Les fonctions d`un système d`exploitation

Document T. Goron modifié par G. Maréchal
1
Les fonctions d’un système d’exploitation
1 - Définition
Le système d'exploitation gère les composants matériels de l'ordinateur et fournit les
briques logicielles de base pour les utiliser. C’est un ensemble de programmes qui assure
d’une part l'interface entre la machine et l'utilisateur, et d’autre part la machine et les
applications.
Schéma très « schématique » des échanges
Les grandes fonctions d’un S.E. :
 le chargement  il démarre l'ordinateur
(en anglais : « to boot », en franglais : « booter »)
 gère les ressources que sont le processeur, la mémoire centrale et les périphériques
 gère les entrées-sorties, pilote les échanges entre les organes de l'ordinateur (écran,
clavier, disque, etc.)
 gère l’interface avec les utilisateurs (clic souris, affichage de message, etc.)
 gère les fichiers et l’organisation des adresses des fichiers
 lance l’exécution des divers programmes ou logiciels
Noyau
Applicatif
Controleur
Clavier
Pilote
graphique
Gestion
Fichiers
Pilote
Périphérique
Protocole
réseau
Mémoire
centrale
Clavier
Ecran

Document T. Goron modifié par G. Maréchal
2
Pour l’utilisateur, la communication avec le système d'exploitation s'établit par
l'intermédiaire d'un langage de commandes, dont les ordres sont gérés par un
interpréteur de commandes, ou bien par une interface graphique, où les éléments de
l’ordinateur sont représentés par des petits dessins (icônes). Cela permet à l'utilisateur de
piloter les périphériques sans avoir à connaître les caractéristiques techniques internes du
matériel qu'il utilise, ni les adresses physiques, etc.
Par exemple : Pour stocker un fichier sur un disque dur, l’utilisateur n’a pas besoin de
connaître l’adresse physique des données dans tel ou tel secteur du disque (et
heureusement !).
2 - Les couches logicielles d’un Système d’Exploitation (S.E.)
Le S.E. est composé :
 D’un noyau (« kernel » en anglais) :
Le noyau assure la gestion des processus. Dans les S.E. les plus récents, le noyau est de
plus en plus restreint à sa fonction principale. On parle de micro-noyau.
Il est toujours présent en mémoire centrale (on dit « résident »), tandis que les autres
modules du S.E. sont généralement stockés sur disque et chargés dynamiquement en
mémoire centrale lors de leur utilisation.
Le noyau assure trois fonctions essentielles :
o La prise en charge des interruptions
o La distribution, qui répartit le temps de calcul du processeur entre les programmes
o La synchronisation entre processus
 De composants logiciels spécialisés, qui assurent les autres fonctions du système.
Citons entre autres :
o Le système de gestion de fichiers
o La gestion de la mémoire
o L’interpréteur de commande : qui assure l’interface utilisateur en mode
« commande »
Les principales couches du S.E. peuvent être classés hiérarchiquement (voir schéma page
suivante).

Document T. Goron modifié par G. Maréchal
3
Représentation détaillée des couches d’un S.E.
(source Claude Kaiser – CNAM)
Explication de quelques termes :
 Middleware : logiciel « intermédiaire », permettant d’établir un dialogue entre
deux applications
 MMU : Memory Management Unit. Unité de gestion de mémoire centrale.
 HAL : Hardware abstraction layer. Couche (logicielle) d’abstraction du matériel, qui pilote
directement les composants.

Document T. Goron modifié par G. Maréchal
4
3 - Les fonctions d’un S.E.
3.1 - La gestion des processus
On appelle processus tout ou partie d’un programme qui s’exécute.
Avec un ordinateur aujourd’hui, on peut travailler sur un traitement de texte tout en
écoutant un disque sur le lecteur CD, et en téléchargeant par exemple une mise à jour
d’anti-virus sur Internet.
Cela veut dire que plusieurs processus s’exécutent simultanément (on est dans un système
multitâches – voir plus loin).
En réalité, la simultanéité n’est qu’une impression donnée par la très grande vitesse de
passage d’un processus à l’autre.
Le système d’exploitation gère le partage du microprocesseur et des ressources entre les
différents processus.
Gestion des processus = partage du temps de travail du processeur
Les états d’un processus
Il existe trois états principaux :
 Élu (en cours d’exécution)
 Bloqué (c’est-à-dire que le processus attend un évènement extérieur pour pouvoir
continuer)
 Prêt (suspendu provisoirement pour permettre l’exécution d’un autre processus)
3.2 - La gestion de la mémoire
Le système alloue des emplacements en mémoire centrale aux programmes qui
s’exécutent et à leurs données ; il faut absolument éviter qu’un processus vienne écraser
les données en mémoire d’un autre processus.
Les systèmes gèrent généralement la mémoire de façon virtuelle et paginée.
 paginée : Tous les programmes sont découpés en morceaux de même taille
appelés « pages ». On ne charge en mémoire que les pages nécessaires à un
moment donné.
 virtuelle : lorsque la mémoire centrale n’est pas assez grande, les pages non
utilisées sont stockées sur disque dur dans un fichier spécial appelé fichier
d’échange (swap file).
D’autres techniques de gestion de la mémoire centrale existent (la segmentation …) mais
ne seront pas décrites ici.

Document T. Goron modifié par G. Maréchal
5
3.3 - La gestion des entrées/sorties
On parle d'entrées-sorties dès qu'il s'agit d'échanger des informations entre l'unité
centrale et les matériels périphériques (écran, clavier, souris, disque dur, imprimante,
modem ...).
Pour gérer les entrées/sorties depuis et vers les périphériques, les S.E. utilisent des
programmes spécialisés spécifiques aux périphériques :
 BIOS
 contrôleurs d’entrées/sorties
 pilotes de périphérique (imprimante, etc.)
Aujourd’hui, la plupart des systèmes proposent la détection et le paramétrage automatique
des pilotes de périphériques au moment du démarrage de la machine (plug and play) ou
même pendant son utilisation (« à chaud » - utile pour rajouter un élément dans un
serveur, par exemple un disque dur supplémentaire, sans avoir à l’arrêter, donc sans
interruption de service pour les utilisateurs).
3.4 - Le système de fichiers
Fichier (« file » en anglais) : terme très général, un fichier est l’ensemble des
d’informations binaires (0 ou 1) représentant un programme, un document, ou tout objet
numérisé. Un fichier sert à stocker et transmettre les données et codes informatiques.
Un système d’exploitation différencie en général les fichiers suivant leur type, et respecte
des conventions de nommage, en terminant le nom du fichier par un point suivi de trois
ou quatre lettres qui représente le type : Par exemple sous Windows :
 fichier.txt : texte brut, sans mise en forme
 fichier.exe : programme exécutable
 fichier.jpg : fichier image compressé au format « JPEG »
 Etc.
Le système de gestion de fichiers (SGF) gère le stockage des fichiers sur les disques. Il
gère une table d’allocation (FAT - File Allocation Table), qui définit les emplacements
et taille de chaque fichier. Un fichier est souvent stocké en plusieurs morceaux
(fragments) en fonction des emplacements disponibles sur le disque, mais l’utilisateur ne
s’en rend pas compte.