système dexploitation dun ordinateur comment lexpliquer ? lessentiel à savoir... pci deug sciences...

Système d’exploitation d’un ordinateurComment l’expliquer ?

L’essentiel à savoir...PCI DEUG Sciences

2001-2002Alain Mille

UFR d’InformatiqueUCBL

2

Système d’exploitation ?

Définition : l’ensemble des logiciels qui permettent « d’exploiter » l’ordinateur

= l’ensemble des logiciels offrant les services de base (gestion du matériel,

du réseau, etc.)

+ l’ensemble des logiciels offrant des

services généraux (gestionnaire de fichiers, administration de ressources,

etc.)

Introduction

3

Modèle en couchesIntroduction

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

4

Interface humain (1)

Les différents environnements permettant à l’utilisateur d’interagir avec le système informatique.

C’est lui qui permet d’atteindre les services et les applications disponibles sur le système informatique.

L’interface humain a tendance à se standardiser autour de quelques conventions graphiques, mais

l’interface textuel permet d’atteindre l’ensemble des commandes disponibles.

IntroductionInterface humain

Illustrations

Interfaces humains

5

Interface humain (2)

Tendances :– interfaces humains fondés sur des description

de « pages » du type HTML• Avantages : indépendance totale entre les

applications et leurs interfaces -> interopérabilité.

• Défauts : – exige un « interpréteur » respectant

rigoureusement « un » standard du langage (Internet Explorer ou Netscape par exemple) et de nombreux « plug in » pour gérer les effets graphiques complexes ou les contrôles spécifiques. Des « plug-in » puissants mais particuliers à un « éditeur » peuvent entraîner l’effet de monopole (situation de microsoft explorer par exemple).

IntroductionInterface humain

Interfaces humains

6

Applications et services (1)

Une application est un ensemble de programmes permettant de fournir des fonctions spécifiques :– traitement de texte, tableur, logiciel de

dessins, traitement de vidéo, etc.

Un service est un ensemble de programmes permettant de gérer des ressources offertes– comptes utilisateurs, accès réseau à

distance, site web, gestion des impressions, etc.

IntroductionInterface humainApplications et services

Applications et services

Interfaces humains

7

Applications et Services (2)

Installation d’une application– l’ensemble des fichiers nécessaires sont

rassemblés sur un CD ou sur un site disponible sur Internet,

– un logiciel d’installation (setup, install, ...) permet de copier sur une zone disque les fichiers concernés (codes exécutables, données, exemples, aides, etc) et « enregistre » l’application sur la machine cible (un poste client ou un serveur).

– les icônes, les menus, les commandes permettant de lancer l’application sont mis à disposition.

IntroductionInterface humainApplications et services

Applications et services

Interfaces humains

8

Applications et Services (1)

Les services sont des programmes lancés automatiquement ou manuellement et qui restent disponibles en permanence

Les services n’ont en général pas d’interface humain très voyant (parfois une icône donnant l’état du service)

IntroductionInterface humainApplications et services

Service de FAX démarré

Service de protection antivirus démarré

Applications et services

Interfaces humains

9

Les services sont soit « réveillés » à intervalles réguliers ou sur apparition d’un événement qu’ils doivent traiter.

Les services peuvent être utilisés par les applications pour réaliser certaines de leurs fonctions (typiquement, les services réseaux sont nécessaires pour les applications exploitant des ressources à distance).

Les services sont installés comme des « composants » supplémentaires du système d’exploitation.

Applications et Services (2)IntroductionInterface humainApplications et services

Illustration

Applications et services

Interfaces humains

10

Système de gestion des objets systèmes

Un objet système est une entité « persistante », portant un nom et possédant des propriétés que l’on peut modifier– les fichiers sont les objets systèmes les plus

évidents, mais de plus en plus...– les comptes utilisateurs, les groupes, – ressources allouables comme les

imprimantes...

Examinons les deux premiers...

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

11

Fichiers et « Système » de Gestion de Fichiers

Un fichier est un « objet » permanent du système d’exploitation contenant une « séquence » d’octets.

Les fichiers que tout utilisateur manipule sont des fichiers stockés et organisés dans une mémoire de masse, une unité de disque le plus souvent.

Un Système de Gestion de Fichiers est un ensemble de programmes de gestion de fichiers selon une « méthode spécifique » (nommage, localisation sur le disque, etc.)

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

12

Applications gestionnaires de fichier

Le gestionnaire de fichiers est une APPLICATION permettant à l’utilisateur de manipuler les fichiers en tant qu’objets du système

Il peut donc y avoir plusieurs applications différentes pour gérer les fichiers– gestionnaire simple– type explorateur

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

13

Gestion physique des unités de disque (1)

Une unité de disques de 16 000 blocsde 512 octets = 8 109octets (8 giga octets)

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

14

Gestion physique des unités de disque (2) : découpage en volumes

Le disque physique est découpé en 4 volumeslogiques 1,2, 3 et 4 de 4 000 blocs chacun.

Volume 1

Volume 2

Volume 3

Volume 4

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

Illustration

15

Localisation des fichiers sur un volume disque

Un fichier occupe un nombre entier de blocs

Des « fichiers spéciaux », les répertoires, repèrent les fichiers par leur nom, et mémorisent leur index de localisation (organisation hiérarchique)

Pour gérer l’espace, un système de cartographie des blocs libres / blocs est mis en place

Toutes ces informations sont sur le volume disque

Illustration

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

16

Les propriétés des fichiers

nom (protocole de nommage dépendant du système d’exploitation)

propriétaire (compte propriétaire) dates de création, accès, mise-à-jour, ... autorisations d’exploitation par catégorie (le

propriétaire, tout le monde, une liste limitée...)

etc

Remarque : un répertoire étant un « fichier spécial », il est caractérisé avec le même type de propriétés

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

17

Structure interne d’un fichier

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

Bloc 1

Bloc 2

Bloc 3

Bloc 4

Bloc 5

En-tête de fichier(type, nombre d’octetsd’information,etc.)

ascii, binaire,...

Dès sa création un fichier occupe au moins unbloc et son en-tête est créée. Il est pourtant vide(0 octets). Les blocs sont alloués quand nécessaires.

18

Comptes utilisateurs et administration des comptes

Un compte utilisateur est une entité mémorisant les caractéristiques d’un utilisateur du point de vue d’un système d’exploitation, et notamment :– un identificateur (login)– un mot de passe (passwd)– l’appartenance à un groupe– des droits particuliers (ou des interdictions!)– un « profil » d’environnement

• répertoire par défaut• « bureau »• etc.

– etc.s

Gestion des Fichiers

Applications et services

Interfaces humains

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système

Illustrations

19

Le noyau d’un système d’exploitation

Le noyau d’un système d’exploitation est constituée des fonctions logicielles les plus dépendantes du matériel (différent selon les familles de microprocesseur)

Nous retiendrons trois fonctions essentielles :

Gestion de la mémoire Gestion des entrées-sorties Gestion des processus

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

20

Gestion de la mémoire (1)

Chaque programme qui s’exécute doit être présent en mémoire accompagné des données sur lesquelles il travaille

A chaque fois qu’un programme est lancé, le gestionnaire de mémoire est appelé pour « trouver » un espace mémoire pour lui

La plupart des systèmes permettent de lancer beaucoup de programmes en parallèle, et les programmes sont « gourmands » en mémoire– besoin d’un mécanisme de mémoire virtuelle

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

21

Gestion de la mémoire (2)Notion de mémoire virtuelle

??

Comment faire pour donner plus de mémoirequ’il n’en existe vraiment physiquement ?

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

22

Gestion de la mémoire (3)Notion de mémoire virtuelle

01230123010123456789

10

1310158

...

L’espace mémoire est découpé en pages. Seulesles pages nécessaires sont en mémoire physique.Les autres pages sont copiées dans une zone dudisque. Elles seront échangées (swapped) au besoin.

Zone d’échange (swap)

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

Illustration

23

Gestion des processus

Un processus est un programme « en train » de s’exécuter

Une application est constituée d’au moins un processus

A tout moment, un seul processus s’exécute réellement

Un programme « ordonnanceur » s’exécute à intervalles réguliers (ordre 100 ms) et à chaque entrée-sortie pour décider quel sera le processus suivant qui s’exécutera.

Apparemment, tous les processus s’exécutent en parallèle donc...

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

Illustration

24

Gestion des entrées-sorties (1)

Quand un processus d’un programme souhaite lire / écrire une information sur un périphérique, il doit utiliser des fonctions spécifiques à chacun de ces périphériques,

Ces fonctions de mise en forme, de contrôle ou de gestion de l’échange (comme on l’a vu dans le cours sur le fonctionnement interne de l’ordinateur) sont rassemblées dans des codes que l’on appelle des PILOTES (ou DRIVERS) d’entrée-sortie.

Ces PILOTES sont des composants indispensables du système d’exploitation

Ils doivent être INSTALLES pour exploiter un dispositif d’entrée-sortie (en général un périphérique)

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus Entrées-Sorties

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

25

Exemples de pilotes

Les pilotes « standards »– disques (SCSI par exemple)– scanners (USB par exemple)– etc.

mais surtout des pilotes pour exploiter toutes les possibilités fines– d’imprimantes,– de scanners avec des options,– de systèmes vidéo,– etc.

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus Entrées-Sorties

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

26

Conclusion

Un système d’exploitation structuré en couches les plus indépendantes possibles

Une couche utilise les services des couches inférieures pour réaliser ses fonctions

Seul le noyau du système d’exploitation est complètement lié au matériel interne de l’ordinateur

Nécessité d’installer correctement les composants du noyau (pilotes en particulier) pour que les périphériques soient pleinement fonctionnels

IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus Entrées-SortiesConclusion

Matériel

Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et

processus

Interface humain

Applications et services

Système de Gestion des Objets Systèmes

27

Interface graphique (ms-windows nt/4)

Explorateur de fichier

Icône pour atteindre une application ou un service

Annexe 1

Interface texte

28

Interface Texte (MS-DOS)

Invitation de commande

La commande est « tapée » au clavier

l’exécution de la commande produitl’affichage de ce texte

Annexe 1

29

Exemple d’écran d’installationAnnexe 2

30

Exemple de contenu de disque d’installation avec lancement automatique

Paramétrage de lancement automatique de l’installation

Annexe 2

31

Exemple de contenu avec install

programme d’installation

fichiers « compressés »fichiers « compressés »

Annexe 2

32

Interface d’installation d’application (détail)

Annexe 2

s’affiche en général en plein écran pouréviter que d’autres programmes perturbent

l’installation

Des boites de dialogues permettentde suivre la progression de l’installation

33

Installer/Désinstaller des applications

Annexe 2

Applications installées

34

Applications en cours d’exécution

Annexe 2

Explorateur du poste de travail

Gestionnaire de fichiersGestionnaires de fichiers

35

Quelques services ms-windowsAnnexe 3

36

Ajouter/supprimer des services réseau

Annexe 3

37

Fenêtre d’un gestionnaire simple de fichier

Annexe 4

38

Fenêtre d’un explorateur d’objets systèmes (dont les fichiers)

Annexe 4

39

Un exemple de découpage en volumes (Windows-NT4)

Volumes logiques

Annexe 4-bis

Unités physiques

40

Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(1 - état initial)

Programmes d’amorçage (boot)

Bloc de tête de cartographie

Bloc de tête répertoire (racine)

les blocs verts sont « libres »

0102030405060708090

100110120

Annexe 5

41

Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(2 - début)

les blocs verts sont « libres »

les blocs bleus sont occupéspar des fichiers

0102030405060708090

100110120

Annexe 5

42

Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(3 - en général)

les blocs verts sont « libres »

les blocs bleus sont occupéspar des fichiers

0102030405060708090

100110120

les blocs noirs sont défectueux

Annexe 5

43

Fenêtre d’affichage de propriétés de fichier

Annexe 5

44

Application d’administration de comptes

Annexe 6

45

Un compte utilisateurAnnexe 6

46

Un profil d’environnementAnnexe 6

47

Un instantané de l’utilisation mémoire

Annexe 7

Taille physiqueUtilisé pour accélérerles échanges disques

Taille allouée

Taille virtuelle

48

Les processus en cours (1)Annexe 8

49

Les processus en cours (2)Annexe 8

50

Les processus en cours (3)Annexe 8

51

Pilotes mémoires de masseAnnexe 9

52

Pilotes mémoires de masseAnnexe 9

53

Pilotes périphériques audiovisuelsAnnexe 9