Nous commençons à présent l'étude du fonctionnement d'un système multiprogrammé. Dans ce cours, nous nous intéressons à la fonction d'exécution : elle recouvre principalement deux notions : celle de processus ,qui correspond à l'image d'un programme qui s'exécute et celle d' ordonnancement qui correspond au problème de l'allocation du processeur et donc du partage du processeur entre différents processus .

La chaine de production de programme (figure 1) transforme un programme écrit dans un langage de haut niveau en un programme dit exécutable, écrit en langage machine. Cette transformation s'effectue à l'aide de plusieurs étapes : L'utilisateur saisit son programme à l'aide de l'éditeur de texte qui crée un fichier sur le disque que l'on appelle le fichier source. Ce fichier source est ensuite compilé à l'aide d'un compilateur dépendant du langage de programmation utilisé et dont le rôle est de vérifier que la syntaxe du langage est respectée et de générer alors l'équivalent du programme source en langage machine : on obtient alors sur disque le fichier objet. Ce fichier objet est ensuite soumis à l'éditeur de liens dont le rôle est de résoudre les références externes, c'est-à-dire par exemple, d'associer les appels système inclus dans le programme à leur adresse dans le système. L'éditeur de liens produit sur disque le fichier exécutable. Lorsque l'utilisateur demande l'exécution de son programme, le fichier exécutable est alors monté en mémoire centrale : c'est l'étape de chargement. Le système alloue de la place mémoire pour placer le code et les données du programme.

Fig 1 : Chaine de production de programme

La figure 2 représente l'exécution du programme à un niveau qui est celui de l'architecture matérielle de la machine. Le programme à exécuter est placé en mémoire centrale à partir de l'emplacement d'adresse 102. Le processeur a commencé l'exécution du programme : la première instruction de celui-ci a été chargée dans le registre instruction (RI) et le Compteur Ordinal (CO) contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter soit 103. Lorsque l'instruction courante aura été exécutée, le processeur chargera dans la registre RI l'instruction pointée par le CO, soit add Imm R1 5 et le compteur ordinal prendra la valeur 104. L'exécution de l'instruction add Imm R1 5 va modifier le contenu du registre PSW puisque c'est une instruction arithmétique : les flags de signe, de nullité etc... sont mis à jour. On voit donc qu'à chaque étape d'exécution du programme, le contenu des registres du compteur ordinal évolue. De même le contenu de la mémoire centrale peut être modifié : écriture, lecture dans la pile (Push, Pop), modification des données par une instruction Store. On appelle processus l'image de l'état du processeur et de la mémoire au cours de l'exécution d'un programme. Le programme est statique et le processus représente la dynamique de son exécution. Lors de l'étape de chargement, le système alloue de la place mémoire pour placer le code et les données du programme et crée la pile d'exécution de ce qui est en train de devenir un processus. Il alloue alors une structure de donnée descriptive du processus destinée à regrouper toutes les informations du contexte du processus : le bloc de contrôle du processus. Le processus est alors créé. Il est prêt à s'exécuter.

Fig 2 : Exécution d'un programme

Lors de son exécution, un processus est caractérisé par un état : Un processus est toujours crée dans l'état prêt. Un processus se termine toujours à partir de l'état élu (sauf anomalie).

Fig 3 : Etats d'un processus

Le bloc de contrôle d'un processus (PCB) contient les informations suivantes :

Fig 4 : Bloc de contrôle d'un processus