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Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 40 3SIQ 3ème Année Systèmes Inf

Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 40 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 1/9 Objectifs : • Comprendre les concepts de base des systèmes d’exploitation centralisé, leur structure et leur fonctionnement • Maîtriser leur utilisation grâce aux travaux pratiques Chapitre 1 : Les mécanismes de base 1.1.Rappels et définitions 1.2.Les interruptions Définitions Niveaux d'interruptions et priorité Masquage et inhibition des interruptions Schéma général d'un programme de traitement d'interruption Déroutements Appels au superviseur Exemples de systèmes d'interruptions • L'IBM 360/370 • Le Motorola MC68000 • L'Intel 80x86 Chapitre 2 : Les Entrées/Sorties Logiques 2.1. Rappels Périphériques d'entrées/sorties Les contrôleurs de périphériques Canal (ou unité d'échange) et Contrôleur DMA Les principaux modes de pilotages de périphériques (devices drivers) Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 41 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 2/9 2.2. Les périphériques virtuels (ou flots d'e/s) 2.3. Problèmes liés aux vitesses de traitement Tampons en mémoire principale Tampons sur mémoire secondaire: ou SPOOL (Simultaneous peripheral Operation On Line) Chapitre 3 : Les processus et l’ordonnancement 3.1. Introduction 3.2. Notion d'événement 3.3. Processus séquentiels (tâches) Définition d'un processus séquentiel Etats d'un processus Transitions d'un processus d'un état à un autre Bloc de contrôle d'un processus (PCB) Opérations sur les processus • Création d'un processus • Destruction de processus 3.4L'allocateur du processeur Les ordonnanceurs (Schedulers) • Ordonnanceur des travaux (Job scheduler ou long term- scheduler) • Ordonnanceur du processeur (CPU scheduler ou short term- scheduler) Critères de performance des algorithmes d'allocation du processeur Différentes stratégies d'allocation Algorithmes sans recyclage • Premier arrivé premier servi (FIFO), • Le plus court d’abord ( SJF: Shortest Job First) Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 42 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 3/9 Algorithmes avec réquisition (préemption) • Tourniquet (Round-robin) • Ordonnancement avec files multi-niveau • Ordonnancement avec files multi-niveaux avec recyclage Chapitre 4 : L’Exclusion mutuelle et la synchronisation 4.1.Relations entre processus Processus parallèles Différents types de processus parallèles 4.2.L'exclusion mutuelle Définitions Réalisation de l'exclusion mutuelle Hypothèses de travail (Dijkstra) Solutions logicielles: Utilisation de variables communes Solutions matérielles • Les interruptions, • L’instruction TAS, • L’instruction LOCK XCHG du 80x86 Les sémaphores de Dijkstra Implantation des primitives P et V 4.3.Synchronisation des processus Définition Expression des contraintes de synchronisation Spécification de la synchronisation Les problèmes-types Les techniques de synchronisation Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 43 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 4/9 Exemples • Allocateur de ressources • Le modèle des lecteurs/rédacteurs • Le rendez-vous Communication par variables communes • Définition • Schéma général du producteur-consommateur • Gestion des tampons Chapitre 5 : La Gestion de la mémoire 5.1. Introduction Gestionnaire de la mémoire Rappels (hiérarchie des mémoires, éditions de liens et chargement) 5.2. L’allocation contiguë de la mémoire principale Gestion de la mémoire dans les systèmes monoprogrammés Technique de va-et-vient (swapping) Les systèmes multiprogrammés • Gestion de la mémoire avec la technique des partitions fixes • Gestion de la mémoire avec la technique des partitions variables 5.3.La gestion de la mémoire virtuelle Introduction Adresses logiques et adresses physiques Espace d'adressage logique et espace d'adressage physique Les objectifs du concept de mémoire virtuelle La pagination Définition La pagination à un niveau La traduction des adresses virtuelles en adresses réelles Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 44 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 5/9 L’implantation de la table de pages La pagination à plusieurs niveaux La table de page inverse Le choix de la taille de page La mémoire associative Protection et partage des pages (code et des données) La segmentation Définition La traduction des adresses virtuelles en adresses réelles Implémentation de la table de segments Protection et partage de segments La fragmentation. Segmentation avec pagination Traduction d'une adresse virtuelle en adresse réelle Exemples • Machines Intel 80x86 • Système Linux • Système MULTICS(GE645) 5.4.La pagination à la demande Représentation des espaces virtuels et de l'espace physique des processus Représentation des espaces virtuels des processus Représentation de l'espace physique Détection et traitement d'un défaut de page Détection de défaut de page Traitement des défauts de page Les algorithmes de remplacement L'algorithme FIFO L'algorithme optimal (OPT ou MIN) Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 45 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 6/9 L'algorithme LRU (Least Recently Used) L'algorithme de seconde chance et l'algorithme de l'horloge L'algorithme LFU (ou NFU) : Least frequently used/moins fréquemment utilisée L'algorithme du vieillissement (Aging) L'algorithme NRU (Not recently used: non récemment utilisée) Chargement des programmes en mémoire centrale L'allocation des cases (pages réelles) Le remplacement global et le remplacement local Les algorithmes d'allocation L'écroulement (thrashing) d'un système multiprogrammé Propriété de localité et espace de travail(Working Set) Prévention de l'écroulement à l'aide du working set Mise en œuvre du modèle du working set La fréquence de défaut de page (PFF) Chapitre 6 : La gestion de la mémoire secondaire 6.1.Introduction Structure des disques Formatage des disques 6.2.La gestion des transferts disque (mémoire secondaire) L'optimisation du déplacement des têtes des disques à bras mobile • FCFS(First Come First Served) • SSTF (Shortest Seek Time First) • Scan (technique de l'ascenseur) et C-Scan (Circular Scan), • Look et C-Look • N-Step-SCAN et FSCAN Optimisation du délai de rotation (temps de latence) • Une file unique : FCFS • Une file par secteur : SATF (Shortest Acces Time Frist) ou Sector Queueing Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 46 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 7/9 6.3.Les caches disque 6.4.Les disques RAID (Redundant Arrays of Independent Disks) Le RAID de niveau 0 (RAID 0) ou stripping Le RAID de niveau 1 (RAID 1) ou mirroring Le RAID de niveau 2 (RAID 2) Le RAID de niveau 3 (RAID 3) Le RAID de niveau 4 (RAID 4) Le RAID de niveau 5 (RAID 5) Chapitre 7 : Les systèmes de gestion de fichiers 7.1. Introduction Définition : fichier, article, bloc, facteur de blocage, Bloc logique et bloc physique (enregistrement physique) Fonctions d'un système de gestion de fichiers (SGF). 7.2. Opérations sur les fichiers Création d'un fichier Ouverture d'un fichier Fermeture d'un fichier Destruction d'un fichier 7.3. Organisation des fichiers Organisation logique, organisation physique et mode d'accès L'organisation séquentielle L'organisation directe L'organisation séquentielle indexée à clé unique L'organisation séquentielle indexée à clés multiples 7.4. Les systèmes de fichiers Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 47 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 8/9 Descripteur de fichier Structure des répertoires • Répertoire à un niveau • Répertoire hiérarchisé ou à plusieurs niveaux • Exemples : Systèmes de fichiers FAT, NTFS et UNIX/LINUX 7.5. L’allocation de l'espace disque L'allocation contiguë L'allocation non contiguë • Taille des blocs • Représentation des blocs libres • Méthodes d'allocation non contiguë : Blocs chaînés, Tables d'index et fichier d'allocation • Exemples : Systèmes de fichiers FAT, NTFS et UNIX/LINUX 7.6. Sécurité et protection des fichiers La sécurité La protection Protection par le nom, Les mots de passe, Les matrices de contrôle d'accès, Contrôle d'accès par classe d'utilisateurs Exemples : Protection dans le système de fichiers NTFS Protection dans les systèmes de fichiers Unix et Linux Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 48 3SIQ 3ème Année Systèmes Informatiques SYSTEMES D'EXPLOITATION CODE : SYST3 9/9 Travaux Pratiques 1. Etude d’un système Unix (Linux) ; 2. TP sur la Gestion des processus Unix. 3. Un ou deux TP sur les thèmes suivants : • Système d’interruptions de l’Intel 80x86 • Réalisation d’un mini shell (unix) • Algorithmes de gestion mémoire. • Systèmes de gestion de fichiers Bibliographie • R. E. Bryant and D. R. O’Hallaron Computer System : A programmer’s perspective Prentice hall 2003 • S. Krakowiak Principes des systèmes d’exploitation des ordinateurs; Dunod 1985 • A. Silberschatz, P. B. Galvin et G. GAGNE Principes des systèmes d’exploitation, 7e édition Addison-Wesley 2005 • W. Stalling Operating Systems - Internals and Design Principles, 6th edition Prentice Hall 2006 • Andrew. S. Tanenbaum and Albert. S. Woodhull Operating Systems Design and Implementation, Third edition Prentice Hall 2006 Ecole nationale Supérieure d’Informatique (ESI) 49 3SIQ 3ème Année Systèmes d'Informatiques THEORIE DES LANGAGES CODE : THL3 1/3 Objectif : • Définir la notion de langage formel • Introduire la classification de Chomsky, Classer un langage dans la hiérarchie de Chomsky. • Montrer qu’un langage appartient à une classe déterminée • Montrer l’équivalence entre les grammaires régulières et les automates d’état finis • Montrer l’équivalence entre les grammaires algébriques et les automates à pile • Montrer l’importance des langages algébriques notamment dans la définition des langages de programmation • Définir les caractéristiques des automates à bornes linéaires • Montrer l’équivalence entre les grammaires à contexte lié et les automates à bornes linéaires • Définir les caractéristiques des machines de Turing et montrer l’équivalence entre les grammaires sans restrictions et les machines de Turing • Etudier le problème de l’arrêt de la machine de Turing Chapitre 1 : Rappels mathématiques 1.1. Relation, classe d'équivalence, uploads/Industriel/ programme-specialitesiq.pdf