francis rogardinitiation aux systèmes d'exploitation1 systemes d’exploitation généralités

francis ROGARD Initiation aux systèmes d'exploitation

1

SYSTEMES D’EXPLOITATION

Généralités


2

Les composants matériels de l’ordinateur

Unité Centraleprocesseur

commande

traitement

Entrée

Sortie

Périphériques

Autresmémoire

vive et morte


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Une définition

Un Système d’Exploitation (SE) ou Operating System (OS) en Anglais est un programme informatique qui assure l’interface entre le matériel et les applications de l’utilisateur


4

Les éléments du système

• un noyau

• des bibliothèques

• des outils ou services système


5

Les fonctionnalités du noyau

• gestion des entrées/sorties ou périphériques (pilotes)

• gestion du système de fichiers• gestion de la mémoire (utilisateur et système)• gestion des processus en multitâche

attribution de la mémoire vive et virtuelle ordonnancement synchronisation et communication


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Les fonctionnalités du noyau

• gestion multi-utilisateurs (droits)• implantation multi-plateformes (Intel,

SPARC, MIPS, PowerPC, PalmPilot …)• gestion des architectures multiprocesseurs • mise a disposition d’une interface utilisateur

(machine virtuelle)• gestion des protocoles réseau


7

Pour résumer les fonctions du noyau

• Une machine virtuelle

Vision au niveau utilisateur

• Un gestionnaire de ressources

Vision au niveau matériel


8

Architecture

Voir le fichier Architecture générale


9

Architecture Windows

Voir le fichier Architecture NT


10

Architecture Unix

Voir le fichier Architecture Unix


11

Les caractéristiques

• multitâches (processus et threads)

coopératif

préemptif (ordonnanceur)

temps partagé• multi-utilisateurs• temps réel• embarqué

PDA (Personal Digital Assistants)


12

Typologie des systèmes

Système Codage Multi-utilisateurs

Multi

tâches

DOS 16 bits non non

Windows95/98

32 bits non coopératif

WindowsNT/2000

32 bits oui préemptif


13

Typologie des systèmes

Système Codage Multi-utilisateurs

Multi

tâches

WindowsXP

32/64 bits oui préemptif

Unix/

Linux

32/64 bits oui préemptif

MAC/OS 32 bits oui préemptif


14

Problématique de développement (1)

• Les noyaux monolithiques

Toutes les fonctionnalités sont traitées au niveau du noyau

Évolution -> Modulaires

-> Multi plates-formes

Un exemple est Linux (>1.2)


15

Problématique de développement (2)

• Les micro-noyaux

On conserve dans le noyau les fonctions de base exclusivement (gestion mémoire, ordonnanceur, gestion de la communication entre processus, horloge et pilote d’affichage)

Évolution -> micro-noyau enrichi

-> micro-noyau hybride

Un exemple est Windows NT et XP et MAC OS X


16

Des exemples de systèmes

OS2 IBMOS 400 IBM (AS 400)Mac OS (Apple Macintosh)Microsoft WindowsUnix GNU/Linux (Debian, Red Hat, Ubuntu), FreeBSD AIX (IBM), HP-UX (HP), Solaris (SUN)VM, MVS (IBM), GCOS (Bull)Des exemples parmi plus de 350 existants


17

Cas particulier des systèmes répartis

• Ensemble d’ordinateurs reliés par un réseau

Applications

Logiciel médiateur (Middleware)

Système de communication

SE SE

Réseau des ordinateurs

Données

Messages

Processus/fichiers

bits


18

Les bibliothèques du système

Une bibliothèque est un ensemble de fonctions qui peuvent être utilisées dans un programme applicatif.

• bibliothèques de bas niveauE/S, accès aux fichiers, structures de données

• bibliothèques de haut niveaugraphique, traitement d’images


19

Les bibliothèques du système

• autres bibliothèques

mathématiques, icônes

Les bibliothèques sont accessibles aux programmeurs par des fonctions, c’est l’interface de programmation (API)


20

Les bibliothèques dynamiquesDLL

On utilise des bibliothèques dynamiques dont les codes des fonctions sont chargés au moment de l’exécution des programmes.

Sous Windows ce sont les fichiers .dll

Sous Unix ce sont les fichiers .so


21

Les étapes de la création d’un fichier exécutable ou applicatif

Fichier source

Fichier objet

COMPILATEUR

Fichierexécutable

Bibliothèques

Editionde liens


22

Processus et fichier exécutable

Fichier exécutable

Unité centrale

mémoire

processeur

Processus 1Processus 2


23

Le zones mémoires et le contexte d’un processus

Les zones mémoires et le contexte du processus

Données statiques

Code

Pile/tas

Mémoire centrale

Compteur ordinalPointeur de la plieRegistres générauxRessources utilisées

Vecteur d’interruptionVecteur d’état

Contexte d’exécution


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Processus et thread

• Les processus ont les zones mémoires et le contexte séparés

• Les threads ont les zones mémoires communes et une pile d’exécution différente. Un thread est une ressource d’un processus comme un espace disque ou une imprimante

PROCESSUS thread 1thread n


25

Les services du système

• Planifier les tâches

• Configurer les périphériques

• Gestion des utilisateurs

• Calculatrice, planning, audit, lecteur multimédia …


26

Les standards POSIX

POSIX (Portable Operating System Interface + X) est une famille de standards depuis 1988 par IEEE 1003

Dans 15 documents sont précisé :• Interface utilisateur et logicielle• La ligne de commande• Services de base• API pour les bibliothèques en particulier de

threading


27

FIN

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Documents