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Cours des systèmes d’exploitation Filière SMI(S4) 1 Aicha KERFALI Année univers

Cours des systèmes d’exploitation Filière SMI(S4) 1 Aicha KERFALI Année universitaire 2013/2014 INTRODUCTION Un système informatique est constitué du matériel est du logiciel. Son objectif est de permettre le traitement automatique de l’information. Les programmes d’application accèdent au matériel à travers différentes couches logicielles. Le système d’exploitation constitue la couche intermédiaire entre le matériel et les programmes d’application. Le programme « système d'exploitation » est le programme fondamental des programmes systèmes. Il contrôle l’exécution des programmes d’application et agit comme une interface entre l’utilisateur et le matériel. Il vise essentiellement deux objectifs: Système informatique Du matériel Du logiciel Les programmes système Les programmes d’application Outils de développement et d’exécution de programmes Système d’exploitation compilateurs Éditeurs Interpréteur Cours des systèmes d’exploitation Filière SMI(S4) 2 Aicha KERFALI Année universitaire 2013/2014  Ergonomie: il facilite l’utilisation d’un ordinateur  Efficacité: il permet d’utiliser efficacement les ressources d’un ordinateur Rôles du système d'exploitation Les rôles du système d'exploitation sont divers :  Gestion du processeur : le système d'exploitation est chargé de gérer l'allocation du processeur entre les différents programmes grâce à un algorithme d'ordonnancement. Le type d'ordonnanceur est totalement dépendant du système d'exploitation, en fonction de l'objectif visé.  Gestion de la mémoire : le système d'exploitation est chargé de gérer l'espace mémoire alloué à chaque application et, le cas échéant, à chaque usager. En cas d'insuffisance de mémoire physique, le système d'exploitation peut créer une zone mémoire sur le disque dur, appelée «mémoire virtuelle». La mémoire virtuelle permet de faire fonctionner des applications nécessitant plus de mémoire qu'il n'y a de mémoire vive disponible sur le système. En contrepartie cette mémoire est beaucoup plus lente.  Gestion des entrées/sorties : le système d'exploitation permet d'unifier et de contrôler l'accès des programmes aux ressources matérielles par l'intermédiaire des pilotes (appelés également gestionnaires de périphériques ou gestionnaires d'entrée/sortie).  Gestion de l'exécution des applications : le système d'exploitation est chargé de la bonne exécution des applications en leur affectant les ressources nécessaires à leur bon fonctionnement. Il permet à ce titre de «tuer» une application ne répondant plus correctement.  Gestion des droits : le système d'exploitation est chargé de la sécurité liée à l'exécution des programmes en garantissant que les ressources ne sont utilisées que par les programmes et utilisateurs possédant les droits adéquats.  Gestion des fichiers : le système d'exploitation gère la lecture et l'écriture dans le système de fichiers et les droits d'accès aux fichiers par les utilisateurs et les applications. Composants du système d'exploitation Le système d'exploitation est composé d'un ensemble de logiciels permettant de gérer les interactions avec le matériel. Parmi cet ensemble de logiciels on distingue généralement les éléments suivants :  Le noyau (en anglais kernel) représentant les fonctions fondamentales du système d'exploitation telles que la gestion de la mémoire, des processus, des fichiers, des entrées-sorties principales, et des fonctionnalités de communication.  L'interpréteur de commande (en anglais shell, traduisez «coquille» par opposition au noyau) permettant la communication avec le système d'exploitation par l'intermédiaire d'un langage de commandes, afin de permettre à l'utilisateur de piloter les périphériques en ignorant tout des caractéristiques du matériel qu'il utilise, de la gestion des adresses physiques, etc. . II. Les différentes classes de systèmes d'exploitation Les systèmes d’exploitation peuvent être classés en plusieurs classes. Ces classes diffèrent les unes des autres suivant les points suivants : Selon les service rendus mono/multi-taches un système multi-tâches peut exécuter plusieurs processus simultanément. C’est le cas d’UNIX, Windows XP,… mono/multi-utilisateurs un système Multi-utilisateurs peut gérer plusieurs utilisateurs utilisant simultanément les mêmes ressources matérielles. C'est le cas d'UNIX, windows XP Selon leur architecture • Systèmes centralisés o L'ensemble du système est entièrement présent sur la machine considérée. o Le système ne gère que les ressources de la machine sur laquelle il est présent. Cours des systèmes d’exploitation Filière SMI(S4) 3 Aicha KERFALI Année universitaire 2013/2014 • Systèmes répartis (distributed systems) o Les différentes abstractions du système sont réparties sur un ensemble de machines. o Le système d'exploitation réparti apparaît aux yeux de ses utilisateurs comme une machine virtuelle monoprocesseur même lorsque cela n'est pas le cas. o Avec un système réparti, l'utilisateur n'a pas à se soucier de la localisation des ressources. Quand il lance un programme, il n'a pas à connaître le nom de la machine qui l'exécutera. Selon leur capacité à évoluer • Systèmes fermés o Extensibilité réduite : Quand on veut rajouter des fonctionnalités à un système fermé, il faut remettre en cause sa conception. o Il n'y a aucun ou peu d'échange possible avec d'autres systèmes de type différent, voir même avec des types identiques. • Systèmes ouverts o Extensibilité accrue : Il est possible de rajouter des fonctionnalités sans avoir à repenser le système et même sans avoir à l'arrêter sur une machine. Selon l'architecture matérielle qui les supporte • système monoprocesseur (temps partagé ou multiprogrammation) : o Ressource processeur unique : Il a fallu développer un mécanisme de gestion des processus pour offrir un (pseudo) parallélisme à l’utilisateur. • Systèmes multiprocesseurs o Le multiprocessing est une technique consistant à faire fonctionner plusieurs processeurs en parallèle afin d'obtenir une puissance de calcul plus importante que celle obtenue avec un processeur. o On appelle SMP (Symmetric Multiprocessing ou Symmetric Multiprocessor) une architecture dans laquelle tous les processeurs accèdent à un espace mémoire partagé. o Architecture à mémoire distribue : Ce sont des architectures où chaque processeur possède sa propre mémoire locale ; o Architecture mixte Ce sont des architectures à différents niveaux de mémoire (commune et privée). o Un système multiprocesseur doit donc être capable de gérer le partage de la mémoire et les communications entre les différents processeurs et distribuer la charge de travail. Cas particuliers Systèmes embarqués Les systèmes embarqués sont des systèmes d'exploitation prévus pour fonctionner sur des machines de petite taille, telles que des PDA (personal digital assistants ou en français assistants numériques personnels) ou des appareils électroniques autonomes (sondes spatiales, robot, ordinateur de bord de véhicule, etc.), possédant une autonomie réduite. Ainsi, une caractéristique essentielle des systèmes embarqués est leur gestion avancée de l'énergie et leur capacité à fonctionner avec des ressources limitées. Les principaux systèmes embarqués «grand public» pour assistants numériques personnels sont :  PalmOS  Windows CE / Windows Mobile / Window Smartphone Systèmes temps-réel Ce sont des systèmes pour lesquels l'exécution des programmes est soumise à des contraintes temporelles. Les résultats de l'exécution d'un programme n'est plus valide au delà d'un certain temps connu et déterminé à l'avance. Les systèmes à transaction : Gèrent des bases de données de grande taille. La mise à jour de la base est réalisée par des transactions Cours des systèmes d’exploitation Filière SMI(S4) 4 Aicha KERFALI Année universitaire 2013/2014 Exemples de systèmes d'exploitation On distingue plusieurs types de systèmes d'exploitation, selon qu'ils sont capables de gérer simultanément des informations d'une longueur de 16 bits, 32 bits, 64 bits ou plus. Système Codage Mono-utilisateur Multi-utilisateur Mono-tâche Multitâche DOS 16 bits X X Windows95/98/Me 32 bits X X WindowsNT/2000 32 bits X X WindowsXP 32/64 bits X X Windows7 32/64 bits X X X Unix / Linux 32/64 bits X X MAC/OS X 32 bits X X VMS 32 bits X X Cours des systèmes d’exploitation Filière SMI(S4) 5 Aicha KERFALI Année universitaire 2013/2014 Chapitre1 : Le système d’exploitation UNIX I-INTRODUCTION Le cours des systèmes d’exploitation va s’intéresser à l'étude des systèmes d'exploitation en général et plus précisément aux familles UNIX. Dans ce chapitre nous allons voir comment un utilisateur peut utiliser les services fournis par le système d'exploitation au niveau de ses applications. La mise en œuvre de ses services fait l'objet d'un autre chapitre. Pourquoi UNIX Pourquoi ce choix d’Unix comme sujet d'étude pour le cours ?  LE PRIX  La disponibilité des sources  De grande ressource bibliographique Caractéristiques du système  Écrit dans un langage de haut niveau : C;  Une interface simple et puissante : les shells, qui fournissent des services de haut niveau ;  Des primitives puissantes qui permettent de simplifier l'écriture des programmes ;  Un système de fichier hiérarchique qui permet une maintenance simple et une implémentation efficace ;  Un format générique pour les fichiers; le flot d’octets qui simplifie l'écriture des programmes ;  Il cache complètement l’architecture des machines aux utilisateurs,  Il fournit une interface simple aux périphériques .  Il permet le parallélisme car il : ◦ est multitâches et multiutilisateurs ◦ est multiprocesseurs : sur les ordinateurs multiprocesseurs un programme peut être exécuté sur plusieurs processeurs. ◦ Permet la communication entre tâches : plusieurs moyen de communication entre les processus utilisateurs : pipe, signaux, socket …. L’architecture du système L’architecture globale d’UNIX est une architecture par couches (coquilles) successives comme le montre la figure 1.1. Les utilisateurs ordinaires communiquent avec la couche la plus évolué celle des applications (en générale aujourd’hui associé avec une interface graphique). Le programmeur lui va en fonction de ses besoins utiliser des couches de plus en plus profondes, plus précises mais plus difficiles à utiliser Chaque uploads/Management/ cours-sys.pdf