Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sousse
Principes généraux des Systèmes d’exploitation (SE)
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Principes généraux des SE Introduction
générale Gestion des processus Ordonnancement de l’UC Gestion de la mémoire Gestion de fichiers Gestion des interruptions Gestion des Entrées / Sorties Interface utilisateur
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Définitions
Le système d'exploitation qui est un ensemble de programmes et de données permettant à la machine de se gérer. Il contrôle l'ensemble des ressources physiques et logiques de la machine. Il permet de transformer la machine de base, difficile à manier, en une machine virtuelle souple d'emploi et performante M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Architecture matérielle-logicielle Jeux Navigateurs, antivirus, suite bureautique, etc.
Outils systèmes
Applications diverses
Logiciels de développement et d’exploitation Compilateurs
Editeurs
Interpréteurs de commandes
Système d’exploitation MOVE, ADD, etc.
Langage machine Mémoire
Processeur
Périphériques
Bus
Logiciels et applications
Programmes systèmes
Partie matérielle
Types de systèmes
On distingue trois types de systèmes classés selon leurs capacités de gestion des ressources de la machine :
Systèmes Mono-poste/Mono-tâche: Gère un seul poste de travail et capable d'exécuter qu'un seul programme à la fois (MS-DOS) Systèmes Mono-poste/Multi-tâches: Gère un seul poste de travail mais capable d'exécuter plusieurs programmes à la fois (OS/2) Systèmes Multi-postes/Multi-tâches: Gère plusieurs postes de travail et capable d'exécuter plusieurs tâches à la fois par poste (UNIX) M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010 5
Dès l’origine, les SE sont fortement liés à l’architecture des machines et aux caractéristiques physiques de leurs éléments matériels. Par la suite, matériel et SE se développent de manière interactive
On peut grossièrement distinguer 6 générations d’ordinateurs
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Historique (machines)
Le calcul mécanique
Machine de Pascal
Machine de Schikard 17ème siècle M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Ère de l’électronique
1946 : mise en service de l'ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator). Il était composé de 19000 tubes, 1500 relais, consommait 170 kW, pesait 30 tonnes et couvrait une surface de 72 m2. M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Machine John von Neumann
Machine séquentielle à programme enregistrée
Charger le programme Lire les données Exécuter les instructions une à une Afficher les résultats
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Les Générations 1ère génération
1946
Matériel
Machines sans mémoires lampes électroniques, temps moyen entre deux pannes- de l'ordre du quart d'heure
Logiciel
programmation en langage machine
Usage
militaire
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ENIAC
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Les Générations 2ème génération "par lots"
1955
Matériel
transistor et circuit imprimé Invention de la mémoire Fabrication à grandes échelles
Logiciel
programmation en assembleur, puis en FORTRAN
Usage
Calculs numériques répétitifs
IBM 650
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Les Générations 3ème génération temps partagé
1964 IBM 360, CDC 6000, puis mini ordinateurs (PDP 11)
Matériel
circuits intégrés, parallélisme dans l'exécution pour améliorer la vitesse Arrivée des disques magnétiques IBM lance l’idée d’un seul système pour plusieurs machines
Logiciel
compilateurs de langages de programmation : FORTRAN 56, Cobol 60,
Usage
ordinateur central d'entreprise (mainframe), spécialisé gestion ou calcul M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Les Générations 4ème génération "bureau personnel"
1977 microordinateurs Apple II, puis IBM PC
Matériel
microprocesseur VLSI (inventé en 1974 par Intel) : 1 MHz, 1Ko à 8 Ko de RAM Systèmes interactifs, graphismes, …
Logiciel
applicatifs : tableur, texteur
Usage
Microordinateur individuel de bureau. Services informatiques d'entreprise centralisés en info centre M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Les Générations 5ème génération "réseau local"
1985
Matériel
microprocesseurs : 8 MHz, 512 Ko à 1 Mo de RAM
Logiciel
MacOS avec icônes et souris : métaphore du bureau, Solaris
Usage
microordinateur individuel familial et de bureau, apparition progressive de la mise en réseau local
Macintosh, stations Sun
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Les Générations 6ème génération "internet"
1992
Matériel
microprocesseurs : 33 MHz, 640 Ko à 4Mo de RAM (1992) super ordinateurs : 150 Gigaflops
Logiciel
butineur pour le web (1994), e-mail, mutimédia, jeux 3D
Usage
Généralisation de l'ordinateur, tandis que la puissance de calcul donne accès au traitement d'images et de sons. Web (1991, devient grand public en 1994) M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Premières machines
1953 L'ordinateur scientifique IBM 701 vendu à 19 exemplaires, il pouvait résoudre en une heure un problème relatif à la conception d'une aile d'avion. Un ingénieur, en s'aidant d'une calculatrice portative, y aurait passé sept ans
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Premier PC
Le 12 août 1981, IBM dévoile son « Personal Computer » une machine 16 bits bâtie sur processeur Intel 8088 avec 16 ko de mémoire en configuration de base. Prix : 1 665 dollars
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Premier Portable
1981 l'Osborne, le premier « portable »
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Nouveau PC
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Architecture
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Périphériques: écran/clavier
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Périphériques: imprimantes
Matricielle
à jet d’encre
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laser
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Périphériques
scanner son modem
Table traçante
caméra M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Les fonctions d’un SE
Les principales fonctions assurées par un SE sont les suivantes :
Gestion des processus,
Un processus est l'entité créée par le SE pour l'exécution d'un programme. Un processus est un programme en cours d'exécution. Pour le SE il s'agit de décider quel processus s'exécute à un moment donné.
Gestion de la mémoire,
L'unité centrale charge les instructions à exécuter dans les registres du processeur à partir d’adresses en mémoire centrale. Les résultats sont aussi placés en mémoire centrale. Le SE doit gérer l'allocation de mémoire aux processus et contrôler physiquement la mémoire en déterminant les emplacements de mémoire auxquels peut accéder un processus.
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Les fonctions d’un SE (suite)
Gestion des fichiers,
Gestion des E/S,
Le SE offre des primitives afin de créer, copier, lire et supprimer des fichiers. Gère la manière dont sont conservés les fichiers et répertoires sur le disque dur et comment ils sont restaurés quand l'utilisateur les demande Gère également l'espace libre sur le disque.
Les processus accèdent aux périphériques à travers les appels au SE. Le SE tente de gérer ces périphériques afin de leur permettre d'être partagés de manière efficace entre les processus.
Gestion des réseaux,
un partage des fichiers utilisateurs, une protection des fichiers, l'identification des machines et des utilisateurs connectés au réseau, etc. M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Evolution des systèmes Premiers systèmes
Les systèmes d’exploitation se sont développés au cours de ces 50 dernières années. Le programmeur écrivait un programme et le faisait ensuite fonctionner directement à partir de la console. Le programme était d’abord chargé manuellement en mémoire. M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Systèmes de traitement par lots
Les systèmes d'exploitation en mode de traitement par lots (batch mode) L'opérateur assemblait les tâches similaires par «lots», puis les exécutait par le biais de l'ordinateur. Chaque tâche disposait d'un contrôle total sur la machine jusqu'à ce qu'elle se termine. Les systèmes par lots en multiprogrammation (multiprogram batch system) Les tâches en cours d'exécution sont lues à partir d'un ensemble de tâches stockées sur le disque. Lorsqu'une tâche n'est pas en mesure de s'exécuter car elle attend la fin d'une opération d'E/S, l'exécution d'une autre tâche peut être autorisée. M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Systèmes en temps partagé
Système de traitement par lots multiprogrammé : l’utilisateur ne peut pas dialoguer avec le travail pendant son exécution ! Ces systèmes sont appropriés à l’exécution de grands travaux qui ont besoin de peu d’interaction. Les systèmes en temps partagés ont été développés pour fournir une utilisation interactive du système. permettent aux différents utilisateurs de partager l’ordinateur simultanément. Puisque chaque action ou commande a tendance à être courte, on a besoin seulement d’un petit temps d’UC M. Mahjoub - ENISO 2009 / 2010
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Les Systèmes des ordinateurs personnels
Les Systèmes parallèles
Plusieurs processeurs possèdent une seule mémoire effectuer plus de travail en moins de temps Economiser l’argent par rapport à plusieurs monosystème Augmenter la fiabilité
Les Systèmes répartis
Chaque processeur a sa propre mémoire Partage des ressources : notamment les fichiers Accélération de calcul Fiabilité Communication : les programmes peuvent échanger des donner entre eux.
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Les Systèmes temps réel
s’utilisent quand il existe des exigences de temps de réponse pour le fonctionnement d’un processeur.
Le traitement doit être effectué dans des conditions bien définies, sinon le système tombera en panne
Les systèmes d’exploitation en réseaux
La communication met en œuvre des protocoles complexes. Dans un souci de fiabilité du réseau, la prise en charge de ces protocoles est élaborée au niveau SE.
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