C'est un TP qui vise à étudier le principe de l'écroulement d'un système d'exploitation.

1. Ecroulement de système
d’exploitation
TP2 de système centralisé
Rédigé par : Lanasri Dihia
Année universitaire : 2012-2013

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Sommaire
Introduction ............................................................................................................................................. 3
L’écroulement de système....................................................................................................................... 4
Définition de l’écroulement de système.............................................................................................. 4
Caractéristiques de l’écroulement de système..................................................................................... 4
Les causes de l’écroulement de système ............................................................................................. 5
Solutions à l’écroulement de système ................................................................................................. 5
La formule qui donne l’écroulement de système ................................................................................ 6
La partie pratique................................................................................................................................. 7
Conclusion............................................................................................................................................... 8
Bibliographie........................................................................................................................................... 8

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Introduction
Pour régler les problèmes d’insuffisance liée à la mémoire centrale, une nouvelle notion de
mémoire est apparue c’est la mémoire virtuelle qui consiste à exécuter un processus sans qu’il
soit entièrement chargé en mémoire centrale. Mais il suffit de charger quelques pages
seulement.
Donc à chaque fois qu’on aura besoin d’une page qui n’est pas en MC, un défaut de page sera
déclenché ce qui induit à récupérer cette page à partir de la MS après avoir choisit une page
victime en MC selon un algorithme de remplacement.
Mais quand le degré de multiprogrammation augmente, le système d’exploitation passe la
majorité de son temps à régler les problèmes de défaut de pages. Ce qui engendre un
écroulement de système.
Alors, c’est quoi un écroulement de système ?
Comment y remédier ?

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L’écroulement de système
Définition de l’écroulement de système
Un écroulement de système représente le fait que le système passe son temps à traiter les
défauts de pages plus que d’exécuter des processus.
Ce phénomène arrive lorsque le degré de multiprogrammation augmente et l’espace réservé à
chaque processus est insuffisant. Dans ce le processus provoque plusieurs défauts de pages.
Figure1: représentation graphique de l’écroulement de système
Explication du graphe
Ce graphe représente le taux d’utilisation de processus en fonction du nombre de processus
chargés en mémoire.
On remarque qu’à chaque fois que le nombre de processus augmente, le rendement du
processus augmente exponentiellement, jusqu’à arriver à un seuil où une chute brutale de taux
d’utilisation de processus est remarquée, ce qui représente le principe d’écroulement de
système.
Cette chute correspond à une trop grande activité de pagination des processus qui passent le
plus clair de leur temps en entrée/sortie car ils n'ont pas suffisamment de cases mémoires
disponibles pour contenir les pages relatives à leur espace de travail courant.
Caractéristiques de l’écroulement de système
 Le taux de multiprogrammation est trop élevé
 Le rendement de processeur est très faible
 Le taux de défaut de pages est très important
 Le nombre de pages réservées à processus est petit.
 Augmentation de taux d’échange entre la mémoire principale et centrale (traitement
d’E/S)

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Les causes de l’écroulement de système
 Lorsque l’utilisation de processeur est trop faible et on augmente le degré de
multiprogrammation ce qui engendre plus de défaut de pages et le système passe son
temps à faire des remplacements de pages.
 Si l’utilisation de processeur augmente et le degré de multiprogrammation augmente
au fur et à mesure.
Solutions à l’écroulement de système
1. On peut limiter l’écroulement de système en suivant le taux de défaut de pages
engendré par un processus.
Si le processus provoque des défauts de pages très élevé, on lui allouera plus d’espace
mémoire en dessous d’une certaine limite.
Si l’espace est insuffisant, quelques processus où le nombre de case qui leurs sont allouées est
inferieur au seuil minimale, doivent être suspendus.
Figure2 : Le lien entre le nombre de pages et les défauts de pages
Explication: On remarque qu’à chaque fois que le nombre de pages réservées pour un
processus augmente, le taux de défaut de pages diminue. C’est pourquoi la solution à
l’écroulement consiste à améliorer l’espace alloué à un processus dans les limites.
2. La somme des tailles des espaces de travail des processus doit être inférieure ou égale
à la taille de la mémoire. Sachant que l’espace de travail d’un processus c’est
l’ensemble de pages nécessaires pour son exécution.
Soit T(Pi) la taille d’espace de travail d’un processus Pi, donc il faut déterminer
l’ensemble des processus Pi tel que : Σ(Pi) <M où M c’est la taille de la mémoire
disponible.
3. Pour y remédier, on peut sauvegarder la liste des numéros de pages constituant
l’espace de travail d’un processus, dés que le processus est élu, on lui alloue tout
l’espace, si l’espace mémoire est insuffisant, le processus est à écarté pour l’activer.
4. Définir les limites pour éviter les défauts de pages :
Si le taux de défaut de page est inférieur à une limite inférieure alors il faut retirer
une case mémoire au processus.
Si le taux de défaut de pages est supérieur à une limite supérieure alors rajouter une
case mémoire au processus.

6. 6
Si le taux de défaut de page est supérieur à une limite inférieure alors suspendre le
processus.
5. On peut même faire une extension de la taille de la mémoire comme solution à long
terme.
6. Réduire le degré de multiprogrammation à un certain seuil.
La formule qui donne l’écroulement de système
Puisque l’écroulement de système est du au fait que le processus passe son temps à
traiter les défauts de pages qu’à s’exécuter. Et le taux d’utilisation de processeur sera très
faible.
Alors on peut s’intéresser à la formule qui donne le taux d’utilisation de processeur
dans un système d’exploitation avec des défauts de pages.
Soient :
t : le temps moyen d’exécution d’un processus
p : la probabilité d’un défaut de page pour un processus donnée.
T : le temps moyen de traitement d’un défaut de page.
Sachant que T=temps E /S+ temps de trainement de déroutement+ temps de restauration
du contexte.
Sachant que :
Pour n processus qui s’exécutent en même temps (degré de multiprogrammation
qui est égale à n) on aura :
La probabilité d’avoir des défauts de pages =Pn
D’où la probabilité d’utiliser le processeur=1-Pn
Voici la formule qui donne le taux d’utilisation de processeur.
Tuc=
N=
Dans cette formule, on remarque que le taux d'utilisation du processeur Tuc est dépendant
de la valeur de
 Si p tend vers 0 ce qui signifie que le taux de défaut de page est très faible ; alors
le taux d’utilisation de processus tend vers 1;

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Ie : le processus a suffisamment d’espace mémoire pour son exécution d’où le
rendement de processeur est élevé, en d’autre termes le processus ne passe pas son
temps à traiter les défauts de pages.
 Si p tend vers 1 ce qui signifie que le taux de défaut de page est très grand donc le
processus passe son temps à traiter les défauts de pages qu’à s’exécuter. Donc le
taux d’utilisation de processeur tend vers 0.
Dans ce cas le processeur est très mal utilisé car les processus n'ont pas assez
d'espace mémoire pour leur programme et provoquent beaucoup de défauts de
pages.
La partie pratique
Pour avoir ces chiffres on a lancé plusieurs processus.
Nombre de
processus
Taux d’utilisation
de processeur
Taux d’utilisation
de la mémoire
Taux de défaut
de pages
67 18,6% 38% 530
77 23% 50% 386
82 25% 53% 1325
97 53% 63% 8461
108 62% 72% 8802
112 87% 75% 10506
120 35% 87% 13959
Voici le schéma, selon le tableau.
Figure3 : Schéma d’écroulement de système d’exploitation
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
0 20 40 60 80 100 120 140
Tauxd'utilsationdeproceseur
Nombre de processus

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Remarque
Le système : Window 7
Capacité de RAM : 3GO
Processeur :AMD Sempron™ SI-40 2.00 GHz
A chaque fois que le nombre de processus augmente, le taux d’utilisation de processeur
augmente également jusqu’à arriver à un certain seuil où le taux d’utilisation chute.
A peux prés, le degré de multiprogrammation qui cause un écroulement =111 processus.
Conclusion
Ce TP nous a permis à mettre en pratique le principe de défaut de pages étudié en cours.
Et on a apprit également comment éviter l’écroulement de système.
Pour bien gérer l’utilisation de son processeur, l’utilisateur doit veuillez aux nombre de
défauts de pages pour minimiser le taux de tomber dans le problème d’écroulement de
système.
Bibliographie
 Systèmes d’exploitation Génie Informatique, École Polytechnique de Montréal,
Chapitre 9.1
 Introduction aux systèmes d’exploitation ; Partie 6 : La mémoire ; Jalil
BOUKHOBZAUBO / Lab-STICC
 Cours systéme . Mr.Menacer, Mr.Souici
 Wikipédia
 http://academic.udayton.edu/SaverioPerugini/courses/cps346/lecture_notes/allocation.htm
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