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IFT-10544
SYSTÈMES D'EXPLOITATION
Automne 2005
Jean-Marie Beaulieu
Département d'informatique et de génie logiciel
Université Laval
Qu'est ce qu'un ordinateur ? (matériel + logiciel)
Qu'est ce qu'un système d'exploitation ?
Comment fonctionne un ordinateur ?
Modèle en couches - superposition de logiciels
Programme utilisateur
Système d'exploitation
MATÉRIEL
Aperçu matériel
MÉMOIRE
CPU
ContrôleurPÉRIPHÉ-RIQUES
Processus
NOYAU
CPU
CPU et mémoire
Progamme principal
sous-routine?
CPU contrôle le code (programme) oule code contrôle le CPU ?
ProcessusutilisateurCPU
NOYAU
mémoire
CPU contrôle le code (programme) oule code contrôle le CPU ?
Image système --> contenu de la mémoire
LES BUTS 1) Fournir un environnement de haut niveau 2) Assurer une utilisation efficace de l’ordinateur LES RÔLES 1) Fournir une extension du matériel (environnement de haut niveau) 2) Gérer les ressources (performance et protection) (mécanisme vs politique)
1) Les mécanismes 2) Les politiques (ou les algorithmes allocation)
D o nné e s
P ro gra mme
P ro gra mme
P ro gra mme
P ro gra mme
P ro gra mme
D o nné e s
D o nné e s
D o nné e s
R o o t
S ub-dir
S Y S T È M E D EF IC H IE R S
S Y S T È M ED 'E X É C U T IO N
S H E L L
P ro gra mme
P ro gra mme
MÉMOIRE
CPU
ContrôleurPÉRIPHÉ-RIQUES
PROCESSUSPériphériques
etFichiers
O pérationsE / S
VISION MATÉRIELLE
VISION DE L'USAGER
LES BUTS LES RÔLES LES COMPOSANTES
le noyau les programmes systèmes la librairie système
LES FONCTIONS 1) Allocation du CPU, chargement et exécution de
processus,
2) Gestion de la mémoire,
3) Gestion des Entrées/Sorties, et
4) Gestion des fichiers.
MÉMOIRE
LISTCOPY
DIR
FICHIERS
PR O G R A M M E SSY STÈM E S
LIBR AIR IESY STÈM E- read- w rite
NOYAU
USAGER
Vecteurint + appel
LES COMPOSANTES
LE NOYAU
LES PROGRAMMES SYSTÈMES
LA LIBRAIRIE SYSTÈME
TexteProgramme
TexteProgramme
Compilation
Module ObjetModule Objet
Édition des liens
ModuleExécutable
ModuleExécutable
Chargement
MÉMOIRE
ExécutionNOYAU PROCESSUS
LibrairieSystème
ProgrammesSystème
Librairie usageret autres
modules objets
G es tion des F ich iersG es tion
du C P U etde la M ém oire
G es tion des E / S
P rocess us P rocess us P rocess us
MÉ MO IR E
MA TÉ R IE L
S ys tè m e d eF ic hie rs
S ys tè m e d eF ic hie rs
T e rm ina l
LES BUTS LES RÔLES LES COMPOSANTES
le noyau les programmes systèmes la librairie système
LES FONCTIONS 1) Allocation du CPU, chargement et exécution de
processus,
2) Gestion de la mémoire,
3) Gestion des Entrées/Sorties, et
4) Gestion des fichiers.
Allocationdu CPU E / S
Gestion desFichiers
Gestion dela M ém oire
LES FONCTIONS DU NOYAU
PRINCIPES OU CONTRAINTES DE CONCEPTION LES TYPES systèmes de traitement par lot ou en temps différé.
(batch system) systèmes de traitement interactif ou en temps
partagé.
Environnement utilisateur mono-usager traitement par lot (batch) ou temps différé système interactif ou temps partagé système dédié ou temps réel
Configuration des processeurs mono-processeur multiprocesseurs (dans une même machine, mémoire
partagée, délai de communication négligeable). distribué (plusieurs machines reliées, délai de
communication important)
Organisation du noyau monolithique hiérarchisé machine virtuelle
Partie matérielle
Contrôle de la partie matérielle
Interface des appels système
Communitationinterprocessus
Ordonnanceur
Gestion de lamémoire
Sous-systèmede contrôle
des processus
Sous-systèmede
fichiers
Contrôleurs de Périphériques
Buffer cache
Caractère Bloc
Bibliothèques
Programmes utilisateurs
Niveau utilisateurNiveau noyau
Niveau noyauNiveau matériel
appels au noyau
Matériel
Noyau
a.out sh
who
date
ed
wc
grepvild
as
comp
ccp
nroff
cc
programmes
LE SYSTÈME UNIX
ÉLÉMENTS D’ARCHITECTURE MATÉRIELLE
1) MMU (memory management unit)
a) transformation de l’adresse logique en adresse physique
b) protection des zones mémoire 2) Instruction privilégiée et
mode système / mode usager 3) Interruption et appel au noyau
appel au noyau (ou système) déroutement interruption de l’horloge signal d’interruption d’un périphérique
CHAPITRE 1 : LES DIFFÉRENTS VISAGES D'UN SYSTÈME D'EXPLOITATION
CHAPITRE 2 : ENVIRONNEMENT ET LANGAGE DE COMMANDE DE UNIX
CHAPITRE 3 : PROCESSUS ET ALLOCATION DU CPU
CHAPITRE 4 : GESTION DE LA MÉMOIRE
CHAPITRE 5 : LES ENTRÉES / SORTIES
CHAPITRE 6 : GESTION DES FICHIERS
CHAPITRE 7 : PROGRAMMATION CONCURRENTE
ANNEXE : EXAMENS AUTOMNE 1999
IFT-10544
SYSTÈMES D'EXPLOITATION Automne 2005
Jean-Marie Beaulieu
Département d'informatique et de génie logiciel
Université Laval
1) Introduction rôles, composantes, fonctions et types. environnement usager de haut niveau. gestionnaire de ressources: mécanismes et politiques. principes de mise en oeuvre. éléments matériels et logiciels.
2) Le système UNIX introduction, interface usager. organisation du noyau: processus/mémoire et fichier/ES. commandes et programme 'shell'. système de fichiers.
3) Processus et allocation du CPU processus et bloc de contrôle (PCB). commutation de contexte. état d'un processus. politiques d'allocation du CPU. gestion de processus et de "threads".
4) Gestion de la mémoire partitions de la mémoire. chargement et déchargement. découpage en pages et en segments. mémoire virtuelle. pagination sur demande.
5) Gestion des entrées/sorties gestionnaires de périphériques.
6) Système de fichiers allocation d'espace sur disque. organisation sur disque. répertoires.
7) Programmation concurrente mécanismes de synchronisation. langage concurrent. section critique et exclusion mutuelle. sémaphores. interblocage.
MÉTHODOLOGIE Cours magistraux.
3 laboratoires.
Notes de cours obligatoires
Manuels de référence recommandés•William Stallings, Operating Systems: internals and design principles.
•Silberschatz, Galvin et Gagne, Principes Appliqués des Systèmes d'Exploitation avec java.
•Silberschatz, Galvin et Gagne, Operating Systems Concepts.
Vendus par la librairie Zone scientifique du Pavillon Adrien-Pouliot
au local 3370 du Pavillon Adrien-Pouliot (ensuite au local 0128 ).
ÉVALUATION
3 travaux de laboratoire 15 %• Utilisation de Linux (individuel)• Gestion du CPU et de la mémoire (2 par équipe)•Programmation concurrente (2 par équipe)
1er Examen ( Intro + CPU ) 33 %
jeudi 13 octobre
2e Examen ( Mémoire + E/S ) 32 %
jeudi 24 novembre
Examen final ( Fichier + P.C. ) 20 %
jeudi 15 décembre
Aucune documentation n'est permise lors des examens.
Congé de l'Université, le jeudi 8 décembre
cours samedi le 3 ou 10 décembre