Exercices: À quoi sert le système d'exploitation

Expliquer avec ses propres mots ce qu'est le système d'exploitation d'un appareil et écrire le nom du système d'exploitation de son téléphone ou de l'ordinateur que l'on utilise, ainsi que deux choses que ce système permet de faire.

Imaginer un ordinateur sans système d'exploitation : seulement le boîtier et les composants. Pourrait-on y jouer à un jeu vidéo ? Et y écrire un devoir ? Justifier ses réponses en expliquant ce qui manque.

La figure montre les couches d'un ordinateur, de la personne qui l'utilise jusqu'à la machine, mais une couche intermédiaire est masquée par un point d'interrogation, comme le montre le schéma.

Quelle couche manque dans le schéma ? Expliquer ce que fait cette couche et justifier pourquoi les applications ne communiquent pas directement avec le matériel.

Le système d'exploitation travaille sans que vous vous en rendiez compte. Nommer trois tâches qu'il effectue pour vous en arrière-plan (gérer la mémoire, afficher les alertes de batterie, tenir l'heure, contrôler qui accède à l'appareil…) et expliquer l'une d'elles en une phrase.

Ranger ces quatre mots de la personne jusqu'à la machine, dans l'ordre où ils communiquent entre eux : matériel, application, système d'exploitation, utilisateur. Expliquer en une phrase le rôle de chaque maillon de la chaîne.

Expliquer la différence entre « éteindre » et « mettre en veille » l'ordinateur : que fait le système d'exploitation de vos documents ouverts dans chaque cas et quand convient-il d'utiliser chaque option ?

Lorsque vous faites glisser un fichier dans la corbeille, qui le déplace réellement : vous, l'application ouverte ou le système d'exploitation ? Justifier sa réponse en se demandant qui contrôle les dossiers de l'appareil.

Quand on branche une clé USB, l'ordinateur la reconnaît presque instantanément et affiche son icône. Expliquer ce que fait le système d'exploitation pendant ces quelques secondes (détecter l'appareil, charger son pilote, le présenter à l'utilisateur) et pourquoi il n'est pas nécessaire d'installer quoi que ce soit à la main.

Vous cliquez sur « imprimer » dans le traitement de texte et, quelques secondes plus tard, l'imprimante se met au travail. Décrire la chaîne complète de qui communique avec qui (application, système d'exploitation, matériel) et expliquer deux tâches précises que le système d'exploitation accomplit à ce moment-là.

Vous pouvez écouter de la musique pendant que vous rédigez un document avec le navigateur ouvert. Expliquer avec ses propres mots comment le système d'exploitation parvient à ce que toutes les applications se partagent le processeur et la mémoire sans « se disputer », et ce que l'on remarque quand on en ouvre trop à la fois.

Le système d'exploitation organise les fichiers en dossiers. Votre dossier « Documents » est un vrai fouillis de devoirs, de photos et de téléchargements. Concevoir une arborescence de dossiers pour ranger tout ce qui concerne l'année scolaire, écrire les règles suivies (noms clairs, sous-dossiers par matière…) et expliquer quels avantages elle apportera en juin.

Pendant qu'un très gros fichier est copié sur une clé USB, vous continuez à naviguer sur internet sans problème. Expliquer comment le système d'exploitation répartit le travail entre la copie et le navigateur, et décrire ce que l'on remarque si la clé USB est très lente.

Le système demande le mot de passe pour installer un nouveau programme, mais pas pour ouvrir un document texte. Justifier pourquoi le système d'exploitation protège certaines actions et pas d'autres, et expliquer ce qui pourrait arriver si l'installation de programmes ne demandait aucune autorisation.

Deux applications envoient des documents à l'imprimante presque en même temps. Expliquer ce que fait le système d'exploitation pour que les pages ne sortent pas mélangées (la « file d'attente d'impression ») et ce qui se passe si l'on annule l'un des deux travaux.

Le téléphone affiche l'alerte « des applications ont été fermées en arrière-plan » quand on en ouvre beaucoup à la fois. Relier cette alerte à la gestion de la mémoire vive (RAM) par le système d'exploitation et expliquer pourquoi l'application de musique est souvent la dernière à être fermée.

Comparer le bureau de l'ordinateur avec le vrai bureau de votre table de travail : que représentent les dossiers, les raccourcis et la corbeille, et qui « range le bureau » quand vous ne le faites pas (penser aux téléchargements automatiques ou aux sauvegardes) ?

Votre ami a téléchargé sur son téléphone Android l'installateur d'un jeu pour ordinateur (« jeu.exe »). Quand il essaie de l'ouvrir, le téléphone affiche un message d'erreur et ne fait rien. Votre ami affirme : « Le fichier est corrompu ; si c'était le même jeu, il devrait fonctionner aussi bien sur le téléphone que sur le PC ». En utilisant le modèle en couches (matériel, système d'exploitation, applications et utilisateur) :

1. a) Réfuter l'affirmation de votre ami : expliquer ce qui se passe au niveau des couches pour qu'un même fichier exécutable ne fonctionne pas d'une plateforme à l'autre.
2. b) Quelles sont les deux options techniques dont disposent les programmeurs de ce jeu vidéo pour que les utilisateurs puissent y jouer aussi bien sur un ordinateur Windows que sur un téléphone Android ?

L'ordinateur de la salle met plus de trois minutes à répondre après l'appui sur le bouton de démarrage. En consultant la liste des programmes qui s'exécutent automatiquement au démarrage, vous trouvez les éléments suivants :

1. Antivirus de l'établissement (impact : élevé)

2. Pilote de la carte son (impact : moyen)

3. Lanceur de la plateforme de jeux vidéo (impact : élevé)

4. Assistant de mise à jour du lecteur de musique (impact : faible)

1. a) Interpréter ces données : expliquer quelles ressources de l'ordinateur (gérées par le système d'exploitation) sont saturées pendant le démarrage et pourquoi elles ralentissent la machine alors que vous n'avez encore ouvert aucune application.
2. b) Décider de façon justifiée quels programmes vous désactiveriez au démarrage et lesquels vous garderiez actifs pour accélérer le démarrage sans compromettre la sécurité ni le fonctionnement de base de l'ordinateur.

Imaginer que vous concevez le système d'exploitation d'un distributeur automatique de billets. Décider quelles applications vous autoriseriez à installer, à quoi ressemblerait son écran principal et en quoi il différerait du système d'un téléphone, en privilégiant la sécurité et la simplicité. Justifier chaque décision.

Une entreprise de technologie veut adapter le système d'exploitation d'un ordinateur de bureau pour l'installer sur un bracelet connecté sportif à bas coût.

1. a) Choisir trois fonctions habituelles du système d'exploitation d'un PC qu'il faudrait supprimer ou simplifier radicalement dans le bracelet, et justifier chaque décision en la reliant à une limite physique de l'appareil (batterie, processeur ou écran).
2. b) Si un utilisateur exigeait que le bracelet permette d'avoir plusieurs fenêtres flottantes à la fois et de gérer des comptes pour différents membres de la famille comme le fait Windows, quels deux arguments techniques lui donneriez-vous pour lui démontrer que cette limite est en réalité un avantage pour le fonctionnement de la montre ?

Un élève télécharge l'installateur d'un jeu et celui d'un logiciel libre de conception 3D. Quand il essaie de les exécuter depuis son compte élève, dans les deux cas le système d'exploitation lui demande le mot de passe administrateur et bloque l'installation. L'élève proteste : « Le système d'exploitation devrait autoriser l'installation du logiciel de conception parce qu'il est éducatif et bloquer seulement les jeux ».

1. a) Réfuter techniquement l'argument de l'élève : expliquer pourquoi un système d'exploitation ne peut pas distinguer de lui-même si un fichier est « éducatif » ou « de loisir » à partir du système de permissions.
2. b) Concevoir une solution technique ou de configuration pour la salle qui permette aux élèves d'essayer les outils logiciels nécessaires au cours sans leur accorder de droits d'administrateur complets sur les ordinateurs.

Analyser ces deux incidents survenus sur le téléphone d'une utilisatrice :

• Incident A : Pendant qu'elle jouait, l'écran du jeu s'est fermé brusquement et est revenu au menu d'accueil du téléphone ; les autres applications et les appels ont continué à fonctionner normalement.

• Incident B : L'écran est resté complètement figé, les boutons physiques ne répondaient plus et, après plusieurs secondes d'écran noir, le téléphone a redémarré complètement.

1. a) En utilisant le modèle en couches (matériel, système d'exploitation, applications, utilisateur), diagnostiquer à quel niveau la panne est apparue dans chaque incident et justifier pourquoi, dans l'incident B, toutes les fonctions se sont arrêtées simultanément.
2. b) Prévoir les conséquences sur la stabilité de l'appareil si les applications pouvaient communiquer directement avec la mémoire et le processeur sans la supervision du système d'exploitation.

Pour expliquer le rôle du système d'exploitation, votre groupe de travail propose cette analogie : « Le système d'exploitation est comme la tour de contrôle d'un aéroport très fréquenté : les avions qui veulent atterrir ou décoller sont les applications, et les pistes et les portes d'embarquement sont le matériel ».

1. a) Appliquer cette comparaison pour expliquer comment le système d'exploitation résout deux situations réelles sur un ordinateur :

1. Deux programmes essaient d'envoyer un document à l'unique imprimante en même temps.

2. Un programme se « fige » (bloqué) et consomme toute la mémoire disponible.

1. b) Identifier un aspect fondamental du système d'exploitation (par exemple, l'interface graphique avec l'utilisateur ou la gestion des fichiers et des dossiers) pour lequel cette comparaison avec la tour de contrôle est en défaut ou ne représente pas bien la réalité, et expliquer pourquoi.

Lors d'un débat en cours de technologie, deux positions s'affrontent :

• Position 1 : « Tout appareil électronique qui possède un microprocesseur et exécute des instructions (comme une calculatrice de poche basique ou un four à micro-ondes) a un système d'exploitation ».

• Position 2 : « Ces appareils ont un programme fixe gravé dans une puce, mais n'ont pas de système d'exploitation ».

1. a) Justifier laquelle des deux positions est techniquement correcte, en expliquant quelles fonctions essentielles remplit un système d'exploitation qui n'existent pas dans un appareil électroménager simple.
2. b) Si l'on ajoute à un lave-linge traditionnel une connexion wifi et un écran tactile pour télécharger des programmes de lavage sur internet et gérer des profils d'utilisateurs de la famille, prévoir si, dans ce cas, l'intégration d'un système d'exploitation serait justifiée et argumenter sa réponse.