Concepts fondamentaux des systèmes d'exploitation

Résumé du document

Cette présentation de type PowerPoint présente les concepts fondamentaux des systèmes d'exploitation : structure d'un ordinateur, mémoire, noyau etc. Extrait du document : "Tout ordinateur a trois types de composantes:
- Unité centrale ou Central Processing Unit (UCT ou CPU)
- Mémoire centrale: Random Access Memory, RAM
- Unités périphériques (disques, imprimantes, clavier, lignes télécom…)
- Le tout connecté par un ‘bus'

Le système d'exploitation est le logiciel qui coordonne les tâches essentielles au fonctionnement de l'ordinateur :
- gère les ressources de l'installation,
- permet l'exécution des logiciels d'application,
- fournit du confort à l'utilisateur pour le dialogue avec la machine.
Il est responsable pour savoir quels processus utilisent quelles parties de la mémoire, savoir quels processus en demandent, et combien allouer la mémoire quand elle devient disponible et libérer la mémoire."

"La mémoire principale est souvent trop petite pour contenir tous les processus en exécution. La mémoire secondaire (disques, flash) est
normalement utilisée pour contenir les parties d'un processus qui ne sont pas actives à l 'instant. La mémoire principale et la mémoire secondaire
forment donc une unité logique appelée mémoire virtuelle. Pour implanter la mémoire virtuelle, le SE doit gérer de façon conjointe mémoire RAM et mémoire disque dans un mécanisme de va-et-vient (swap)."

Extraits

[...] Concepts fondamentaux des systèmes d'exploitation Plan Responsabilités et services d'un SE Le noyau Appels du système (system calls) Communication entre processus Messagerie et mémoire partagée Structure à couches Machines virtuelles SE 2 Gestion de processus et UCT Un processus=tâche est un programme en exécution il a besoin de ressources pour exécuter (UCT, mémoire, unités E/S . ) Le SE est responsable pour: allocation de ressources aux processus création, terminaison des processus suspension, reprise des processus synchronisation, communication entre processus SE 3 Description générale d'un micro-ordinateur 1977 SE Carte mère MSI 6163 Pro version NETCOM Structure d'un ordinateur Tout ordinateur a trois types de composantes: Unité centrale ou Central Processing Unit (UCT ou CPU) Mémoire centrale: Random Access Memory, RAM Unités périphériques (disques, imprimantes, clavier, lignes télécom ) Le tout connecté par un ‘bus' Mém UCT bus Périfs SE 5 Structure d'un ordinateur Mémoire (R.A.M.) Bus Micro-Processeur mémoire de masse disque dur Périphériques (écran, clavier, souris, ) SE 6 Le système d'exploitation Interface entre l'utilisateur et l'ordinateur SE 7 Le système d'exploitation Logiciel qui coordonne les tâches essentielles au fonctionnement de l'ordinateur : gère les ressources de l'installation, permet l'exécution des logiciels d'application, fournit du confort à l'utilisateur pour le dialogue avec la machine Système d'exploitation & gestionnaire fenêtrages Station Unix PC PC Mac UNIX X Window DOS Windows98/NT/2000/XP/2003 Linux X Window MacOs9, MacOsX SE 8 Gestion de mémoire principale (RAM) Le SE est responsable pour: savoir quels processus utilisent quelles parties de la mémoire savoir quels processus en demandent, et combien allouer la mémoire quand elle devient disponible libérer la mémoire SE 9 Sauvegarde de l'information : la mémoire de masse Notion de répertoire Sauvegarde Sauvegarde de secours Archivage Mémoires auxiliaires le disque dur : plusieurs dizaines de Go sur des PC communs le CDRom et le CDrom-R : 650 Mo, le DVD et le DVD-R : 4Go les disquettes 1.4 Mo et les super-disks 120 Mo. [...]

[...] Plus modulaire et protégé que MS-DOS 29 SE Structure UNIX: peu de couches SE 30 Micronoyaux (microkernels) Dans les premiers SE, aussi UNIX, tout était dans le noyau Après, un effort fut fait pour laisser dans le noyau UNIX seulement les fonctionnalités absolument nécessaires Une des fonctionnalités du micronoyau UNIX est la communication par échange de messages utilisé pour la communication entre programme client et service 31 SE Structure à couches dans OS/2 (IBM) suit les idées d'unix L 'OS/2 était beaucoup mieux organisé que MS-DOS, et donc moins vulnérable. Cependant il était peu performant. Win-NT a cherché à utiliser des principes semblables, mais avec une intégration meilleure des couches. [...]

[...] ) SE 15 Interpréteur de commandes en UNIX Le command interpreter (shell) peut démarrer et charger différents processus en mémoire, exécutant des appels de système appropriés (fork, exec). SE 16 Deux modèles de communication entre processus par appels de système transfert de messages entre processus (message passing) - utilisant le service de messagerie offert par le noyau à travers mémoire partagée entre processus (shared memory) SE 17 Messagerie et mémoire partagéé Messagerie: il faut établir une connexion entre processus (appels de système open connection, accept connection, close connection, read/send message) les processus s 'envoient des messages utilisant des identificateurs préalablement établis Mémoire partagée il est nécessaire d 'établir une zone de communication entre processus les processus doivent mutuellement synchroniser leur accès a cette zone Pour ceci, il font appel au SE SE 18 Programmes système Toute partie autre que le kernel, et ayant pour rôle l'augmentation de la fonctionnalité du système. [...]

[...] Fut la prémière base de Windows et une grande partie de l'histoire de Windows a été un effort de dépasser les limitations de MS-DOS SE 27 Couches du MS-DOS SE 28 Structure UNIX Multi-tâches, multi-usagers depuis le début Le système UNIX initial était aussi préoccupé par les limitation du matériel Distinction entre: programmes du système noyau tout ce qu'il y a entre l 'interface des appels de système et le matériel fournit dans une seule couche un grand nombre de fonctionnalités système fichiers, ordonnancement UCT, gestion mémoire . [...]

[...] virtuelles et plus. noyaux SE 36 Fonctionnement typique Le système VM laisse exécuter normalement les instructions non privilégiées Les appels au système sont exécutés par le système VM et les résultats sont passés à la machine virtuelle sur laquelle le processus exécute SE 37 Avantages Chaque machine virtuelle peut utiliser un SE différent! En théorie, on peut bâtir des machines virtuelles sur des machines virtuelles! [...]