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Principes généraux des Systèmes d’exploitation (SE)

Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sousse

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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

Architecture matérielle-logicielle

Langage machine

Mémoire Processeur Périphériques Bus

Système d’exploitation

Compilateurs Editeurs Interpréteurs de commandes

Logiciels de développement et d’exploitation

Jeux Applications diversesLogiciels et applications

Programmes systèmes

Partie matérielle

Outils systèmes

MOVE, ADD, etc.

Navigateurs, antivirus, suite bureautique,

etc.

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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)

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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

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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.

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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 ENIACMatériel 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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Les Générations

2ème génération "par lots"

1955 IBM 650

Matériel transistor et circuit imprimé Invention de la mémoireFabrication à grandes échelles

Logiciel programmation en assembleur, puis en FORTRAN

Usage Calculs numériques répétitifs

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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 magnétiquesIBM 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

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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

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Les Générations

5ème génération "réseau local"

1985 Macintosh, stations Sun

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

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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)

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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 processeurIntel 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 laser

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Périphériques

sonscanner

modem

caméraTable traçante

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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,

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.

Gestion des E/S, 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.

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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.

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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.

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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

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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 mono-

système 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.

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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