Vous avez surement déjà remarqués que vous pouvez parfaitement lancer plusieurs programmes en même temps sur votre ordinateur ? Par exemple, vous pouvez télécharger quelque chose grâce à Firefox et regarder une vidéo en même temps sans que cela pose problème. Pourtant, vous n'avez qu'un seul processeur dans votre ordinateur. Avec un seul processeur, vous ne devriez pas pouvoir le faire : un processeur ne peut exécuter qu'un seul programme à la fois (sauf cas particuliers du style processeurs SMT ou multi-cores). Et bien sachez que c'est grâce à votre systéme d'exploitation !
Certains systèmes d'exploitation, comme MS-DOS, ne permettent pas à plusieurs programmes de s’exécuter simultanément : ceux-ci sont dits mono-taches. Mais d'autres peuvent exécuter plusieurs programmes en même temps sur le même ordinateur : ceux-ci sont appelées des systèmes d'exploitation multitâches. Ceux-ci permettent à plusieurs programmes de s’exécuter "en même temps" sur un ordinateur. On parle aussi de multiprogrammation.
Au départ, la multiprogrammation a été inventée pour masquer la lenteur des périphériques ou de certaines mémoire d'un ordinateur. Il se peut en effet qu'un programme ne puisse continuer son exécution car il attend une donnée en provenance de la RAM ou d'un périphérique. Dans certains cas, tant que cette donnée n'est pas disponible, le programme ne peut continuer son exécution.
En utilisant plusieurs programmes sur le même ordinateur on peut résoudre plus ou moins ce problème en faisant exécuter les calculs d'un autre programme pendant que le premier attend. On rentabilise ainsi le temps d’exécution de notre programme. Dans ce cas, on se retrouve donc avec plusieurs programmes cherchant à s’exécuter sur le même ordinateur, et on en exécute un parmi tout ceux-là. Si celui-ci est bloqué et a besoin d'une donnée en provenance d'un périphérique ou mémoire assez lent(e) : on aura un programme bloqué qui attend une donnée et au moins un programme parmi tous les autres qui n'a pas ce problème et peut parfaitement continuer leur exécution. L'exécution totale du programme peut ainsi se poursuivre durant les accès aux périphériques : on gagne en performance. On peut ainsi répartir les différents programmes sur le processeur au cours du temps de façon à gagner en efficacité.
Mais l'apparition de la multiprogrammation a nécessité quelques améliorations dans la façon dont s'exécutent nos programmes. De nombreux problèmes se sont en effet posés :
Comment répartir la mémoire entre les différents programmes sans accrocs ?
Comment éviter qu'un programme aille modifier les données d'un autre programme ?
Comment décider quel programme exécuter quand un programme doit accéder à une entrée-sortie ?
...
Voyons le premier problème.
Comment faire pour exécuter plusieurs programmes sur un ordinateur avec un seul processeur ?
Évidement, notre processeur ne peut exécuter qu'un seul programme à la fois (enfin presque, il existe des exceptions et on en reparlera, mais un processeur "normal" ne peut pas).
