système.

Pourquoi on utilise une mémoire cache ?

La RAM est trop lente par rapport à la vitesse du processeur. La mémoire cache, située entre les deux, stocke les données fréquemment utilisées pour réduire le temps d'attente du CPU.

💡 À retenir : La cache améliore drastiquement les performances globales.

Kifach l'OS kaydir bach yfer9 bin les fichiers dyal les utilisateurs ?

L'OS utilise un système de fichiers (ex: NTFS, EXT4) qui gère les permissions (lecture, écriture, exécution) associées à chaque utilisateur ou groupe d'utilisateurs.

💡 À retenir : La gestion des droits est la base de la sécurité système.

C'est quoi une interruption matérielle ?

C'est un signal envoyé au processeur par un périphérique (ex: clavier) pour demander une attention immédiate. Le processeur suspend sa tâche actuelle pour traiter l'interruption.

💡 À retenir : L'interruption permet la communication asynchrone avec le monde extérieur.

Est-ce que le BIOS est un système d'exploitation ?

Non, le BIOS est un micrologiciel (firmware) stocké sur la carte mère. Il sert à initialiser le matériel au démarrage avant de passer la main au système d'exploitation.

💡 À retenir : Le BIOS prépare le terrain, l'OS gère la maison.

Comment calculer le nombre de lignes d'adressage pour une mémoire ?

Si une mémoire a $N$ cases, il faut $n$ lignes d'adressage telles que $2^n \ge N$. Par exemple, pour 1024 cases, $2^{10} = 1024$, donc 10 lignes.

💡 À retenir : Le nombre de lignes d'adressage définit l'espace adressable maximal.

C'est quoi le rôle de l'UAL ?

L'Unité Arithmétique et Logique effectue les calculs mathématiques (addition, soustraction) et les opérations logiques (ET, OU, NON) sur les données.

💡 À retenir : L'UAL est le moteur de calcul du processeur.

Est-ce que le disque dur est une mémoire vive ?

Non, le disque dur est une mémoire de stockage secondaire (masse). Il est beaucoup plus lent que la RAM mais permet de conserver les données durablement.

💡 À retenir : RAM = Vitesse, Disque = Capacité.

Pourquoi mon PC devient lent quand j'ouvre trop de fenêtres ?

Parce que la RAM est saturée. L'OS doit utiliser le disque dur (mémoire virtuelle) pour stocker les données, ce qui est beaucoup plus lent que la RAM.

💡 À retenir : Le manque de RAM force le système à ralentir.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit une mémoire de capacité 64 Ko avec des mots de 16 bits.

  1. Calculer le nombre de mots de cette mémoire.
  2. Déterminer le nombre de lignes d'adressage nécessaires.
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Exercice 2

Expliquez le cycle d'instruction en 3 étapes clés.

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Exercice 3

Citez deux fonctions principales d'un système d'exploitation et expliquez-les brièvement.

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