Introduction à l'informatique

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1 Introduction à l'informatique
Système Licence 1 - Octobre/Novembre 2007

2 L1 – Introduction à l'informatique
Plan Notion de programmes, processus, systèmes d'exploitation Interfaces utilisateurs Fichiers Processus L1 – Introduction à l'informatique 2007

3 L1 – Introduction à l'informatique
Définitions Programme : Un programme est une séquence d'instructions pouvant être effectuée par un ordinateur. Exemple: 1/ Demande un entier x à l'utilisateur 2/ Demande un entier y à l'utilisateur 3/ Calcule x+y et le met dans la variable z 4/ Affiche z L1 – Introduction à l'informatique 2007

4 L1 – Introduction à l'informatique
Définitions Logiciel : Un logiciel est un ensemble de programmes dédié à une tâche spécifique Exemple: logiciel de comptabilité. Processus : Un processus est une instance d'un programme en cours d'exécution. L1 – Introduction à l'informatique 2007

5 Schéma classique d'un ordinateur
disque dur carte réseau souris processeur/mémoire écran mémoire clavier L1 – Introduction à l'informatique 2007

6 Schéma de fonctionnement d'un ordinateur
Un ordinateur est constitué de : Un (ou plusieurs) processeur, unité de calcul, chargé d'exécuter toute instruction demandée par un processus. La mémoire, chargée de mémoriser les données et la suite des instructions à effectuer de chacun des processus. Des périphériques d'entrée : clavier, souris, ... Des périphériques de sortie : écran (via une carte vidéo), haut-parleur (via la carte son), ... Entrée + sortie : disque dur, carte réseau,... Chaque événement lié à un périphérique doit en principe être communiqué à un des processus L1 – Introduction à l'informatique 2007

7 Systèmes d'exploitation
Comment vos programmes vont-ils communiquer avec le matériel ? => Le système d'exploitation fait l'interface entre les différents composants (périphériques, mémoire) et les processus Exemple: Quand on appuie sur une touche du clavier, c'est le système d'exploitation qui reçoit cet événement et le renvoie au bon processus. L1 – Introduction à l'informatique 2007

8 Différents systèmes d'exploitation
MAC OS « Classic » Windows 95 Windows NT Windows 98 MAC OS X SunOS Windows 2000 Windows Me DOS Windows XP LINUX/ Unix Windows Vista L1 – Introduction à l'informatique 2007

9 Classification suivant la gestion des processus
Monotâche: le système ne gère qu'un seul processus à la fois (DOS) Multitâche coopératif: il peut y avoir plusieurs processus, mais le passage d'un processus à un autre est laissé à l'utilisateur (MacOS classique) Multitâche préemptif: les processus s'exécutent « simultanément » (Mac OS X, familles Unix/Linux et Windows, ...)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

10 Les systèmes modernes sont tous multitâches préemptifs
MONOTÂCHE MULTITÂCHE COOPÉRATIF DOS Windows 95 MAC OS « Classic » Windows 98 LINUX Windows Me Windows 2000 MAC OS X SunOS Windows XP Windows NT Windows Vista MULTITÂCHE PRÉEMPTIF Les systèmes modernes sont tous multitâches préemptifs

11 Classification suivant le nombre d'utilisateurs
Mono-utilisateur : un seul utilisateur peut utiliser le système à un instant donné Multi-utilisateurs : plusieurs utilisateurs peuvent utiliser le système simultanément, → normalement chaque utilisateur n'a accès qu'à ses processus, sauf le « super-utilisateur » Conséquence pratique: en système multi-utilisateurs, on doit s'identifier (se « loguer ») avant d'entrer dans le système, cette identification se fait en général avec un mot de passe. L1 – Introduction à l'informatique 2007

12 L1 – Introduction à l'informatique
Classification suivant le nombre d'utilisateurs MONO-UTILISATEUR DOS Unix Windows 95 MAC OS « Classic » Windows 98 Windows NT LINUX Windows Me MAC OS X Windows 2000 SunOS Windows Vista MULTI-UTILISATEURS Windows XP L1 – Introduction à l'informatique 2007

13 Autres différences entre les systèmes.
Système portable (linux, netbsd) tournant sur plusieurs types d'ordinateurs vs système non portable, lié à une certaine architecture (Windows 95, MacOS, ...) Système libre (Linux,NetBSD, FreeBSD) vs système commercial (Windows, SunOS, MacOS) Unix (Linux, SunOS, Mac OS X) vs Non Unix L1 – Introduction à l'informatique 2007

14 Interfaces utilisateurs
L'interface utilisateur régit la communication entre l'utilisateur et l'ordinateur. On va distinguer deux types d'interfaces: La ligne de commande L'environnement fenêtré : mode graphique L1 – Introduction à l'informatique 2007

15 L1 – Introduction à l'informatique
Ligne de commande (1)‏ L'écran ne contient que du texte L'utilisateur tape du texte en utilisant le clavier L'utilisateur peut taper des commandes qui lancent des processus. Ces processus affichent du texte et peuvent aussi demander à l'utilisateur d'en entrer. L1 – Introduction à l'informatique 2007

16 Exemple d'interface en ligne de commande (shell sous linux)‏
L1 – Introduction à l'informatique 2007

17 Environnement fenêtré
L'utilisateur utilise le clavier et une souris pour entrer ses données L'affichage sur l'écran se fait en mode graphique. Plusieurs fenêtres se partagent l'écran et peuvent être déplacées avec la souris. Les fenêtres peuvent être liées à des processus différents. L1 – Introduction à l'informatique 2007

18 Environnement fenêtré (2)‏
4 fenêtres L1 – Introduction à l'informatique 2007

19 L1 – Introduction à l'informatique
Windows 98 L1 – Introduction à l'informatique 2007

20 L1 – Introduction à l'informatique
Windows Vista Pour faire une capture d'ecran: sous windows Appuyer sur la touche « impr écran » et dans paint faire CONTROL-v, on peut decouper une sous-image dans paint. Sous linux utiliser xwd ou xv L1 – Introduction à l'informatique 2007

21 L1 – Introduction à l'informatique
Linux / KDE L1 – Introduction à l'informatique 2007

22 L1 – Introduction à l'informatique
Linux / gnome L1 – Introduction à l'informatique 2007

23 L1 – Introduction à l'informatique
Mac OS X L1 – Introduction à l'informatique 2007

24 Ligne de commande dans un environnement fenêtré
La ligne de commande peut encore être utilisée en mode fenêtré Sous Unix: xterm, konsole,.... Sous Windows : Invite de commande : « cmd » L1 – Introduction à l'informatique 2007

25 L1 – Introduction à l'informatique
Processus Un processus correspond à l'exécution d'un programme. Dans un système multi-tâches préemptif, plusieurs processus peuvent s'exécuter en même temps. Chaque processus prend des ressources à la machine : temps processeur (CPU time : temps de traitement), mémoire, entrées-sorties, ... Certains processus peuvent se partager de la mémoire. Lorsque toute la mémoire d'un processus est partagée, on parle de thread. L1 – Introduction à l'informatique 2007

26 L1 – Introduction à l'informatique
Processus (2)‏ Dans un système multi-utilisateurs, chaque processus a un propriétaire, c'est en général l'utilisateur qui a lancé le processus. En principe seul le propriétaire peut arrêter son processus (+ l'administrateur). Chaque processus est en général identifié par un numéro unique (“PID”) ou par le nom de la commande qui l'a lancé L1 – Introduction à l'informatique 2007

27 Sous windows, Gestionnaire de tâches :
Gestion des processus Sous windows, Gestionnaire de tâches : (images obtenues sous linux ! en faisant wine taskmgr et en capturant les images avec xwd | xwdtopnm | pnmtopng > image.png)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

28 Gestion de processus (2)‏
Sous linux/gnome (moniteur système) :‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

29 Gestion des processus (3)‏
Sous unix, on peut aussi gérer les processus en ligne de commande : ps donne la liste des processus kill permet de terminer («tuer») un processus Un processus peut être lancé via la ligne de commande, tout en gardant la main, en utilisant le caractère “&” Exemple : « nedit & » L1 – Introduction à l'informatique 2007

30 Gestion des processus (4)‏
ex % mon_prog & [1] 15802 % ps PID TTY TIME CMD 14554 pts/ :00:00 zsh 15802 pts/ :00:03 mon_prog 15806 pts/ :00:00 ps % kill 15802 [1] + terminated ./mon_prog 15813 pts/ :00:00 ps Exemple d'utilisation de la ligne de commande (cf. TP pour plus de détails)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

31 L1 – Introduction à l'informatique
Fichiers.... Rappels: La mémoire (RAM) permet de sauvegarder des données tant que l'ordinateur reste allumé → données NON persistantes Le disque dur garde les données même après extinction, de plus il a une capacité plus importante que la mémoire (de l'ordre de 100Go au lieu de 1Go). → nécessité d'organiser au mieux ces données L1 – Introduction à l'informatique 2007

32 L1 – Introduction à l'informatique
Fichier Les données sur les mémoires de masses sont généralement organisées en fichiers. Un fichier est une séquence d'octets mémorisée dans un support auquel sont associés des attributs comme le nom, la date de dernière modification,... QLKJSQJKLQJKLQSJQKSJSQKSJQKSQLJSQLKJSQKLJSQKLJSQKLSQJQKSJSQKJSQKJSQqsdlsqdjjdsqkdsqjkqskjd ?DNSHBSDJKDSHSDJKSZHEZQZAE221O132I U EZIOZIOZUEIEZUIEZUEIZEUIZZUEIEZUEZIUEZ nom: MONFICHIER dernière modif: hier L1 – Introduction à l'informatique 2007

33 Organisation des fichiers
L'organisation des fichiers sur un support physique est appelé système de fichiers. Les premiers systèmes de fichiers consistaient en un simple ensemble de fichiers, non rangés. Dans tous les systèmes de fichiers actuels, les fichiers sont regroupés en répertoires, et comme un répertoire peut contenir d'autre répertoires → structure arborescente. L1 – Introduction à l'informatique 2007

34 arborescence des fichiers
répertoire racine / sous unix \ sous windows fic1 fic2 fic3 rep1 fic4 chemin relatif de fic7 dans /rep1/rep2 Windows : rep4/fic7 Linux : rep4\fic7 rep2 fic5 rep3 chemin absolu de fic7: /rep1/rep2/rep4/fic7 \rep1\rep2\rep4\fic7 rep4 fic4 fic6 fic7

35 Arborescence classique sous unix
/ bin lib dev usr home dupont bin lib

36 Arborescence classique sous windows (vista)‏
Program Files Windows Users Internet Explorer System32 dupont Desktop Mes documents

37 Emplacement des différents périphériques de stockage
Un ordinateur peut avoir plusieurs périphériques contenant des fichiers: plusieurs disques durs, lecteurs de disquette, CDROM, DVD, clés USB.... Sous Unix chacun des périphériques est un chemin dans l'arborescence: / pour le disque dur principal, /cdrom, /floppy, /usbdisk, /mnt/disk2, (on parle de montage d'un périphérique sur un répertoire)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

38 L1 – Introduction à l'informatique
Emplacement des différents périphériques de stockage Sous windows chaque périphérique est associé à une lettre, qu'il faut rajouter au début du chemin du fichier pour avoir le chemin complet du fichier, précédé du caractère ':' c: pour le disque dur principal a: pour le lecteur de disquette d: e: f: z: pour les autres Exemple de chemin complet: C:\Windows\System32\winevt\Logs\Application.evtx L1 – Introduction à l'informatique 2007

39 Balade dans l'arborescence des fichiers
/ Chaque processus peut se déplacer dans l'arborescence des fichiers. . désigne alors le répertoire courant .. désigne le répertoire courant Exemple: si on est dans le répertoire /rep1/rep2 alors . désigne /rep1/rep2 et .. désigne /rep1 permet d'avoir des chemins relatifs pour n'importe quel fichier de l'arborescence. par exemple le chemin relatif de fic4 par rapport à /rep1/rep2 est ../../fic4 fic1 fic2 fic3 rep1 fic4 rep2 fic5 rep3 rep4 fic4 fic6 fic7 L1 – Introduction à l'informatique 2007

40 Majuscules et minuscules dans les noms de fichiers
Sous Unix, on distingue les majuscules et minuscules (respect de la “casse”) : “FICHIER” et “fichier” sont considérés comme 2 noms différents Sous windows au contraire, les majuscules et les minuscules sont indifférenciées L1 – Introduction à l'informatique 2007

41 Attributs des fichiers (1)‏
A un fichier est associé certains attributs : Un nom Certaines dates: date de dernière modification, date de création, date de dernier accès Certains droits donnés à certains utilisateurs : droit en lecture, écriture, ... L1 – Introduction à l'informatique 2007

42 Attributs des fichiers (2)‏
Sous Windows Vista L1 – Introduction à l'informatique 2007

43 Attributs des fichiers (3)‏
Sous Unix (interface: linux/gnome)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

44 Systèmes de fichiers (1)‏
Le type du système de fichiers spécifie comment sont organisés les fichiers sur le support physique. Le support physique est partagé en blocs Un fichier est constitué de plusieurs blocs pas forcément consécutifs. La taille des blocs est fixe pour chaque système de fichier et est de l'ordre de 4ko (1ko = 1024 octets = 8192 bits). L1 – Introduction à l'informatique 2007

45 Systèmes de fichiers (1)‏
un fichier constitué de 5 blocs non contigus L1 – Introduction à l'informatique 2007

46 Systèmes de fichiers (2)‏
Il existe différents types de systèmes de fichiers: Windows: FAT16, FAT32, NTFS Linux: ext2, ext3, ReiserFS Systèmes “journalisés” ou non Ils sont plus ou moins efficaces, en particulier dans l'allocation des blocs pour chaque fichier. (en FAT16 et FAT32, nécessité de défragmenter régulièrement)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

47 L1 – Introduction à l'informatique
Types de fichiers (1)‏ Les fichiers peuvent différer par leur contenu: texte, image, vidéo, son... Les fichiers ayant le même type de contenu peuvent différer par le format utilisé: par exemple PNG et JPEG sont deux formats d'images. → dans les deux cas les fichiers sont de type différent L1 – Introduction à l'informatique 2007

48 L1 – Introduction à l'informatique
Types de fichiers (2)‏ A chaque type de fichiers correspond en général un type de logiciel permettant de lire/éditer ce fichier. Exemples: Traitement de Texte (Word, OpenOffice, ...) pour un fichier doc Lecteur PDF (Acroread, kpdf, xpdf, ...) pour un fichier PDF (Portable Document Format)‏ L1 – Introduction à l'informatique 2007

49 L1 – Introduction à l'informatique
Types de fichiers (3)‏ La détection du type de fichier peut se faire : Via le nom du fichier, et en particulier son extension: truc.doc → fichier word truc.txt → fichier texte truc.png → fichier png Via le contenu du fichier : en général les formats de fichiers spécifient que le début du fichier est une suite d'octets spéciale Exemple : les 2e/3e/4e caractères d'une image PNG sont “P”,”N” et “G” => ce n'est pas toujours le cas ! L1 – Introduction à l'informatique 2007

50 L1 – Introduction à l'informatique
Type de fichiers (4)‏ Le type des fichiers peut aussi parfois être donné explicitement : C'est le cas des images reçues par , ou visualisées sur Internet (spécification MIME : une image png est spécifiée de type image/png)‏ => Reconnaissance semi-automatique du format L1 – Introduction à l'informatique 2007

51 Fichiers exécutables (1)‏
Les fichiers exécutables sont les fichiers contenant un programme. Ils sont de deux types : Les scripts : fichiers textes contenant directement le source du programme Les “binaires” contenant du code exécutable par la machine. Ce code incompréhensible est généré à partir d'un “code source” qui lui est lisible L1 – Introduction à l'informatique 2007

52 Fichiers exécutables (2)‏
Sous windows les noms de scripts « MSDOS » sont terminés par l'extension “.BAT”, les exécutables binaires par “.EXE”, “.MSI”, ... Sous Unix les fichiers exécutables peuvent avoir n'importe quel nom (extension comprise), mais ils doivent avoir l'attribut « exécutable ». L1 – Introduction à l'informatique 2007

53 L1 – Introduction à l'informatique
Scripts (1)‏ Les scripts contiennent directement leur « source » : c'est une suite de commandes basiques. Le source dépend du langage utilisé, en général on utilise le même langage que celui utilisé pour l'environnement en ligne de commande: MSDOS sous windows (fichier .BAT)‏ Shell (sh) sous linux L1 – Introduction à l'informatique 2007

54 L1 – Introduction à l'informatique
Scripts (2)‏ Il existe d'autre langages de scripts: perl tcl python PHP (pages web dynamiques)‏ ... Un script a besoin de l'interpréteur pour fonctionner: cmd.exe pour MSDOS, /bin/sh pour le shell, /usr/bin/perl pour perl, etc.... L1 – Introduction à l'informatique 2007

55 Fichier exécutable binaire (1)‏
Ils sont générés par des compilateurs qui transforment un fichier source en un fichier exécutable. Il existe des compilateurs dans de nombreux langages: assembleur (langage compliqué, proche du processeur)‏ C C++ Java Fortran .... L1 – Introduction à l'informatique 2007

56 Fichier exécutable binaire (2)‏
Les fichiers exécutables binaires contiennent du code directement exécutable par le processeur Ils n'ont pas besoin de programme extérieur pour fonctionner Il peuvent avoir besoin de librairies dynamiques (fichier .dll sous windows, fichiers .so sous linux)‏ Un fichier exécutable binaire ne fonctionne en général que pour une certaine machine (PC) sous un certain système (linux/windows)‏. Des exceptions existent ... L1 – Introduction à l'informatique 2007

57 L1 – Introduction à l'informatique
Fichiers d'archive Certains fichiers sont appelés “archives” : un seul fichier va en contenir plusieurs. Exemple : .zip, .rar, .tar, .tar.gz, etc.... Avantages: On ne manipule qu'un seul fichier au lieu de plusieurs, et en général le fichier d'archive est moins volumineux que les fichiers qu'il contient (car le format utilise la compression)‏ Inconvénients: il faut en général le bon logiciel pour pouvoir extraire des fichiers d'une archive (par exemple WinZip pour “zip”, Winrar pour “rar”, etc)‏. Mais des alternatives gratuites et complètes existent ! L1 – Introduction à l'informatique 2007

58 Les pilotes ou « drivers »
Comment un système d'exploitation gère-t'il le matériel ? Windows – pilotes dits “propriétaires” - pilotes génériques fournis avec le système - pilotes additionnels (CDs d'installation et surtout Internet)‏ - mises à jour parfois automatique Linux – pilotes mixtes : libres ou propriétaires - Intégration des pilotes directement dans le noyau - « Modules » : pilotes externes (gérés par le noyau)‏ - Mettre à jour le noyau peut résoudre certains problèmes L1 – Introduction à l'informatique 2007

59 Cohabitation de systèmes - 1
Comment avoir à la fois Linux et Windows sur un ordinateur ? Sur des partitions différentes (et/ou disques distincts) Attention à l'ordre d'installation ! Possibilité de redimensionner une partition (sans supprimer ses fichiers) pour installer un nouveau système Partage de fichiers entre les systèmes : attention au choix du système de fichiers Cas particulier du “Swap” (mémoire d'échange) sous Linux L1 – Introduction à l'informatique 2007

60 Cohabitation de systèmes - 2
Systèmes particuliers : Systèmes “Live” : pas d'installation ! (Gentoo, Kubuntu, ...) démarrage depuis un CD/DVD ou une clé USB aucune installation sur disque : tout reste en mémoire sauvegarde des documents : clé usb, envoi sur le réseau, ... Virtualisation : démarrage d'un système complet comme s'il s'agissait d'un simple programme surcouche logicielle pour l'interaction entre les systèmes L1 – Introduction à l'informatique 2007

61 L1 – Introduction à l'informatique
Mises à jour Correction des failles logicielles : mises à jour du système ... ... sans oublier vos programmes Système : automatisation des mises à jour Programmes : parfois automatique, plus souvent manuelle Veille technologique : restez informés ! L1 – Introduction à l'informatique 2007

62 L1 – Introduction à l'informatique
Notions de sécurité - 1 Les risques dysfonctionnement du système : Bug ? Virus ? Piratage ? - prise de contrôle à distance : usurpation d'identité déni de service (“DOS”) : paralysie d'un programme - intrusions plus discrètes : vol et/ou pertes de données => risques d'espionnage industriel - déterioration physique du matériel (pannes, dégradations intentionnelles, ...) L1 – Introduction à l'informatique 2007

63 L1 – Introduction à l'informatique
Notions de sécurité - 2 Les solutions - prévention : informer les utilisateurs sur les risques - protéger le système : antivirus, anti-spyware, pare-feu sauvegarder régulièrement les données - ne pas exécuter de programme si vous n'avez pas confiance - vérifier régulièrement les programmes en cours d'exécution => en cas de doute sur un programme : google, forums, respect des consignes de l'administrateur risque physique : ne laissez pas votre ordinateur n'importe où ... L1 – Introduction à l'informatique 2007

64 L1 – Introduction à l'informatique
Notions de sécurité - 3 Sur un système multi-utilisateurs - classique : attention au choix du mot de passe et ne le donner à personne - vérifier régulièrement les droits d'accès à vos données personnelles - ne jamais laisser une session ouverte - pour garantir un service : penser à la redondance L1 – Introduction à l'informatique 2007