Systèmes d`exploitation

Systèmes
d’exploitation
William Puech
CUFR Nîmes
Sommaire
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Chapitre I :
Chapitre II :
Chapitre III :
Chapitre IV :
William Puech
Définition d ’un OS
Historique des systèmes
Windows
Linux
CUFR Nîmes
Définition d ’un OS
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A. Rappels et Définitions d ’un OS
B. Gestion du Hardware PC
C. Moniteurs de périphériques.
D. Les actions de base d ’un OS
E. Multitâche
F. Processus, synchronisation et
communication
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A. Rappels et Définitions d ’un OS
! Système d ’exploitation (OS) :
> Gérer les périphériques de l ’ordinateur
> Effectuer les opérations courantes sur les
données
> Etre évolutif
> Etre « Didacticiel »
> Avoir une couche graphique
> ...
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B. Gestion du Hardware PC
! Un OS doit savoir
périphériques (Drivers) :
Bus
(AGP,PCI,ISA)
gérer
les
Mémoires
(SDRAM, DIMM)
CPU
(Intel, Socket,
Slot, AMDC)
Chipset (TX,LX, BX, EX,...)
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C. Moniteurs de périphériques
! Interception de flux de caractères
provenant du clavier pour atteindre le pg.
actif : combinaison de zappage.
> routine : moniteurs de périphériques
! Liaison dynamique : pdt l ’exécution plutôt
qu ’au chargement.
! Anneaux de protection:
> noyau du système : niveau haut (0)
> pilotes de périphériques (2)
> applications : niveau bas (3)
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D. Les actions de base d ’un OS
! Gestion des ressources disponibles.
! Gestion des mémoires de masse :
> support physique où sont stockées les
informations : DD, CD-ROM, lecteur ZIP, ...
> gestion des données sur DD :
FAT (16 K), FAT 32, NTFS (NT)
> Actions sur les fichiers et répertoires :
création, suppression, déplacement, copier,
renommer, droits.
> Architecture du stockage : arborescence
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D. Les actions de base d ’un OS
! Gestion de la mémoire (RAM)
> Exploitation pour chaque processus de la
RAM (16 Mo, 32, 64, 128, 256)
> swapp automatique sur le DD
! Gestion des processus
> partage du CPU avec le nbre de processus
! Gestion des fenêtres et icônes : agir sur
un objet permet d ’effectuer une action
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D. Les actions de base d ’un OS
! Administration des utilisateurs :
> Sécurité du système et des données
> Compte et mot de passe
> Enregistrement des actions des utilisateurs
(temps du login)
> Droits et utilisateurs : groupes
> Administrateur ou root
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E. Multitâche
! Un
pg.
fonctionne
de
manière
interactive avec l ’utilisateur pdt que
les
autres
pgs.
fonctionnent
invisiblement en arrière plan.
! Le répartiteur détermine les tâches
devant recevoir du temps UC.
> Trois priorités des tâches
> fonction de la fréquence
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F. Processus, synchronisation et
communication
! Pour le programmeur : un processus est
identique à un programme ?
> Un processus peut en déclencher un autre
(père et fils) : en mémoire et exécution au
même moment.
> Un processus est un pg. en cours
d ’exécution
> processus en arrière plan.
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F. Processus, synchronisation et
communication
! Synchronisation interprocessus :
> Deux tâches peuvent s ’interférer :
stockage de données et lecture de ces
données
> synchronisation = sémaphore : suspension
d ’une tâche.
> sémaphores RAM et sémaphores système.
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F. Processus, synchronisation et
communication
! Communication interprocessus :
> Unités d ’exécution = fonctions C
> Utilisation de variables globales
> Mémoire partagée : segment de mémoire
utilisé entre plusieurs processus
> tuyaux = fichiers restant en mémoire
(lecture et écriture)
> Pb. de files d ’attente : plusieurs
messages, longs, diverses manières.
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Sommaire
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>
Chapitre I :
Chapitre II :
Chapitre III :
Chapitre IV :
William Puech
Définition d ’un OS
Historique des systèmes
Windows
Lieux
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Historique des OS
>
>
>
>
>
>
A. Utilisateur et programmeur
B. Les systèmes sans système
C. Multi-programmation
D. Systèmes en temps partagé
E. Ordinateur individuel monotâche
F. Ordinateur personnel multitâche
mono-utilisateur
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A. Utilisateur et programmeur
! Deux points de vue
> L ’utilisateur : gestion des fichiers (copier,
effacer, afficher) et des programmes
(exécuter)
> Le programmeur : ensemble de fonctions
utiles appelées par un programme
(affichage à l ’écran, lecture dans un
fichier, …)
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B. Les systèmes sans système
! Sur les premiers ordinateurs :
> Pas de système d ’exploitation !!
> Tubes sous-vide, non fiable occupant des
grandes salles,
> Pg. en langage machine sur la machine
nue, sans logiciel système intermédiaire,
> Pg. sur carte perforée, chargement du
pg., exécution et résultat sur papier
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B. Les systèmes sans système
! Les hommes servaient de systèmes
d ’exploitation :
> Le programmeur suivant charge son pg.
> Contrôle de tous les détails de
l ’exploitation de la machine
> Ecriture de toutes les entrées/sorties
dans les pg.
> Pas de gestion de mémoire
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B. Les systèmes sans système
! Début 1950 : utilisation des transistors
! Coût élevé et utilisation difficile :
> Un utilisateur, un pg., chargement,
attente, impression, pg. suivant, …
> Temps entrée/sortie très long sans
utiliser toutes les ressources de l ’UC.
> Idée : traitement par lots (bande
magnétique)
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C. Multi-programmation
> Chargement en mémoire de plus d ’un
pg. en même temps.
> Partition de la mémoire
PG. 1
UC
E/S
UC
E/S
UC
PG. 2
E/S
UC
E/S
UC
E/S
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C. Multi-programmation
! Problème : temps entrée/sortie
différent du temps traitement.
! Système un peu plus complexe :
> Un pg. ne doit pas interférer avec un autre.
> L ’emplacement de chaque pg. est connu.
! Problème : si pg. > partition ?
> Découpe en sous-programme
> taille adéquate de chaque section
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C. Multi-programmation
! Solution : utilisation d ’une mémoire
virtuelle.
! Solution : ne pas réécrire ses propres
routines d ’entrée/sortie.
> Concept de fonctions de système
> Fonctions d ’appels système : base des
systèmes d ’exploitation .
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D. Systèmes en temps partagé
! Le temps de boucler la boucle :
> Partage du temps sur des terminaux reliés à
l ’UC
> Système interactif
> Unix : premier système en temps partagé
! Priorités du système différentes
> Temps de réponse minimal
> Le Répartiteur bascule d ’un pg. à l ’autre sans
demander la permission : système préemptif
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D. Systèmes en temps partagé
! Deux pg. ne fonctionnent pas
simultanément :
> l ’UC alloue une tranche de temps à la fois.
> Illusion d ’une exécution en parallèle.
! Gestion des ressources :
> mémoires, imprimantes, ...
> Allocation mémoire.
> Division des pg. en segments.
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D. Systèmes en temps partagé
! Les segments :
>
>
>
>
Similaires aux pages
Avec taille variable
Partie logique du pg. : code, données, pile.
Division des pg. en segments.
! Apparition d ’une sécurité :
> altérer un pg., des données ou le système
> Mémoire : durée de connexion des utilisateurs
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E. Ordinateur individuel
monotâche
! Début 1970 : le prix de revient des puces et la
taille des transistors diminuent :
> Ordinateur personnel : un pg. = un utilisateur
(IMSAI 8080, TRS-80, Apple II, IBM PC)
! Systèmes simples:
> gestion des fichiers, langage haut niveau
(BASIC), mise à disposition d ’utilitaires, …
> Systèmes basés sur le processeur Intel :
le CP/M, puis le MS-DOS.
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F. Ordinateur personnel
multitâche mono-utilisateur
! Multitâche = multi-programmation
> stockés en mémoire et exécutés en même temps.
0 Notion de tâche différente de pg. (processus,
unités d ’exécution)
> Pour dépasser les limites de MS-DOS :
apparition d ’OS/2, Unix et Xenix (multitâches
et multi-utilisateurs)
> Difficulté de passer de MS-DOS vers Unix
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F. Ordinateur personnel
multitâche mono-utilisateur
! Apparition d ’OS avec des
caractéristiques multitâches :
> DESQview de Quarter-Deck Office
Systems
> PC-MOS de The Software Link
> Windows de Microsoft
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Sommaire
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Chapitre I :
Chapitre II :
Chapitre III :
Chapitre IV :
William Puech
Définition d ’un OS
Historique des systèmes
Windows
Linux
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Chapitre III :Windows
! Windows 95/98/NT 4.0
> 90% du parc informatique sont des PC
> 90% des PC tournent sous windows :
windows devient incontournable.
> Windows 95/98
>
>
>
>
OS « grand public »
Pas d ’administration d ’utilisateurs
« Plug & Play »
« Mac-OS + »
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Chapitre III :Windows
! Windows 95/98
> Demarrage sous W 95/98 (pilotes,
registre, couche graphique)
> API (Application Protocole Interface)
> Fenêtres et icônes : objets
> Poste de travail et panneau de
configuration
> Unités logiques, Imprimante, Réseau, Systèmes,
mémoire, pro-logiciels
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Chapitre III :Windows
! Windows 95/98
> Mémoires de masse
> DD, D7, DAT
> Arborescence : répertoire = dossier jaune,
fichier
> Action : double-clic, sélection,
> Raccourcis
> Menus des fenêtres : Fichier (nouveau, ouvrir,
enregistrer), Edition (gestion des objets), Aide
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Chapitre III :Windows
! Windows 95/98
>
>
>
>
Explorateur
Barre de menus et d ’outils
Recherche de fichier ou de document
Notion d ’extension et d ’association :
> avec 3 lettres (association avec un logiciel)
> .exe, .txt, .bmp
> Panneau de configuration : système,
Imprimante, Réseaux (TCP/IP)
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Chapitre III :Windows
! Windows NT 4.0
Gestion des utilisateurs
Gestion des processus
Gestion des applis. 16 bits
Sécurisation des données
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Win 95/98
Win NT 4.0
Non
Oui
Oui
Non
Oui
Oui
Non
Oui
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Chapitre III :Windows
! Windows NT 4.0
> Gestion des utilisateurs
> Groupe : ensemble de droit
> Utilisateurs : un util. Appartient au moins à un
groupe
> Administrateur : tous les droits
> Sécurisation des données
> Uniquement sur partition NTFS
> Limite l ’accès aux données aux utilisateurs
> Autorisation de droits à des groupes
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Sommaire
>
>
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>
Chapitre I :
Chapitre II :
Chapitre III :
Chapitre IV :
William Puech
Définition d ’un OS
Historique des systèmes
Windows
Linux
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Etat actuel de Linux
• Linux, un système pour l'espèce
humaine.
• Un système libre gratuit : modification,
personnalisation, utilisation, amélioration, …
• Création en 1991 par Linus Torvalds :
système aux normes POSIX (Portable
Operating System Interface uniX).
• Multiples distributions et environnements.
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Etat actuel de Linux
• Les grandes
Linux.
entreprises
adoptent
• Environ 10 millions d'ordinateurs avec
une augmentation de 20 % par an.
• Pour les serveurs Internet : croissance
de 150 % en 1 an.
• Linux né d'Unix ?
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Unix
• Développé en 1969 par Ken Thompson
et Dennis Ritchie.
• Un système interactif pour petites
machines comparable aux grands
systèmes.
• En 1973, Unix est réécrit en langage C
par Brian Kernighan et Dennis Ritchie.
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Caractéristiques principales
! Système d'exploitation
> multi-tâches en temps partagés
> multi-utilisateurs
> Interactif et intégré aux réseaux
> Langages de commande
> Bourne Shell
> C-Shell
> Korn Shell
> Plusieurs centaines d'outils
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Des centaines d'outils
! Gestionnaires de fichiers, Courriers,
News, WWW, Support Imprimante,
Système Xwindow, Traitement d'images,
...
! Jeux, Multimédia, réseau, Serveur,
Editeur de texte, d'images, de courbes,
Bureautique, ...
! Développement C, C++, Java, Pascal, X,
librairie de développement, ...
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Le système de fichiers
! "Tout est fichier"
! Quatre types de fichiers :
> ordinaire : données, programme, exécutable.
> répertoire : contient d'autres fichiers ou
répertoires.
> lien symbolique : pointe vers un autre
fichier.
> spécial : permet l'accès à un périphérique.
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Le système de fichiers
! Un fichier est représenté par une
structure (I-node) contenant : taille,
droits d'accès, dates de création et de
modification, …
! Un seul type de fichier ordinaire : flot
de caractères de 8 bits.
! Partage des fichiers en réseau : NFS
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CUFR Nîmes
Fichiers et répertoire
! Structure arborescente.
! Répertoire courant.
! Chemin absolu : depuis le répertoire
racine (/).
! Le caractère / sépare les répertoires
> Exemple : /home/martin/tpc/tp1/tp1.c
> Chemin relatif.
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Fichiers et répertoire
0 Caractéristiques des noms de fichiers :
lettres majuscules et minuscules ! chiffres, pas
d'espace, une extension, longueur maximale de
1024 caractères.
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Arborescence
/
(commandes
système)
(racine)
(fichiers
temporaires)
(utilitaires)
(périphériques)
bin
dev
etc
dubois
home
martin
lib
...
tmp
bin
usr
man
lib
(utilisateurs)
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Les utilisateurs
Chaque utilisateur du système est identifié
par un nom de login auquel est associé :
! un mot de passe, passwd,
! un identificateur numérique, uid,
! un groupe, gid,
! un répertoire de travail, /home/groupe/nom,
! un langage de commande,
stockés dans la base de données passwd.
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Les utilisateurs
! Les groupes, gid, permettent aux
utilisateurs de partager l'accès à certains
fichiers.
! Le répertoire courant : "."
! Le répertoire parent : ".."
! Le super utilisateur root gère tout le
système.
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Lexique (1)
! Système d'exploitation :
programme de base,
qui permet de gérer l'ensemble des périphériques, et
servir de support à tous les logiciels qui viendront s'y
greffer. (Linux, Windows, DOS, OS/2, Unix, MacOs).
! Partitionner :
découper un disque en 1 ou plusieurs
morceaux, afin que celui-ci puisse être reconnu par le
système d'exploitation utilisé.
! Formater :
formatage après création des partitions.
Permet au système de lire et écrire des données sur le
disque dur.
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Lexique (2)
! Point de montage : répertoire où l'on monte un
disque.
! NFS :
Network FileSystem : système de fichiers
réseau. C'est un système de fichier (disque dur ou
partition) d'une machine distante qui a été monté dans
un répertoire à travers le réseau (= CDROM ou disque
local).
! IDE : interface la plus utilisée pour les disques durs
et CDROM. Gestion de 4 périphériques (2 sur 2 ports).
Norme actuelle : Ultra DMA avec un taux de transfert
de 33 Mo/s.
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Lexique (3)
! SCSI :
interface avec un taux de transfert de 80
Mo/s (Ultra Wide SCSI 2). Contrôleur SCSI gérant
jusqu'à 15 périphériques.
! Distribution :
un système Linux personnalisant
l'installation et la configuration. Gratuit en ftp sur
internet ou achat des supports (Red Hat, SuSE,
Debian,…)
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