SYSTÈME D’EXPLOITATION I

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1 SYSTÈME D’EXPLOITATION I
SIF-1015

2 Contenu du cours 1 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d ’un système informatique Fonctionnalités de LINUX Rôles des SE Structures générales Développement sous LINUX/UNIX Environnement de travail LINUX et langage C Langage C sur LINUX (exemples de programmes) Utilitaire make LECTURES: Chapitres 1, 8 et 9 (Prog. LINUX) Chapitre 1 (OSC, Prog. système en C) Notes de cours (site ftp UQTR, répertoire Documentation)

3 Contenu du cours 1 Exemples en langage C http://mil08.uqtr.ca/~meunier
site ftp UQTR des notes de cours, répertoire Exemples accès au serveur Apache à partir du WWW ou UQTR, Pour changer votre mot de passe À partir du WWW ou UQTR, Voir guide de l’utilisateur des principales commandes UNIX quick_guide.txt sur le site ftp UQTR des notes de cours (répertoire Documentation)

4 Contenu du cours 1 Petit survol rapide de LINUX avec des commandes de l'environnement Linux Autre petit survol de linux Introduction à la programmation en C Révision des structures de données importantes (ex: liste simplement chaînée) ftp://ftp.uqtr.ca/pub/dmat/meunier/sif1015/Documentation/ Structures de données Élémentaires (b).ppt

5 Contenu du cours 1 Livre de référence en anglais (Mitchell)
Livre de référence en français (traduction du livre de Mitchell) Livre de référence en anglais (Mitchell)

6 Contenu du cours 1 Installation d’un client TELNET secure (ssh)
Télécharger le client ssh puTTY à partir du site: Installation d’un client WIN32 Télécharger le client WIN32 à partir du site ftp des notes de cours (UQTR): ftp://ftp.uqtr.ca/pub/dmat/meunier/sif1015/Documentation/NXFichier.zip

7 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Composantes de base d’un ordinateur (vue abstraite)

8 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Composantes de base d’un ordinateur (vue matérielle)

9 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Composantes de base d’un ordinateur (vue matérielle)

10 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Cycle d’exécution d’un instruction

11 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion des interruptions Types d’interruption

12 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion des interruptions (Cycle d’exécution d’un instruction)

13 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion des interruptions (Exemple: I/O)

14 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion des interruptions (Exemple: I/O) Exécution d’un programme avec ou sans interruption

15 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion des interruptions Séquence de changements de contrôle d’un programme lors d’interruptions

16 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion de la mémoire Hiérarchie de la mémoire

17 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion de la mémoire Hiérarchie de la mémoire

18 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Gestion de la mémoire Mémoire cache et RAM

19 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Fonctionnement des systèmes modernes Organisation Générale

20 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect matériel) Fonctionnement des systèmes modernes Architecture Symmetric Multi Programming

21 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect logiciel)

22 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect logiciel)

23 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Organisation d’un système informatique (Aspect logiciel) Modes d’exécution: Utilisateur (USER), Noyau (KERNEL)

24 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Fonctionnalités d’un système d’exploitation Gestionnaire de ressources matérielles

25 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Architecture de LINUX (voir

26 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Architecture de LINUX

27 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Fonctionnalités de LINUX LINUX est une implantation d ’UNIX respectant les spécifications POSIX (Portable Operating System Interface), normes IEEE pour la standardisation du code source. LINUX possède aussi des extensions du SYSTEM V et BSD d ’UNIX.

28 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Fonctionnalités de LINUX Multi-tâches, multi-processeurs: exécution de plusieurs programmes en même temps sur un ou plusieurs processeurs Multi-plate-formes Multi-utilisateurs Support des communications inter-processus (tubes, IPC, socket) Gestion des signaux Gestion des terminaux POSIX, pseudo-terminaux, contrôle de processus Support de périphériques (carte de son, graphiques, réseaux, SCSI) Buffer cache: tampon mémoire des I/O par bloc des processus Gestion de la mémoire (paging) Librairie partagée Système de fichiers: partition LINUX avec le système de fichier EXT2 (EXT3) Support réseaux (TCP/IP)

29 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE Offrir une machine virtuelle: Le SE s’exécute sur une machine physique qui possède une interface de programmation de bas niveau, des abstractions de haut niveaux, une interface de programmation et d’utilisation évoluée. Standardisation de l’interface d’utilisation et de programmation donc d ’utilisation facile sur d’autres architectures.

30 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Un SE fournit des services aux programmes usagers Services accessibles par des appels systèmes (system calls) Appel système équivalent à un appel à une procédure quand il apparaît dans un programme MAIS transfert au SE lors de l’exécution SYSTEM CALLS définissent les services et servent d’interface Accès aux services par l’appel de routines SE

31 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Vue des services offerts par un SE

32 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Exemple d’appel système (open())

33 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Programme en C et appel système

34 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Types d’appels système (Windows/UNIX)

35 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur Multi-tâches: plusieurs processus s ’exécute en même temps (ex: lancement d ’une impression, formattage d ’une dis-quette, envoi/réception d ’un mail peuvent s ’exécuter en même temps) Le SE coordonne les processus par un système d ’ordonnan-cement qui permet de donner le processeur tour à tour à chacun des processus

36 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur (Multi-tâches)

37 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur (Multi-tâches)

38 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur (traitement concurrent) Le SE partage le processeur unique entre les multiples programmes (multiprogramming, multitasking, timesharing) Le SE alloue le CPU à chaque processus tour à tour

39 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur Distinction entre programme et processus Nous voyons un programme comme une séquence d’instructions s’exécutant sans interruptions Dans un environnement concurrent, plusieurs processus peuvent s’exécuter Le CPU est partagé par les processus Des processus peuvent exécuter le même programme et parfois les mêmes instructions Un appel de procédure normale ne retourne que lorsque la procédure est terminée Plusieurs processus peuvent exécuter le même code simultanément Le stockage des variables locales et des arguments de procédures est propre à chaque processus

40 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur (Distinction entre programme et processus)

41 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Partage du processeur Partage de la mémoire Chaque processus possède son ensemble de variables locales, de paramètres formels et d’appels de procédure MAIS peuvent aussi partager des variables globales Comment gérer le partage des variables globales? Par la synchronisation ou l ’exclusion mutuelle Synchronisation Deux processus qui échangent des informations ordonnées doivent communiquer en synchronisme. Les sémaphores permettent la synchronisation des processus Exclusion mutuelle Plusieurs processus qui coopèrent sont dit en exclusion mutuelle si un seul d’entre eux a accès à une ressource à un temps donné Pour protéger l’accès aux éléments d’une liste liée nous devons protéger et rendre exclusif l’accès à chaque élément

42 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Gestion mémoire Le SE doit gérer la mémoire physique de l’ordinateur Avec de la mémoire physique restreinte, le SE utilise le disque comme mémoire auxiliaire (SWAP) Le SE doit aussi protéger les zones de mémoires allouées aux processus Le SE doit gérer l’ensemble de la mémoire (RAM et disque) en utilisant le concept de mémoire virtuelle

43 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Gestion mémoire (Mémoire virtuelle)

44 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Gestion mémoire (Mémoire virtuelle)

45 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Gestion de ressources Le SE offre au processus une interface permettant de partager les ressources (disques, imprimantes, etc.) de la machine Le SE maintient des listes de ressources disponibles et en cours d ’utilisation, ce qui permet de les attribuer aux processus qui en ont besoin

46 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Gestion de ressources Éléments importants d’un SE pour la gestion des ressources (CPU: séquencement, dispositifs d’I/O)

47 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Rôles d’un SE: Communication Gestion des évènements provenant soit du matériel (interrup-tions), soit des applications (appels système). Le SE traite ces événements et les acheminent aux processus concernés Le SE met en communication plusieurs processus sur la même machine ou distants qui peuvent échanger des informations, communiquer ensembles, se synchroniser (signaux, IPC, tubes, sockets)

48 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Structures générales: Noyau du système UNIX Appels système: opérations exécutées en mode noyau Système de fichiers: I/O sur les périphériques Buffer cache: tampon pour I/O par bloc Gestionnaire de périphériques: gestion de bas niveau des disques, des imprimantes etc. Gestion réseau: protocoles de communication réseau Interface avec la machine: code (assembleur) d ’accès bas niveau au matériel de la machine

49 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Structures générales: Noyau du système UNIX Centre du noyau: Gestion des processus (création, duplication, destruction) Ordonnancement Signaux Gestion de mémoire (physique et virtuelle)

50 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Structures générales: Noyau du système UNIX

51 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Structures générales: Noyau du système UNIX traditionnel

52 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Structures générales: Noyau du système UNIX plus récent

53 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Structures générales:

54 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Autres SE: Architectures Mac OS X, IOS, SE sur les Iphone, Ipad, Ipod Touch

55 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Autres SE: Architectures Google Android (Tablette Iconia Acer, Galaxy Tab Samsung, Tablette Xoom Motorola, etc)

56 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Autres SE: Architectures Google Android (Tablette Iconia Acer, Galaxy Tab Samsung, Tablette Xoom Motorola, etc)

57 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Autres SE: Architectures Windows Phone 7

58 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Autres SE: Architectures Windows 2000

59 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Autres SE: Architectures Windows XP kernel32.dll user32.dll gdi32.dll

60 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Développement sous LINUX Phases de la compilation

61 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Développement sous LINUX Avec les distributions de LINUX, gcc permet d ’enchaîner les phases de la compilation d ’un programme Options de gcc: -c: générer que le code objet -o NOM_FICHIER: générer un fichier exécutable -I REPERT: répertoire ou cpp charge les fichiers en-tête -L REPERT: répertoire ou ld charge les bibliothèques -l BIBLIOTHEQUE: inclusion d ’une bibliothèque lors de l ’édition des liens Make: outil de compilation de projets Permet la compilation séparée des fichiers sources Permet la compilation des fichiers sources modifiés Permet de générer des fichiers exécutables

62 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Le langage C est utilisé comme langage de programmation de base pour le cours Exemples de programmes en C (serveur Apache: mil08/~meunier/public_html/exemples/exemples_meteo) Images utilisées dans les exemples

63 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Étapes de segmentation d’une image pour la détection des perturbations Lire l’image source dans un vecteur Créer le vecteur contenant l’image résultante Traiter l’image source de façon à détecter les perturbations Écrire l’image résultante Libérer la mémoire

64 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Image source

65 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Image résultante possible

66 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Diagramme de structure argc argv detecter_perturbation_MAIN_VEC imageS imageD h l si ss imageS imageD argv h l argv imageD h l argv h l detecter_perturbation_VEC liberer_memoire_VEC lire_image_source_VEC ecrire_image_destination_VEC creer_image_destination_VEC

67 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Rappel sur les pointeurs ptr char *ptr; char car; ptr = (unsigned char *) malloc(8); car = ptr[1]; car = *(ptr+1);

68 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Rappel sur les pointeurs et liste simplement liée (voir chapitre 10 A book on C) ptr NULL struct pixel{ unsigned char ng; struct pixel *suivant; }; struct pixel p0, p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7; Création de 8 objets struct pixel en mémoire

69 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Rappel sur les pointeurs et liste simplement liée struct pixel *ptr; ptr = &p0; p0.ng = 2; // ptr->ng = 2; p0.suivant = &p1; ptr p0 ptr p0 2 ptr p0 p1 2 ptr

70 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Rappel sur les pointeurs et liste simplement liée p0 p1 p2 p1.suivant = &p2; p2.suivant = &p3; p3.suivant = &p4; p4.suivant = &p5; p5.suivant = &p6; p6.suivant = &p7; p7.suivant = NULL; 2 ptr p0 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 ptr NULL

71 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Rappel sur les pointeurs ptr 1 2 3 4 5

72 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Rappel sur les pointeurs char **ptr; /* *ptr[] */ char *ptr_char; /* ptr_char[] */ char car; ptr = (unsigned char **) malloc(sizeof(unsigned char *) * 6); ptr [1] = (unsigned char *) malloc(sizeof(unsigned char) * 8); ptr_char = ptr [1]; /* = *(ptr+1); */ car = ptr [1] [1]; /* = *(*(ptr+1)+1); */ car = ptr_char [1]; /* = *(ptr_char+1); */

73 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Programme principal (detecter_perturbation_MAIN_VEC) /* LA CONDITIONNELLE */ if(argc == NBARG) { /* CONDITION VRAIE */ h = atoi(argv[3]); /* CONVERTION DE TYPE */ } else /* CONDITION FAUSSE */ printf(“\n Nombre …..”); exit(1); /* SORTIR DU PROGRAMME */

74 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Programme principal (detecter_perturbation_MAIN_VEC)

75 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Fonction lire_image_source_VEC() /* OUVERTURE, LECTURE ET FERMETURE DE FICHIER */ FILE *fp1; fp1 = fopen(argv[1],“r”); fread(vec,sizeof(unsigned char),h*l,fp1); fclose(fp1); /* RETOURNER LE POINTEUR SUR L’IMAGE */ return(vec);

76 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Fonction lire_image_source_VEC()

77 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Fonction lire_image_source_VEC() Tableau logique 1 2 3 4 5 1 Vecteur physique

78 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Accès à un emplacement d’un tableau stocké dans un vecteur int i,j; unsigned char pixel; i = j = 1; pixel = vec[i*8+j]; /* i est le numéro de rangée et j celui de la colonne */

79 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Procédure detection_perturbation_VEC() /* LA BOUCLE POUR */ for(i=0;i<h*l;i++) { }

80 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Procédure detection_perturbation_VEC()

81 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Procédure ecrire_image_destination_VEC() /* OUVERTURE, ECRITURE ET FERMETURE DE FICHIER */ FILE *fp1; fp1 = fopen(argv[2],“w”); fwrite(imageD,sizeof(unsigned char),h*l,fp1); fclose(fp1);

82 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Procédure ecrire_image_destination_VEC()

83 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Procédure liberer_memoire_VEC() /* LIBERER LA MEMOIRE */ free(imageS);

84 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Procédure liberer_memoire_VEC()

85 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Fichier traitement.h Contient les constantes (ex: NBARG) Et les prototypes des en-têtes de fonctions et procédures

86 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Utilitaire make Permet la compilation séparée des procédures et fonctions Permet la création de librairies Permet de créer un fichier exécutable Utilitaire make (utilisation) Éditer le fichier Makefile dans le répertoire où sont les sources Pour lancer l’utilitaire make taper make

87 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Utilitaire make Référence: ftp://ftp-developpez.com/gl/tutoriel/outil/makefile/Makefile.pdf Utilitaire make (exemple d’utilisation)

88 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Utilitaire make (exemple d’utilisation) Format des énoncés dans le fichier makefile

89 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Fichier Makefile

90 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Utilitaire d’affichage d’images Convertir les images .raw en images .pgm rawtopgm g8ir_ raw > r.pgm Affichage des images xv r.pgm Ou Taper gimp ce qui ouvrira un logiciel de manipulation d’images et sélectionner l’image r.pgm

91 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Exemple d ’utilisation du programme Nom du fichier exécutable: detecter_perturbation_MAIN_VEC argument 1: g8ir_ raw (image source) argument 2: g8ir_080198_SEG.raw (image destination) argument 3: 740 (nombre de ligne de l ’image) argument 4: 842 (nombre de colonnes de l ’image) argument 5: 190 (borne inférieure de l ’intervalle des valeurs de niveaux de gris) argument 6: 195 (borne supérieure de l ’intervalle des valeurs de niveaux de gris)

92 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Exemple d ’utilisation du programme g8ir_ raw

93 Introduction aux systèmes d’exploitation (SE)
Environnement de travail LINUX et langage C Exemple d ’utilisation du programme g8ir_080198_SEG_190_195.raw