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OS 2003-04, FPMs, Ch. 1 1 Informatique de Base Introduction aux Systèmes d'Exploitation Pierre Manneback Service d Informatique Faculté Polytechnique de.

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1 OS , FPMs, Ch. 1 1 Informatique de Base Introduction aux Systèmes d'Exploitation Pierre Manneback Service d Informatique Faculté Polytechnique de Mons (info)

2 OS , FPMs, Ch. 1 2 Concepts de base des O.S. Chapitre Qu'est-ce un O.S. ? 1.2. Histoire des O.S La jungle des O.S Composantes des O.S Les appels-systèmes

3 OS , FPMs, Ch Qu'est-ce qu'un O.S. ? C'est la couche logicielle indispensable entre le hardware et les programmes applicatifs C'est une machine étendue –Présentation à l'utilisateur d'une machine virtuelle –Masquage de la complexité technique C'est un gestionnaire de ressources –Allocation équitable du temps (CPU) et de l'espace (mémoire) entre les différents processus –Allocation équitable des autres ressources périphériques

4 OS , FPMs, Ch. 1 4 LO.S. est plus quune interface Beaucoup dutilisateurs ne voient que linterface (shell) Intégration de plus en plus forte actuellement entre les services (cfr Windows/Internet) Hardware Operating System LibrariesUtilities Interface

5 OS , FPMs, Ch. 1 5 Objectifs de lO.S. Utilisation efficace des ressources –Eviter les bouchons (bottlenecks) et les temps dattente –Partage optimal du CPU, mémoire, I/O Facilité dutilisation –Le client est roi Disponibilité, fiabilité, sécurité –les systèmes informatiques sont le cerveau de nombreuses entreprises A failed system can mean a failed company...

6 OS , FPMs, Ch. 1 6 vue abstraite d'un système informatique Un système informatique est composé de: –hardware –programmes systèmes –programmes d'applications

7 OS , FPMs, Ch Historique des OS

8 OS , FPMs, Ch. 1 8 Première génération OS Systèmes batch (par lots) simples mono-tâche et séquentiel (héritier: DOS) ComputeReadPrint ComputeReadPrint Gaspillage d utilisation CPU !

9 OS , FPMs, Ch. 1 9 Seconde génération OS Systèmes batch avec spooling (Simultaneous Peripheral Operations On- Line) lecture et écriture mieux, mais problème des longs jobs ComputeReadPrint ComputeReadPrint ComputeReadPrint

10 OS , FPMs, Ch Troisième génération OS 1965–1980 Introduction des concepts de temps partagé et dinteractivité avec les utilisateurs (premiers terminaux texte tty) systèmes multi-tâches, multi-utilisateurs nécessité dun ordonnanceur et de gestion de processus (priorités, tranches de temps) les premiers O.S. modernes, propriétaires (IBM, Dec,…) ou de domaine public (Unix) vers une gestion moins gaspilleuse des ressources

11 OS , FPMs, Ch Base de la multiprogrammation Plusieurs jobs sont résidents en mémoire. Nécessité dun ordonnanceur pour sélectionner le job suivant devant sexécuter

12 OS , FPMs, Ch Quatrième génération 1980 –... Les premiers PCs: retour en arrière au niveau des O.S. (mono-tâche, mono-user)! Les premiers réseaux: intégration des protocoles de communication dans les O.S. Lavènement réel de linformatique moderne internet a 30 ans! Unix aussi! C également!

13 OS , FPMs, Ch Quatrième génération 1980 –... The system is the network. (Sun Microsystems) Multi-utilisateurs, Multi-tâches, Multi- processeurs, Multi-ordinateurs (systèmes distribués)

14 OS , FPMs, Ch Résumé de lhistoire de linformatique

15 OS , FPMs, Ch La jungle des O.S. Mainframe operating systems Server operating systems Multiprocessor operating systems Personal computer operating systems Real-time operating systems (O.S. temps-réel) Embedded operating systems (O.S. embarqués) Smart card operating systems (O.S. pour cartes à puces)

16 OS , FPMs, Ch Systèmes parallèles Plusieurs CPU coopérant en topologie rapprochée (cartes multiprocesseurs, clusters) À mémoire partagée, distribuée, ou distribuée et virtuellement partagée. Pourquoi ? –Coût/Performance –Fiabilité/Tolérance aux pannes/Qualité de Service

17 OS , FPMs, Ch Systèmes distribués Lapplication est répartie sur plusieurs ordinateurs (loosely coupled). Avantages –Partage de ressources –adaptation application/architecture Nouveau concept : Cluster & Grid computing (voir

18 OS , FPMs, Ch Systèmes temps-réel Contraintes de temps strictes Souvent utilisés pour des applications dédicacées de contrôle (industrie, domaine médical, scientifique,…) Hard real-time system Nécessite un O.S.+hardware adapté Soft real-time system Nécessite un paramètrage de lO.S. (ordonnanceur spécialisé)

19 OS , FPMs, Ch Systèmes mobiles (embarqués ou spécialisés) de l'informatique dans toutes les machines: cartes à puce, machines à laver, notebook, agenda électroniques, GSM,... nécessité d'un O.S. standard, miniature et adapté pour les programmer : Windows CE, adaptation de Linux, PalmOS,...

20 OS , FPMs, Ch Composantes des O.S. Gestion des processus Gestion de la mémoire Gestion des fichiers Gestion des I/O et périphériques Administration et sécurité Réseau Services utilisateurs (interface, audit, monitoring…)

21 OS , FPMs, Ch Gestion des processus Un processus est un programme en cours dexécution –il occupe des ressources (mémoire, fichiers ouverts, CPU,..) –il a un contexte dexécution (état) Les fonctions indispensables sont: –Création et terminaison –Allocation des ressources –Synchronisation et communication –Administration

22 OS , FPMs, Ch l'arbre des processus A a créé 2 processus fils, B et C B a créé 3 processus fils, D, E et F

23 OS , FPMs, Ch Gestion des processus: gare aux deadlocks! (a) Un deadlock potentiel (b) un deadlock réel

24 OS , FPMs, Ch Gestion de la mémoire Partage équitable de la mémoire entre processus Gestion dune mémoire virtuelle (swap) Protection des accès Récupération des blocs devenus libres (garbage collection)

25 OS , FPMs, Ch Gestion de la mémoire secondaire L'O.S. doit gérer efficacement: –l'allocation/désallocation de l'espace disque –les accès (lents) aux disques –les transferts mémoire-vive/mémoire secondaire

26 OS , FPMs, Ch Gestion des fichiers Administration des fichiers –création/effacement/copiage fichiers/répertoires –modification des propriétés dun fichier –Correspondance fichier/stockage physique –Backup et archivage create, delete, open, close read, write, seek get or set attributes

27 OS , FPMs, Ch L'arbre des fichiers.

28 OS , FPMs, Ch L'arbre des fichiers Before mounting, –Les fichiers sur "Floppy" sont inacessibles After mounting floppy on b, –les fichiers sur "floppy" font partie de l'arbre des fichiers

29 OS , FPMs, Ch Gestion des I/O Assurer un niveau dabstraction: cacher les particularités des systèmes Composantes principales –Gestion de buffering, caching et spooling –Drivers

30 OS , FPMs, Ch Administration et sécurité Gestion des comptes utilisateurs –quotas, compatibilité, droits daccès Audit du système Démarrage (boot) et redémarrage en cas de panne Lutte conte le piratage Les fonctions réseaux jouent un rôle majeur aujourdhui (accès distants au CPU et aux périphériques)

31 OS , FPMs, Ch Administration réseau Lié de plus en plus à lO.S. 4 types de systèmes –Stand alone (en voie d'extinction) –Multiprocesseurs –Clusters (LAN) –Distribué (WAN) 2 modèles de communication –par passage de message –Mémoire (virtuellement) partagée

32 OS , FPMs, Ch Services utilisateurs Interface (conviviale) –shell –GUI (Graphic User Interface) –scripting (langages de commande) Comptabilité, administration Sécurité, Audit Lutilisateur veut un O.S. simple d'emploi, efficace, fiable (cfr évolution de lautomobile)

33 OS , FPMs, Ch Structure dO.S. type - UNIX signals terminal handling character I/O system terminal drivers file system swapping block I/O system disk and tape drivers CPU scheduling page replacement demand paging virtual memory system call interface to kernel kernel interface to the hardware interface terminal controllers terminals device controllers disks and tapes memory controllers physical memory shells and commands compilers and interpreters system libraries USERS NOYAUNOYAU HARDWARE

34 OS , FPMs, Ch Les appels-systèmes Les appels-systèmes permettent aux applications d'utiliser les ressources systèmes (gestion des processus, fichiers, mémoire I/O). Ils font basculer l'application de l'exécution en mode utilisateur à l'exécution en mode "kernel" (noyau) Ils déclenchent pour cela une interruption du cours normal de l'exécution ver sun traitement (handler) en mode noyau.

35 OS , FPMs, Ch Quelques appels-système POSIX pour la gestion des processus

36 OS , FPMs, Ch Quelques appels-système POSIX pour la gestion des fichiers

37 OS , FPMs, Ch Correspondance Appels-système Posix-Win32


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