Lorsqu'un ordinateur est allumé, il ne peut pas exécuter directement les applications utilisées au quotidien. Il commence par charger un logiciel essentiel appelé système d'exploitation. Le système d'exploitation prend alors le contrôle de la machine et prépare son fonctionnement.

Un système d'exploitation est généralement appelé OS, pour Operating System en anglais. Il constitue l'intermédiaire entre le matériel et les autres logiciels. Le matériel comprend notamment le processeur, la mémoire vive, le stockage, l'écran, le clavier, la souris, les haut-parleurs et les périphériques USB.

Le système d'exploitation est donc chargé avant les applications. Une fois démarré, il reste actif pendant toute l'utilisation de l'appareil et coordonne en permanence les différents composants et les logiciels qui fonctionnent sur la machine.

Le lien entre le matériel et les logiciels

Le système d'exploitation, souvent appelé OS (Operating System en anglais), joue le rôle de chef d'orchestre. Il fait le lien entre le matériel de l'ordinateur (processeur, mémoire, disque dur, clavier, écran...) et les applications utilisées par l'utilisateur. Sans lui, chaque logiciel devrait savoir communiquer directement avec tous les composants de l'ordinateur, ce qui serait extrêmement compliqué.

Lorsqu'une application doit enregistrer un document, elle demande au système d'exploitation d'effectuer cette opération. Le système d'exploitation se charge alors de communiquer avec le support de stockage pour enregistrer les données au bon endroit.

De la même manière, lorsqu'une touche du clavier est pressée, le système d'exploitation reçoit l'information provenant du clavier et la transmet au programme concerné. Lorsqu'un document doit être imprimé, il transmet les données nécessaires à l'imprimante.

À chaque instant, le système d'exploitation réalise donc de nombreuses tâches. Il répartit le travail entre les différents cœurs du processeur, gère la mémoire vive, organise les fichiers sur les disques de stockage, contrôle les périphériques, surveille la sécurité et permet à plusieurs programmes de fonctionner en même temps.

La gestion du processeur et de la mémoire

Le processeur exécute les instructions des programmes. Le système d'exploitation répartit son temps de calcul entre les différents programmes en cours d'exécution.

La mémoire vive contient temporairement les programmes et les données utilisés par le processeur. Le système d'exploitation attribue une partie de cette mémoire à chaque programme et récupère la mémoire lorsqu'un programme est fermé.

Cette gestion permet à plusieurs programmes de fonctionner en même temps. Cette capacité est appelée multitâche. Un ordinateur peut ainsi lire une musique, afficher un navigateur Web et exécuter un traitement de texte simultanément.

Le gestionnaire des tâches

Le gestionnaire des tâches est un outil du système d'exploitation qui permet de voir les programmes en cours d'exécution, de surveiller l'utilisation des ressources de l'ordinateur et d'arrêter un programme qui ne répond plus.

Sous Windows, il peut être ouvert en utilisant le raccourci clavier Ctrl + Maj + Échap. Il peut également être ouvert en faisant un clic droit sur la barre des tâches puis en sélectionnant Gestionnaire des tâches. Le raccourci Ctrl + Alt + Suppr permet aussi d'accéder à un écran proposant cette fonction.

Les processus

Le gestionnaire des tâches affiche notamment les processus en cours d'exécution. Un processus correspond à un programme ou à une partie d'un programme actuellement exécuté par le système.

Les applications visibles par l'utilisateur ne représentent donc qu'une partie des processus. Le système d'exploitation exécute également de nombreux processus en arrière-plan pour assurer le fonctionnement de l'ordinateur.

Un navigateur Web peut par exemple utiliser plusieurs processus pour gérer ses fenêtres, ses onglets, ses extensions ou certaines opérations internes. Le système d'exploitation utilise également des processus pour gérer différents services et fonctions du système.

L'utilisation des ressources

Le gestionnaire des tâches indique la quantité de ressources utilisée par les différents processus. Les principales ressources affichées sont le processeur, la mémoire, le disque et le réseau.

• Processeur : indique la part de la puissance de calcul utilisée par les processus.
• Mémoire : indique la quantité de mémoire vive utilisée par les processus.
• Disque : indique l'activité des supports de stockage provoquée notamment par les lectures et les écritures de données.
• Réseau : indique l'activité liée aux communications réseau.

Les valeurs permettent de repérer les programmes qui utilisent le plus de ressources. Par exemple, un logiciel qui utilise une grande quantité de processeur peut ralentir les autres programmes si le processeur fonctionne déjà à une charge élevée.

Arrêter un programme

Lorsqu'une application ne répond plus, le gestionnaire des tâches permet de forcer son arrêt. Il suffit de sélectionner le processus correspondant puis d'utiliser la commande Fin de tâche.

Cette fonction est utile lorsqu'une fenêtre est bloquée et ne réagit plus aux commandes habituelles. Le système d'exploitation arrête alors le processus au lieu d'attendre que le programme se ferme normalement.

Un arrêt forcé peut entraîner la perte des données non enregistrées. Il doit donc être utilisé lorsque la fermeture normale du programme n'est plus possible.

Les programmes au démarrage

Le gestionnaire des tâches permet également d'afficher les programmes configurés pour se lancer automatiquement au démarrage de Windows.

Ces programmes démarrent sans qu'il soit nécessaire de les ouvrir manuellement. Certains sont utiles, tandis que d'autres peuvent être désactivés si leur lancement automatique n'est pas nécessaire.

La désactivation d'un programme au démarrage ne désinstalle pas le logiciel. Elle empêche simplement son lancement automatique lors du démarrage du système.

Un outil de diagnostic

Le gestionnaire des tâches permet donc d'observer concrètement le fonctionnement du système d'exploitation. Il montre les programmes actifs, les processus exécutés en arrière-plan et les ressources qu'ils utilisent.

Par exemple, lorsqu'un ordinateur devient soudainement très lent, le gestionnaire des tâches peut permettre d'identifier un programme qui utilise une quantité anormalement élevée de processeur ou de mémoire. Il devient alors possible de fermer ce programme ou de rechercher la cause du problème.

Le gestionnaire des tâches constitue ainsi un outil important pour surveiller, comprendre et dépanner le fonctionnement d'un ordinateur.

La gestion des fichiers

Le système d'exploitation gère les fichiers et les dossiers utilisés pour organiser les données. Il permet de créer, déplacer, copier, renommer et supprimer des fichiers et des dossiers.

Lorsqu'un document est enregistré dans un dossier, le système d'exploitation détermine notamment où les données doivent être stockées. Il permet ensuite de retrouver ce document lorsqu'une application demande à l'ouvrir.

Cette organisation concerne aussi les programmes installés sur l'ordinateur, les images, les vidéos, les musiques et tous les autres fichiers présents sur les supports de stockage.

La gestion des périphériques

Le système d'exploitation assure la communication avec les périphériques. Il permet notamment d'utiliser le clavier, la souris, l'écran, l'imprimante, les haut-parleurs, les clés USB et les appareils photo numériques.

Cette communication repose notamment sur des pilotes, appelés drivers en anglais. Un pilote permet au système d'exploitation de communiquer avec un matériel particulier. Une carte graphique, une imprimante ou une carte son possède ainsi généralement un pilote adapté.

L'interface utilisateur

Pour permettre à l'utilisateur de contrôler l'ordinateur, le système d'exploitation fournit une interface utilisateur. Sur les ordinateurs modernes, cette interface est généralement graphique.

L'interface graphique permet de manipuler des fenêtres, des icônes, des menus et des boutons à l'aide du clavier et de la souris ou d'un écran tactile. Le bureau affiché après le démarrage de l'ordinateur fait partie de cette interface.

Il existe également des interfaces en ligne de commande. Les instructions sont alors saisies directement au clavier sous la forme de commandes. Cette méthode permet notamment d'effectuer rapidement certaines opérations de gestion du système.

Les principaux systèmes d'exploitation

Plusieurs systèmes d'exploitation existent. Ils remplissent des fonctions comparables, mais possèdent des interfaces, des logiciels compatibles et des modes de fonctionnement différents.

• Windows : système d'exploitation de Microsoft, très répandu sur les ordinateurs personnels.
• macOS : système d'exploitation développé par Apple pour ses ordinateurs Mac.
• Linux : famille de systèmes d'exploitation particulièrement présente sur les serveurs, les superordinateurs et également utilisée sur des ordinateurs personnels.
• Android : système d'exploitation principalement utilisé sur les smartphones et les tablettes.
• iOS : système d'exploitation développé par Apple pour les iPhone.

Des systèmes adaptés aux appareils

Le système d'exploitation est étroitement lié au matériel de l'appareil. Un système conçu pour un ordinateur personnel n'est pas nécessairement adapté à un smartphone ou à une console de jeux. Chaque appareil utilise donc un système d'exploitation conçu pour son matériel et ses contraintes.

Les ordinateurs, smartphones, tablettes, consoles de jeux, montres connectées et téléviseurs intelligents utilisent ainsi des systèmes d'exploitation adaptés à leur fonctionnement. Certains systèmes sont également utilisés dans les voitures, les appareils médicaux et les machines industrielles.

Les mises à jour du système

Au fil du temps, le système d'exploitation reçoit des mises à jour. Elles peuvent corriger des erreurs, améliorer certaines fonctions, ajouter de nouvelles possibilités ou renforcer la sécurité.

Une mise à jour peut par exemple corriger une faille de sécurité permettant à un programme malveillant d'exécuter du code sur l'appareil. Elle peut également améliorer la compatibilité avec un nouveau périphérique ou corriger un problème d'affichage.

Les mises à jour permettent donc de maintenir le système d'exploitation fonctionnel, compatible et sécurisé au fil du temps.

Le rôle essentiel du système d'exploitation

Le système d'exploitation constitue la base logicielle de l'appareil. Il démarre avant les applications, gère le processeur et la mémoire, organise les fichiers, communique avec les périphériques, contrôle les ressources et fournit l'interface utilisée pour manipuler la machine.

Les applications viennent ensuite s'exécuter sur cette base pour fournir des fonctions particulières. Un navigateur permet par exemple de consulter Internet, tandis qu'un traitement de texte permet de rédiger des documents. Le système d'exploitation assure leur fonctionnement et leur donne accès aux ressources dont elles ont besoin.