Architectures, OS et réseaux en Terminale
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de architectures, os et réseaux pour les élèves de Terminale. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Composants d'un ordinateur : processeur, mémoire, bus
- Système d'exploitation : gestion des processus et de la mémoire
- Ordonnancement des processus (FIFO, round-robin)
- Protocoles réseau : TCP/IP, routage
- Sécurité des communications : chiffrement symétrique et asymétrique
Processeur, mémoire et bus
Le processeur exécute les instructions du programme, la mémoire (RAM) stocke temporairement les données en cours d'utilisation, et le bus est l'ensemble des connexions qui les relie pour permettre la communication entre les composants.
Exemple
Quand tu joues à un jeu vidéo, le processeur calcule les positions des personnages, la RAM garde ces données à portée immédiate, et le bus les transfère rapidement entre ces deux composants.
À retenir : Le processeur, la RAM et le bus doivent être synchronisés pour que l'ordinateur fonctionne efficacement.
Système d'exploitation et gestion des processus
Le système d'exploitation (OS) est un logiciel qui gère tous les programmes en cours d'exécution et distribue les ressources de l'ordinateur (processeur, mémoire) entre eux.
Exemple
Ton téléphone exécute simultanément l'appli Spotify, les notifications, et ton navigateur : c'est l'OS qui décide quel programme utilise le processeur à chaque instant.
À retenir : L'OS crée l'illusion que plusieurs programmes s'exécutent en même temps en les alternant très vite sur le processeur.
Gestion de la mémoire par l'OS
L'OS alloue et libère la mémoire RAM pour chaque processus, en veillant à ce qu'aucun programme n'utilise la mémoire d'un autre et récupère toute la mémoire d'un processus lorsqu'il se termine.
Exemple
Quand tu ouvres un onglet dans ton navigateur, l'OS lui attribue une zone de RAM. Quand tu le fermes, cette mémoire est libérée pour d'autres applications.
À retenir : Chaque processus a son propre espace mémoire isolé, géré par l'OS pour éviter les conflits.
Ordonnancement FIFO (First In First Out)
FIFO est une stratégie d'ordonnancement où les processus sont exécutés dans l'ordre d'arrivée : le premier arrivé est le premier servi.
Exemple
À la boulangerie, si tu arrives en premier, tu seras servi en premier, même si les gens derrière toi sont pressés : c'est FIFO.
À retenir : En FIFO, le premier processus à arriver sera complètement exécuté avant que le suivant ne commence.
Ordonnancement Round-Robin
Round-Robin est un ordonnancement où chaque processus reçoit une tranche de temps fixe (quantum) pour s'exécuter, puis cède le processeur au suivant dans la liste.
Exemple
Sur ton ordinateur, l'OS donne à tour de rôle quelques millisecondes au navigateur, au lecteur de musique et au traitement de texte, puis recommence : chacun avance régulièrement. C'est plus équitable que FIFO, où un long programme bloquerait les autres.
À retenir : Round-Robin offre une meilleure réactivité que FIFO car chaque processus a le temps de progresser régulièrement.
Protocole TCP/IP et couches réseau
TCP/IP est l'ensemble des protocoles qui régissent la communication sur Internet. TCP assure que les données arrivent sans erreur, IP gère l'adressage et l'acheminement des paquets.
Exemple
Quand tu envoies un message sur une messagerie en ligne ou que tu regardes une vidéo YouTube, tes données sont découpées en paquets qui voyagent via TCP/IP jusqu'à destination.
À retenir : IP achemine les paquets sans garantie (ils peuvent se perdre ou arriver dans le désordre) ; TCP assure une livraison fiable et ordonnée des données en détectant les pertes et les erreurs et en retransmettant.
Routage et tables de routage
Le routage est le processus qui détermine le chemin suivi par un paquet de données pour aller d'une source à une destination via plusieurs routeurs. Chaque routeur utilise une table de routage pour décider où envoyer le paquet.
Exemple
Quand tu envoies un email à un ami en Allemagne, les paquets passent par plusieurs routeurs en France, en Belgique, puis arrivent en Allemagne en suivant la table de routage de chaque routeur.
À retenir : Un routeur décide de l'itinéraire d'un paquet en consultant sa table de routage basée sur l'adresse IP de destination.
Chiffrement symétrique
Le chiffrement symétrique utilise une seule clé secrète pour chiffrer et déchiffrer un message. Les deux personnes doivent avoir la même clé.
Exemple
Tu crées un mot de passe secret avec ton ami : vous utilisez ce mot de passe pour coder vos messages. Celui qui a le mot de passe peut décoder.
À retenir : En chiffrement symétrique, la même clé sert à la fois à chiffrer et à déchiffrer : c'est rapide mais la clé doit rester secrète et être partagée d'avance.
Chiffrement asymétrique (RSA)
Le chiffrement asymétrique utilise deux clés liées mathématiquement : une clé publique (pour chiffrer) et une clé privée (pour déchiffrer). Chacun publie sa clé publique, mais garde sa clé privée secrète.
Exemple
Ton ami te donne son cadenas ouvert (clé publique), tu y ranges un message et tu le fermes. Seul ton ami avec sa clé privée peut l'ouvrir. HTTPS utilise ce principe pour échanger une clé secrète, puis chiffre la suite de la communication en symétrique, plus rapide.
À retenir : En chiffrement asymétrique, tout le monde peut chiffrer avec la clé publique, mais seul le détenteur de la clé privée peut déchiffrer.
Les points clés
- Le processeur exécute les instructions, la RAM stocke les données temporaires, le bus les relie : c'est l'architecture de von Neumann
- L'OS gère l'allocation de mémoire et la commutation de processus pour que plusieurs programmes s'exécutent simultanément
- FIFO est simple mais un long processus fait attendre les autres ; Round-Robin (chaque processus reçoit à tour de rôle une tranche de temps fixe, le quantum) offre une meilleure réactivité
- TCP assure la fiabilité, IP gère l'acheminement : ensemble ils forment la pile TCP/IP
- Chaque routeur examine l'adresse IP de destination et consulte sa table de routage pour envoyer le paquet au prochain routeur
- Chiffrement symétrique : même clé pour chiffrer et déchiffrer (rapide, clé secrète commune)
- Chiffrement asymétrique (RSA) : clé publique pour chiffrer, clé privée pour déchiffrer (pas de secret à partager au préalable, mais plus lent)
L'essentiel
Un ordinateur est un système où le processeur, la mémoire et les bus travaillent ensemble sous la gestion d'un OS qui ordonnance les processus et gère la mémoire, tandis que les communications réseau utilisent TCP/IP avec routage, et que la sécurité repose sur le chiffrement symétrique (rapide, mais clé à partager) ou asymétrique (pas de secret à partager, mais plus lent).
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Une entreprise a 3 processus à exécuter, tous arrivés à l'instant 0 : P1 (10 ms), P2 (5 ms), P3 (8 ms). Compare le temps total d'exécution avec l'ordonnancement FIFO et avec Round-Robin de quantum 4 ms (on néglige le temps de commutation). Lequel est le plus efficace pour la réactivité ?
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Un message « BONJOUR » est chiffré en symétrique avec la clé « SECRET ». Explique les étapes de chiffrement et déchiffrement. Pourquoi est-ce moins sûr que l'asymétrique pour un premier contact ?
Corrige cet exercice avec le tuteur →