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Système dexploitation dun ordinateur Comment lexpliquer ? Lessentiel à savoir... PCI DEUG Sciences 2001-2002 Alain Mille UFR dInformatique UCBL.

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1 Système dexploitation dun ordinateur Comment lexpliquer ? Lessentiel à savoir... PCI DEUG Sciences Alain Mille UFR dInformatique UCBL

2 2 Système dexploitation ? Définition : lensemble des logiciels qui permettent « dexploiter » lordinateur = lensemble des logiciels offrant les services de base (gestion du matériel, du réseau, etc.) + lensemble des logiciels offrant des services généraux (gestionnaire de fichiers, administration de ressources, etc.) Introduction

3 3 Modèle en couches Introduction Matériel Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus Interface humain Applications et servicesSystème de Gestion des Objets Systèmes

4 4 Interface humain (1) Les différents environnements permettant à lutilisateur dinteragir avec le système informatique. Cest lui qui permet datteindre les services et les applications disponibles sur le système informatique. Linterface humain a tendance à se standardiser autour de quelques conventions graphiques, mais linterface textuel permet datteindre lensemble des commandes disponibles. Introduction Interface humain Illustrations Interfaces humains

5 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 leffet de monopole (situation de microsoft explorer par exemple). Introduction Interface humain Interfaces humains

6 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. Introduction Interface humain Applications et services Applications et services Interfaces humains

7 7 Applications et Services (2) Installation dune application –lensemble des fichiers nécessaires sont rassemblés sur un CD ou sur un site disponible sur Internet,CD –un logiciel dinstallation (setup, install,...) permet de copier sur une zone disque les fichiers concernés (codes exécutables, données, exemples, aides, etc) et « enregistre » lapplication sur la machine cible (un poste client ou un serveur). –les icônes, les menus, les commandes permettant de lancer lapplication sont mis à disposition. Introduction Interface humain Applications et services Applications et services Interfaces humains

8 8 Applications et Services (1) Les services sont des programmes lancés automatiquement ou manuellement et qui restent disponibles en permanence Les services nont en général pas dinterface humain très voyant (parfois une icône donnant létat du service) Introduction Interface humain Applications et services Service de FAX démarré Service de protection antivirus démarré Applications et services Interfaces humains

9 9 Les services sont soit « réveillés » à intervalles réguliers ou sur apparition dun événement quils 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 dexploitation. Applications et Services (2) Introduction Interface humain Applications et services Illustration Applications et services Interfaces humains

10 10 Système de gestion des objets systèmes Un objet système est une entité « persistante », portant un nom et possédant des propriétés que lon 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... Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Gestion des Fichiers Applications et services Interfaces humains

11 11 Fichiers et « Système » de Gestion de Fichiers Un fichier est un « objet » permanent du système dexploitation contenant une « séquence » doctets. 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 Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système

12 12 Applications gestionnaires de fichier Le gestionnaire de fichiers est une APPLICATION permettant à lutilisateur de manipuler les fichiers en tant quobjets du système Il peut donc y avoir plusieurs applications différentes pour gérer les fichiers –gestionnaire simplegestionnaire simple –type explorateurtype explorateur Gestion des Fichiers Applications et services Interfaces humains Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système

13 13 Gestion physique des unités de disque (1) Une unité de disques de blocs de 512 octets = octets (8 giga octets) Gestion des Fichiers Applications et services Interfaces humains Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système

14 14 Gestion physique des unités de disque (2) : découpage en volumes Le disque physique est découpé en 4 volumes logiques 1,2, 3 et 4 de blocs chacun. Volume 1 Volume 2 Volume 3 Volume 4 Gestion des Fichiers Applications et services Interfaces humains Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Illustration

15 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 lespace, 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 Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système

16 16 Les propriétés des fichiers nom (protocole de nommage dépendant du système dexploitation) propriétaire (compte propriétaire) dates de création, accès, mise-à-jour,... autorisations dexploitation 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 Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système

17 17 Structure interne dun fichier Gestion des Fichiers Applications et services Interfaces humains Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Bloc 1 Bloc 2 Bloc 3 Bloc 4 Bloc 5 En-tête de fichier (type, nombre doctets dinformation, etc.) ascii, binaire,... Dès sa création un fichier occupe au moins un bloc et son en-tête est créée. Il est pourtant vide (0 octets). Les blocs sont alloués quand nécessaires.

18 18 Comptes utilisateurs et administration des comptes Un compte utilisateur est une entité mémorisant les caractéristiques dun utilisateur du point de vue dun système dexploitation, et notamment : –un identificateur (login) –un mot de passe (passwd) –lappartenance à un groupe –des droits particuliers (ou des interdictions!) –un « profil » denvironnement répertoire par défaut « bureau » etc. –etc.s Gestion des Fichiers Applications et services Interfaces humains Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Illustrations

19 19 Le noyau dun système dexploitation Le noyau dun système dexploitation 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 Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau du système Matériel Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus Interface humain Applications et services Système de Gestion des Objets Systèmes

20 20 Gestion de la mémoire (1) Chaque programme qui sexécute doit être présent en mémoire accompagné des données sur lesquelles il travaille A chaque fois quun 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 dun mécanisme de mémoire virtuelle Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau du système Mémoire Matériel Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus Interface humain Applications et services Système de Gestion des Objets Systèmes

21 21 Gestion de la mémoire (2) Notion de mémoire virtuelle ?? Comment faire pour donner plus de mémoire quil nen existe vraiment physiquement ? Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau du système Mémoire Matériel Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus Interface humain Applications et services Système de Gestion des Objets Systèmes

22 22 Gestion de la mémoire (3) Notion de mémoire virtuelle Lespace mémoire est découpé en pages. Seules les pages nécessaires sont en mémoire physique. Les autres pages sont copiées dans une zone du disque. Elles seront échangées (swapped) au besoin. Zone déchange (swap) Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau du système Mémoire Matériel Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus Interface humain Applications et services Système de Gestion des Objets Systèmes Illustration

23 23 Gestion des processus Un processus est un programme « en train » de sexécuter Une application est constituée dau moins un processus A tout moment, un seul processus sexécute réellement Un programme « ordonnanceur » sexécute à intervalles réguliers (ordre 100 ms) et à chaque entrée-sortie pour décider quel sera le processus suivant qui sexécutera. Apparemment, tous les processus sexécutent en parallèle donc... Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau 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 24 Gestion des entrées-sorties (1) Quand un processus dun 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 léchange (comme on la vu dans le cours sur le fonctionnement interne de lordinateur) sont rassemblées dans des codes que lon appelle des PILOTES (ou DRIVERS) dentrée-sortie. Ces PILOTES sont des composants indispensables du système dexploitation Ils doivent être INSTALLES pour exploiter un dispositif dentrée-sortie (en général un périphérique) Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau 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 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 –dimprimantes, –de scanners avec des options, –de systèmes vidéo, –etc. Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau 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 26 Conclusion Un système dexploitation structuré en couches les plus indépendantes possibles Une couche utilise les services des couches inférieures pour réaliser ses fonctions Seul le noyau du système dexploitation est complètement lié au matériel interne de lordinateur Nécessité dinstaller correctement les composants du noyau (pilotes en particulier) pour que les périphériques soient pleinement fonctionnels Introduction Interface humain Applications et services Gestion des objets du système Noyau du système Mémoire Processus Entrées-Sorties Conclusion Matériel Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus Interface humain Applications et services Système de Gestion des Objets Systèmes

27 27 Interface graphique (ms-windows nt/4) Explorateur de fichier Icône pour atteindre une application ou un service Annexe 1 Interface texte

28 28 Interface Texte (MS-DOS) Invitation de commande La commande est « tapée » au clavier lexécution de la commande produit laffichage de ce texte Annexe 1

29 29 Exemple décran dinstallation Annexe 2

30 30 Exemple de contenu de disque dinstallation avec lancement automatique Paramétrage de lancement automatique de linstallation Annexe 2

31 31 Exemple de contenu avec install programme dinstallation fichiers « compressés » Annexe 2

32 32 Interface dinstallation dapplication (détail) Annexe 2 saffiche en général en plein écran pour éviter que dautres programmes perturbent linstallation Des boites de dialogues permettent de suivre la progression de linstallation

33 33 Installer/Désinstaller des applications Annexe 2 Applications installées

34 34 Applications en cours dexécution Annexe 2 Explorateur du poste de travail Gestionnaire de fichiers Gestionnaires de fichiers

35 35 Quelques services ms-windows Annexe 3

36 36 Ajouter/supprimer des services réseau Annexe 3

37 37 Fenêtre dun gestionnaire simple de fichier Annexe 4

38 38 Fenêtre dun explorateur dobjets systèmes (dont les fichiers) Annexe 4

39 39 Un exemple de découpage en volumes (Windows-NT4) Volumes logiques Annexe 4-bis Unités physiques

40 40 Illustration de la gestion dun volume (un volume « système »)(1 - état initial) Programmes damorçage (boot) Bloc de tête de cartographie Bloc de tête répertoire (racine) les blocs verts sont « libres » Annexe 5

41 41 Illustration de la gestion dun volume (un volume « système »)(2 - début) les blocs verts sont « libres » les blocs bleus sont occupés par des fichiers Annexe 5

42 42 Illustration de la gestion dun volume (un volume « système »)(3 - en général) les blocs verts sont « libres » les blocs bleus sont occupés par des fichiers les blocs noirs sont défectueux Annexe 5

43 43 Fenêtre daffichage de propriétés de fichier Annexe 5

44 44 Application dadministration de comptes Annexe 6

45 45 Un compte utilisateur Annexe 6

46 46 Un profil denvironnement Annexe 6

47 47 Un instantané de lutilisation mémoire Annexe 7 Taille physique Utilisé pour accélérer les échanges disques Taille allouée Taille virtuelle

48 48 Les processus en cours (1) Annexe 8

49 49 Les processus en cours (2) Annexe 8

50 50 Les processus en cours (3) Annexe 8

51 51 Pilotes mémoires de masse Annexe 9

52 52 Pilotes mémoires de masse Annexe 9

53 53 Pilotes périphériques audiovisuels Annexe 9


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