Diapositives du cours de Systèmes d`Exploitation (partie 1)

II Chapitre 1 : Pr´esentation g´en´erale JJ
•Notion de Syst`eme Informatique
•Les fonctions d’un syst`eme d’exploitation
•Historique et ´evolutions
•Structure interne d’un syst`eme d’exploitation
•Composantes d’un syst`eme d’exploitation
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INotion de Syst`eme Informatique J
D´efinition fonctionnelle :
•Machine de traitement de l’information qui assure
.le stockage des donn´ees
.l’ex´ecution des programmes
•Structure en couches :
Logiciels d’application
Outils et Services
Système d’Exploitation
Machine physique
Logiciel de base
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ILes fonctions d’un syst`eme d’exploitation J
Gestion de l’information :
•Structuration (codage, fichiers)
•Conservation (fichiers, m´emoire)
•Transfert (E/S transparentes)
•Partage (entre plusieurs tˆaches)
Gestion des ressources :
•Allocation/Arbitrage
•Partage (diminution des coˆuts)
•Abstraction (simplification)
Autres services :
•S´ecurit´e (traitement des erreurs)
•´ Evaluation/Statistique/Facturation
•Outils divers (sauvegarde, recherche)
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II Historique des S.E. JJ
Fin 40 : Organisation en porte ouverte.
•Le temps d’acc`es `a la machine est structur´e en p´eriode de 30 minutes
•Chaque p´eriode est allou´ee `a un utilisateur
•A la fin de la p´eriode la machine est r´einitialis´ee
•L’utilisateur doit attendre la p´eriode suivante
Avantage : Chaque utilisateur a la machine pour lui tout seul.
Inconv´enient : Le travail doit ˆetre d´ecoup´e en tranche de 30 minutes.
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ILe moniteur humain de gestion des travaux J
Apparition d’un op´erateur de gestion des travaux :
Utilisateurs
Travaux
File des travaux
en attente
Travail courant
Moniteur
Il r´ecup`ere les travaux, g`ere la file d’attente et enchaine les ex´ecutions.
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ILe moniteur logiciel d’enchaˆınement des travaux J
D´ebut 50 :Moniteur logiciel d’enchaˆınement s´equentiel des travaux.
Il assure les fonctions
•de compilation des travaux
•de chargement en m´emoire
•d’enchainement des travaux
| chargement du moniteur compilateur
| compilation en m´emoire du travail 1
| ex´ecution du travail 1
| chargement du moniteur compilateur
| compilation en m´emoire du travail 2
| ex´ecution du travail 2
| ...
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ILe moniteur logiciel r´esidant J
Milieux des ann´ees 50 :Moniteur logiciel r´esidant d’enchaˆınement
s´equentiel des travaux. Il assure les fonctions
•d’enchaˆınement automatique des travaux
•de protection de la m´emoire
•de limitation de dur´ee
•de supervision des entr´ees/sorties
Mémoire centrale
Moniteur
RB RL
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ILe traitement par lots J
Fin des ann´ees 50 :Traitement par lots. Apparition du parall´elisme des
tˆaches entre lecture, calcul et impression.
d’impression
Bandes magnétiques
de sortie
Bandes magnétiques
d’entrée
Machine
de lecture
Machine
de calcul
Machine
ML MC MI
Pr´eparation du lot 1
Pr´eparation du lot 2 Ex´ecution du lot 1
Pr´eparation du lot 3 Ex´ecution du lot 2 Impression du lot 1
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ICycles de CPU et d’entr´ee/sortie J
Chaque processus enchaˆıne des cycles de CPU (ex´ecution de code) et des
cycles d’entr´ee/sortie :
CPU
E/S
CPU
Attente
E/S
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IMultiprogrammation J
D´ebut 60 :Multiprogrammation. Pr´esence simultan´ee de plusieurs pro-
grammes en m´emoire centrale.
Mémoire centrale (RAM)
Unité d’E/S
Unité d’E/S
CPU Périphériques
Nouvelles caract´eristiques :
•E/S tamponn´ees : d´efinition d’un canal d’E/S,
•r´eimplantation du code,
•protection de la m´emoire
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IApparition des terminaux J
60/70 : Int´egration des terminaux :
•les terminaux sont connect´es au serveur
•les utilisateurs travaillent devant le terminal
•ils partagent leur temps entre r´eflexion et action
Hypoth`ese 1 : Le temps de r´eflexion est de 90% :
donc, sur 100 utilisateurs, 10 sont actifs.
Hypoth`ese 2 : Les utilisateurs actifs r´eclament des actions simples :
prise en compte du travail interactif
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I60/70 : Le temps partag´e J
Le temps d’ex´ecution de la CPU est d´ecoup´e en tranches :
TempsCPU
P0 P1 P2 P0 P1 P2 P0
Quanta
Si
Quanta = 50 millisecondes et une requˆete ≤1 quanta
alors
Temps de r´eponse = 10 ×50 ms = 1
2s
Contraintes :
•multiprogrammation,
•temps de commutation faible,
•possibilit´e d’interruption propre.
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ILes syst`emes r´epartis J
1980 :Syst`emes r´epartis. R´epartition d’une activit´e entre plusieurs ma-
chines reli´ees par r´eseau (lent ou rapide).
Exemple : Le Cluster. La somme de plusieurs machines est vue comme
une seule machine (simplicit´e, ´evolutivit´e, robustesse).
pas de
logiciels
moniteurs
compilateurs
traitement
par lots
temps
partagé
multi-
utilisateurs systèmes
répartis
pas de
logiciels
moniteurs
compilateurs
temps
partagé
multi-
utilisateurs
pas de
compilateurs
moniteurs
compilateurs multi-
utilisateurs
et
temps
partagé
1950 1960 1970 1980
Gros
ordinateurs
Mini
ordinateurs
Les Micros
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II Structure interne d’un syst`eme JJ
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IOrganisation en machines J
Une machine c’est
•des objets,
•des actions possibles,
•des r`egles de composition des actions.
Dans une structure en couches, le syst`eme est concu comme un empile-
ment de machines.
M0
M1
M2
M3
M0
M1
M2
M3
M3
M1
M4
M2
M5
M0
(a) (b) (c)
Avantages : S´ecurit´e et modularit´e.
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IUtilit´e des machines J
M0
M1?
S0
AnciennemachineM0etsonsystèmeS0:
OnsouhaitedévelopperunsystèmeS1surunenouvellemachineM1:
M0
UnsimulateurdeM1surM0estutilisé:
S1?
S0 SimulateurM1 S1(dev)
M1 S1
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INotion de couches dans les architectures logicielles J
Les applications modernes utilisent les architecture en couches.
Un exemple : l’architecture applicative 3-tiers :
SGBDR Couche métier Couche présentation
Chaque couche
•a une sp´ecification (interface d’entr´ee),
•masque les couches inf´erieures.
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IOrganisation objet J
Un objet c’est
•une repr´esentation interne / externe,
•des fonctions d’acc`es,
Mémoire
centrale
Mémoire
secondaire
Mémoire
Virtuelle
Mémoire
physique
Mémoire
Disques Disquettes
AbstractionSpécialisation
Avantages : S´ecurit´e, modularit´e, abstraction et sp´ecialisation.
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IUn premier exemple J
Les machines virtuelles d’IBM (VM)/CMS :
Noyau
Utilisateurs
Noyau
Utilisateurs
Noyau
Utilisateurs
Noyau
Utilisateurs
Noyau
Utilisateurs
Noyau
Utilisateurs
Machine virtuelle
Matériel
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IArchitectures virtualis´ees applicatives J
La virtualisation est tr`es utilis´ee dans le d´eploiement des applications.
Serveur
VM 1 Unix v3 JVM 6
App. 1
OS natif
App. 2
VM 2 Unix v4 JVM 7 App. 3
VM 3 Windows X SGBDR
Avantages :
•d´efinir des environnements d’ex´ecution adapt´es
•assurer l’´evolutivit´e de son parc applicatifs
•am´eliorer la s´ecurit´e
•exploiter des architectures mat´erielles sophistiqu´ees
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