SOMMAIRE 1-Préambule 2-Composition du Système d`exploitation

SOMMAIRE
1-Préambule
2-Composition du Système d’exploitation
3-Principales fonctions du système d’exploitation
4-Typologie
5-Conclusion
6-Annexe
7-Références
ETUDE DES SYSTEMES D’EXPLOITATION
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1-PREAMBULE
Le système d’exploitation d’un ordinateur ou d’une installation
informatique est un ensemble de programmes qui remplissent deux
grandes
fonctions
:
- gérer les ressources de l’installation matérielle en assurant leurs partages
entre
un
ensemble
plus
ou
moins
grand
d’utilisateurs
- assurer un ensemble de services en présentant aux utilisateurs une
interface mieux adaptée à leurs besoins que celle de la machine physique.
Un système informatique est un ensemble de matériels et de logiciels
destiné à réaliser des tâches mettant en jeu le traitement automatique de
l’information.
La communication d’un tel système avec le monde extérieur est assurée
par des organes d’accès ; ceux ci permettent également une interaction
avec des dispositifs physiques que le système informatique est chargé de
surveiller
ou
piloter.
La fonction d’un système informatique est la fourniture de prestations
(services) capables d’aider à la réalisation de problèmes usuels :
- gestion de l’information : stockage, désignation, recherche,
communication, protection contre les intrusions ou les incidents;
préparation
et
mise
au
point
de
programmes;
- gestion de l’ensemble des ressources pour permettre l’exploitation des
programmes (c’est-à-dire création d’un environnement nécessaire à
l’exécution
du
programme);
- gestion et partage de l’ensemble des ressources (matériels,
informations, ...) entre l’ensemble des usagers;
On peut considérer que cet ensemble de prestations, fournies par le
système d’exploitation, constitue pour l’usager de ce système, une
machine nouvelle qualifiée d’abstraite ou de virtuelle, par opposition à la
machine physique réalisée par l’assemblage de composants matériels
( logiciel d’application,logiciel de base, machine physique ). Le logiciel de
base peut lui-même être décomposé en deux niveaux : les outils et services
(compilateurs, chargeurs, éditeurs, utilitaires, ...) et le système
d’exploitation. Le présent expose consistera a mettre en évidence de
manière minutieuse et successive la composition, les principales fonctions,
la typologie et enfin les différents types de systèmes d’exploitation.
2-COMPOSITION DU SYSTEME D’EXPLOITATION
Un système d’exploitation est typiquement composé : d’un noyau ; de
bibliothèques, d’un ensemble d’outils système ; de programmes applicatifs
de base.
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2-1- Le Noyau de système d'exploitation.
Le noyau (ou cœur) assure les fonctionnalités suivantes :


gestion des périphériques (au moyen de pilotes) ;
gestion de l’exécution des programmes (aussi nommés processus) :
o
gestion de la mémoire attribuée à chaque processus ;
o
ordonnancement des processus (répartition du temps d’exécution
sur le ou les processeurs).
o
synchronisation et communication entre processus (services de
synchronisation, d’échange de messages, mise en commun de
segments de mémoire, etc.)

gestion des fichiers (au moyen de systèmes de fichiers) ;

gestion des protocoles réseau (TCP/IP, IPX, etc.).
Il s’agit de la couche primordiale, celle qui est lancée lors du démarrage de
l’ordinateur que l’on appelle couramment le boot. Grâce à celui-ci, les
premiers services peuvent accéder aux applications système : gestion de la
mémoire, accès aux disques durs et accès aux périphériques. Il gère donc
les ressources de l’ordinateur et permet aux différents composants
matériels et logiciels de communiquer entre eux.
2-2-Les Bibliothèques
Les bibliothèques servent à regrouper les opérations les plus utilisées
dans les programmes informatiques, afin d’éviter la redondance de la
réécriture de ces opérations dans tous les programmes.
2-3-L’ensemble d’outils systèmes
Le système de fichiers (FS ou filesystem en anglais) ou système de
gestion de fichiers (SGF) est une structure de données permettant de
stocker les informations et de les organiser dans des fichiers sur ce que l’on
appelle des mémoires secondaires (disque dur, disquette, CD-ROM, clé
USB, etc.). Ce stockage de l’information est persistant. Une telle gestion
des fichiers permet de traiter et de conserver des quantités importantes de
données ainsi que de les partager entre plusieurs programmes
informatiques. Il offre à l’utilisateur une vue abstraite sur ses données et
permet de les localiser à partir d’un chemin d’accès.
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Les outils système permettent :


de configurer le système (gestion des comptes des utilisateurs,
configuration des paramètres réseau, démarrage automatique des
services, etc.) ;
de passer le relais aux applications proposant des services à un ou
plusieurs utilisateurs ou à d’autres ordinateurs, grâce au réseau par
exemple.
L'interface utilisateur aussi nommée interface homme-machine
(IHM) permet à un homme de se servir de l'ordinateur. Cette interaction
homme machine s’élabore tant par le biais d'interfaces graphiques qu'en
ligne de commande.
2-4-Les programmes applicatifs de base
Les programmes applicatifs de base offrent des services à l’utilisateur
(calculatrice, éditeur de texte, navigateur web, etc.). Ces programmes applicatifs sont
souvent fournis en bundle (en vente liée) avec le système d’exploitation.
3-PRINCIPALES FONCTIONS DU SYSTEME D’EXPLOITATION
Les principales fonctions du système d’exploitation peuvent être
classées hiérarchiquement en trois rubriques:
3-1 - La machine virtuelle

fonctions de gestion de l'information: structuration, conservation,
désignation (mémoire virtuelle, fichiers...). Ceci concerne aussi
bien l'information stockée sur les mémoires périphériques que
dans celle de l'ordinateur. Nous l'étudierons dans les chapitres IV
et V.
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
transferts entre les différents éléments de la machine. Ceci
concerne les échanges entre les différentes parties: mémoire,
processeur, périphériques...

fonctions d'exécution: exécution des programmes en parallèle, en
séquence...
3-2 - la gestion et le partage des ressources

gestion des ressources physiques: allocation de la mémoire
principale et de la mémoire secondaire (fichiers), gestion des
organes d'entrées-sorties.
partage et échange de l'information entre utilisateurs

protection mutuelle entre utilisateurs, sécurité.

3-3- les outils d'exploitation

compilateurs, aide à la mise au point de programmes
outils de sauvegarde, d'archivage, traitement des défaillances.

éditeurs, outils divers...

La plupart des utilisateurs ne connaissent que ce troisième niveau. Sa
richesse, sa facilité d'emploi, sa souplesse définissent la qualité d'un
système d'exploitation du moins pour le non-spécialiste.
4-TYPOLOGIE
On distingue les systèmes selon 4 grandes classes
4-1-selon les services rendus
Mono/multi tâches : capacité du système à pouvoir exécuter plusieurs
processus simultanément ; par exemple effectuer une
Compilation et consulter le fichier source du programme correspondant.
C'est le cas d'UNIX, d'OS/2 d'IBM et de Windows 95.
Mono/Multi-Utilisateurs : capacité à pouvoir gérer un panel d'utilisateurs
utilisant simultanément les mêmes ressources matérielles. (Cas d'UNIX, de
MVS, de Gecos ...)
4-2-Selon leur architecture
Systèmes centralisés : L’ensemble du système est entièrement
présent sur la machine considérée. Les machines éventuellement reliées
sont vues comme des entités étrangères disposant elles aussi d'un système
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centralisé. Le système ne gère que les ressources de la machine sur
laquelle il est présent.
C'est le cas d'UNIX, même si les applications réseaux (X11, FTP, Mail ...) se sont
développées.
Systèmes répartis (distributed systems) : Les différentes
abstractions du système sont réparties sur un ensemble (domaine) de
machines (site). Le système d'exploitation réparti apparaît aux yeux de ses
utilisateurs comme une machine virtuelle monoprocesseur même lorsque
cela n'est pas le cas.
Avec un système réparti, l'utilisateur n'a pas à se soucier de la localisation
des ressources. Quand il lance un programme, il n'a pas à connaître le nom
de la machine qui l'exécutera. Ils exploitent au mieux les capacités de
parallélisme d'un domaine.
Ils offrent des solutions aux problèmes de la résistance aux pannes.
4-3-Selon leur capacité à évoluer
Systèmes fermés (ou propriétaires) : Extensibilité réduite : Quand
on veut rajouter des fonctionnalités à un système fermé, il faut remettre en
cause sa conception et refaire une archive (système complet).
C'est le cas d'UNIX, MS-DOS ... Il n'y a aucun ou peu d'échange possible avec
d'autres systèmes de type différent, voir même avec des types identiques. C'est
le cas entre UNIX BSD et SV.
Systèmes ouverts : Extensibilité accrue : Il est possible de rajouter
des fonctionnalités et des abstractions sans avoir à repenser le système et
même sans avoir à l'arrêter sur une machine. Cela implique souvent une
conception modulaire basée sur le modèle « client-serveur ».
Cela implique aussi une communication entre systèmes, nécessitant des
modules spécialisés.
4-4-Selon l'architecture matérielle qui les supporte
Architecture monoprocesseur (temps partagé ou multiprogrammation) : Ressource processeur unique : Il a fallu développer un
mécanisme de gestion des processus pour offrir un (pseudo) parallélisme à
l'utilisateur : c'est la multi-programmation ; il s'agit en fait d'une
commutation rapide entre les différents processus pour donner l'illusion
d'un parallélisme.
Architectures multiprocesseurs (parallélisme): On trouve une
grande variété d'architectures multiprocesseurs :
-SIMD (Single Instruction Multiple Data) : Tous les processeurs exécutent les
mêmes instructions mais sur des données différentes.
-MIMD (Multiple Instructions Multiple Data) : Chaque processeur et
complètement indépendant des autres et exécute des instructions sur des
données différentes.
-Pipeline : Les différentes unités d'exécution sont mises en chaîne et font
chacune partie du traitement à effectuer.
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On parle aussi d'architecture faiblement ou fortement couplée.
Architecture fortement couplée : Ce sont principalement des
architectures à mémoire commune.
Architecture faiblement couplée : Ce sont des architectures où chaque
processeur possède sa propre mémoire locale ; c'est le cas d'un réseau de
stations.
Architecture mixte : Ce sont des architectures à différents niveaux de
mémoire (commune et privée).
Remarque : Il n'y a pas de système universel pour cette multitude
d'architectures. Les constructeurs de supercalculateurs ont toujours
développés leurs propres systèmes. Aujourd'hui, compte tenu de la
complexité croissante des systèmes d'exploitation et du coût inhérent, la
tendance est à l'harmonisation notamment via le développement de
systèmes polyvalents tels que les systèmes répartis.
Un cas particulier, les systèmes « temps réel ».
Les Systèmes temps réel sont des systèmes pour lesquels l'exécution
des programmes est soumise à des contraintes temporelles. Les résultats
de l'exécution d'un programme n'est plus valide au delà d'un certain temps
connu et déterminé à l'avance. Généralement, on trouve des systèmes «
temps réel » dans les systèmes embarqués (satellites, sondes, avions,
trains, téléphones portables, ...).
On distingue deux types de contraintes temporelles : les contraintes
strictes et les contraintes relatives. Pour garantir ces contraintes, le
système possède des mécanismes spécifiques dont le but est de réduire
l'indéterminisme des durées d'exécution des programmes. C'est le cas de
Linux-RT.
5-CONCLUSION
De part leurs structures, leurs fonctions, et leur classification, les
systèmes d’exploitations facilitent l’utilisation des différentes ressources
d’un système informatique (ordinateur…).
6-ANNEXE
La ligne de commande (en anglais CLI pour Command Line
Interface) était la seule interface disponible sur les ordinateurs des années
1970. Elle est encore utilisée en raison de sa puissance (Turing-complétude
du langage), de sa grande rapidité et du peu de ressources nécessaires à
son fonctionnement.
L'interface graphique (en anglais GUI pour Graphical User
Interface) s’oppose à l’interface en ligne de commande. Les parties les plus
typiques de ce type d’environnement sont le pointeur de souris, les
fenêtres, le bureau, les icônes. D'autres contrôles graphiques sont
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couramment utilisés pour interagir avec l’utilisateur : les boutons, les
menus…
Liste non exhaustive de systèmes d’exploitation


OS/2 d’IBM ;
OS/400 présent sur les moyens systèmes IBM (AS/400 - ISéries) ;

Mac OS : le premier système d’exploitation des ordinateurs Apple Macintosh, qui a succédé
aux systèmes Lisa et Apple II, et a été suivi de Mac OS X puis d'Phone OS ;

VMS et OpenVMS (Compaq, ex-Digital) ;

Geekeo : Open source et spécialisé dans la virtualisation ;

la famille des DOS, dont :

PC-DOS (version fournie par IBM avec les premiers x86), MS-DOS, DR-DOS, FreeDOS,
PTS-DOS...

Windows 9x, le système d’exploitation fenêtré de Microsoft basé sur le MSDOS ;

Windows NT ;

ReactOS, Un système d'exploitation libre compatible win32.

BeOS et ses successeurs libres et propriétaires : Haïku.

AtheOS et son fork Syllabe dont l'arborescence du système de fichier est très proche
d'UNIX.

Dérivés d’UNIX (sous différentes déclinaisons : BSD, System V, etc.) dont :

GNU/Linux : un système d’exploitation libre s’appuyant sur le noyau Linux et les
outils GNU.
 Distributions : Debian, Mandriva, Ubuntu, Gentoo, Red Hat, Fedora, SuSE,
Slackware, EduLinux…

la famille BSD : un effort réussi pour rendre sa liberté au système de Berkeley
comprenant :
 NetBSD, OpenBSD et son dérivé OliveBSD, FreeBSD et ses dérivés, PicoBSD,
DragonFly BSD et PC-BSD; Darwin (sur lequel est construit Mac OS X, semipropriétaire), OpenSolaris de Sun.

les UNIX propriétaires :
 AIX (IBM, SystemV), A/UX (Apple, SystemV), BOS (Bull Operating System),
Irix (Silicon Graphics, SystemV), HP-UX (Hewlett Packard, SystemV), LynxOS
(LynuxWorks), NeXTSTEP (NeXT, BSD), Sinix (Siemens), Solaris(Sun,
SystemV), SunOS (Sun, BSD), Tru64 (Compaq).

les systèmes d’exploitation grands systèmes (mainframes) :

Multics (père d’UNIX) et héritier de CTSS

IBM : MVS, VM, DOS/VSE, TPF
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

Bull : GCOS

Siemens : BS2000

DEC : TOPS-10, TOPS-20 et ITS
Symbian OS est un système d’exploitation pour Smartphones
7-REFERENCES


Andrew Tanenbaum, Systèmes d’exploitation, Pearson Education France, 2003, 2e
édition
Laurent Bloch, Les systèmes d’exploitation des ordinateurs. Histoire, fonctionnement,
enjeux, Vuibert, 2003,
www.jetel.free.fr/inf_os
www.wikipedia.org
www.commentcamarche.net/contents/systemes/sysintro.php3
www.lmcp.jussieu.fr/impmc/enseignement/ye/informatique/systemes/chap1
Département Informatique IUT de Caen (France)
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