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Système d’exploitation d’un ordinateurComment l’expliquer ?
L’essentiel à savoir...PCI DEUG Sciences
2001-2002Alain Mille
UFR d’InformatiqueUCBL
2
Système d’exploitation ?
Définition : l’ensemble des logiciels qui permettent « d’exploiter » l’ordinateur
= l’ensemble des logiciels offrant les services de base (gestion du matériel,
du réseau, etc.)
+ l’ensemble des logiciels offrant des
services généraux (gestionnaire de fichiers, administration de ressources,
etc.)
Introduction
3
Modèle en couchesIntroduction
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
4
Interface humain (1)
Les différents environnements permettant à l’utilisateur d’interagir avec le système informatique.
C’est lui qui permet d’atteindre les services et les applications disponibles sur le système informatique.
L’interface humain a tendance à se standardiser autour de quelques conventions graphiques, mais
l’interface textuel permet d’atteindre l’ensemble des commandes disponibles.
IntroductionInterface humain
Illustrations
Interfaces humains
5
Interface humain (2)
Tendances :– interfaces humains fondés sur des description
de « pages » du type HTML• Avantages : indépendance totale entre les
applications et leurs interfaces -> interopérabilité.
• Défauts : – exige un « interpréteur » respectant
rigoureusement « un » standard du langage (Internet Explorer ou Netscape par exemple) et de nombreux « plug in » pour gérer les effets graphiques complexes ou les contrôles spécifiques. Des « plug-in » puissants mais particuliers à un « éditeur » peuvent entraîner l’effet de monopole (situation de microsoft explorer par exemple).
IntroductionInterface humain
Interfaces humains
6
Applications et services (1)
Une application est un ensemble de programmes permettant de fournir des fonctions spécifiques :– traitement de texte, tableur, logiciel de
dessins, traitement de vidéo, etc.
Un service est un ensemble de programmes permettant de gérer des ressources offertes– comptes utilisateurs, accès réseau à
distance, site web, gestion des impressions, etc.
IntroductionInterface humainApplications et services
Applications et services
Interfaces humains
7
Applications et Services (2)
Installation d’une application– l’ensemble des fichiers nécessaires sont
rassemblés sur un CD ou sur un site disponible sur Internet,
– un logiciel d’installation (setup, install, ...) permet de copier sur une zone disque les fichiers concernés (codes exécutables, données, exemples, aides, etc) et « enregistre » l’application sur la machine cible (un poste client ou un serveur).
– les icônes, les menus, les commandes permettant de lancer l’application sont mis à disposition.
IntroductionInterface humainApplications et services
Applications et services
Interfaces humains
8
Applications et Services (1)
Les services sont des programmes lancés automatiquement ou manuellement et qui restent disponibles en permanence
Les services n’ont en général pas d’interface humain très voyant (parfois une icône donnant l’état du service)
IntroductionInterface humainApplications et services
Service de FAX démarré
Service de protection antivirus démarré
Applications et services
Interfaces humains
9
Les services sont soit « réveillés » à intervalles réguliers ou sur apparition d’un événement qu’ils doivent traiter.
Les services peuvent être utilisés par les applications pour réaliser certaines de leurs fonctions (typiquement, les services réseaux sont nécessaires pour les applications exploitant des ressources à distance).
Les services sont installés comme des « composants » supplémentaires du système d’exploitation.
Applications et Services (2)IntroductionInterface humainApplications et services
Illustration
Applications et services
Interfaces humains
10
Système de gestion des objets systèmes
Un objet système est une entité « persistante », portant un nom et possédant des propriétés que l’on peut modifier– les fichiers sont les objets systèmes les plus
évidents, mais de plus en plus...– les comptes utilisateurs, les groupes, – ressources allouables comme les
imprimantes...
Examinons les deux premiers...
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
11
Fichiers et « Système » de Gestion de Fichiers
Un fichier est un « objet » permanent du système d’exploitation contenant une « séquence » d’octets.
Les fichiers que tout utilisateur manipule sont des fichiers stockés et organisés dans une mémoire de masse, une unité de disque le plus souvent.
Un Système de Gestion de Fichiers est un ensemble de programmes de gestion de fichiers selon une « méthode spécifique » (nommage, localisation sur le disque, etc.)
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
12
Applications gestionnaires de fichier
Le gestionnaire de fichiers est une APPLICATION permettant à l’utilisateur de manipuler les fichiers en tant qu’objets du système
Il peut donc y avoir plusieurs applications différentes pour gérer les fichiers– gestionnaire simple– type explorateur
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
13
Gestion physique des unités de disque (1)
Une unité de disques de 16 000 blocsde 512 octets = 8 109octets (8 giga octets)
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
14
Gestion physique des unités de disque (2) : découpage en volumes
Le disque physique est découpé en 4 volumeslogiques 1,2, 3 et 4 de 4 000 blocs chacun.
Volume 1
Volume 2
Volume 3
Volume 4
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
Illustration
15
Localisation des fichiers sur un volume disque
Un fichier occupe un nombre entier de blocs
Des « fichiers spéciaux », les répertoires, repèrent les fichiers par leur nom, et mémorisent leur index de localisation (organisation hiérarchique)
Pour gérer l’espace, un système de cartographie des blocs libres / blocs est mis en place
Toutes ces informations sont sur le volume disque
Illustration
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
16
Les propriétés des fichiers
nom (protocole de nommage dépendant du système d’exploitation)
propriétaire (compte propriétaire) dates de création, accès, mise-à-jour, ... autorisations d’exploitation par catégorie (le
propriétaire, tout le monde, une liste limitée...)
etc
Remarque : un répertoire étant un « fichier spécial », il est caractérisé avec le même type de propriétés
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
17
Structure interne d’un fichier
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
Bloc 1
Bloc 2
Bloc 3
Bloc 4
Bloc 5
En-tête de fichier(type, nombre d’octetsd’information,etc.)
ascii, binaire,...
Dès sa création un fichier occupe au moins unbloc et son en-tête est créée. Il est pourtant vide(0 octets). Les blocs sont alloués quand nécessaires.
18
Comptes utilisateurs et administration des comptes
Un compte utilisateur est une entité mémorisant les caractéristiques d’un utilisateur du point de vue d’un système d’exploitation, et notamment :– un identificateur (login)– un mot de passe (passwd)– l’appartenance à un groupe– des droits particuliers (ou des interdictions!)– un « profil » d’environnement
• répertoire par défaut• « bureau »• etc.
– etc.s
Gestion des Fichiers
Applications et services
Interfaces humains
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu système
Illustrations
19
Le noyau d’un système d’exploitation
Le noyau d’un système d’exploitation est constituée des fonctions logicielles les plus dépendantes du matériel (différent selon les familles de microprocesseur)
Nous retiendrons trois fonctions essentielles :
Gestion de la mémoire Gestion des entrées-sorties Gestion des processus
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
20
Gestion de la mémoire (1)
Chaque programme qui s’exécute doit être présent en mémoire accompagné des données sur lesquelles il travaille
A chaque fois qu’un programme est lancé, le gestionnaire de mémoire est appelé pour « trouver » un espace mémoire pour lui
La plupart des systèmes permettent de lancer beaucoup de programmes en parallèle, et les programmes sont « gourmands » en mémoire– besoin d’un mécanisme de mémoire virtuelle
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
21
Gestion de la mémoire (2)Notion de mémoire virtuelle
??
Comment faire pour donner plus de mémoirequ’il n’en existe vraiment physiquement ?
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
22
Gestion de la mémoire (3)Notion de mémoire virtuelle
01230123010123456789
10
1310158
...
L’espace mémoire est découpé en pages. Seulesles pages nécessaires sont en mémoire physique.Les autres pages sont copiées dans une zone dudisque. Elles seront échangées (swapped) au besoin.
Zone d’échange (swap)
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
Illustration
23
Gestion des processus
Un processus est un programme « en train » de s’exécuter
Une application est constituée d’au moins un processus
A tout moment, un seul processus s’exécute réellement
Un programme « ordonnanceur » s’exécute à intervalles réguliers (ordre 100 ms) et à chaque entrée-sortie pour décider quel sera le processus suivant qui s’exécutera.
Apparemment, tous les processus s’exécutent en parallèle donc...
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
Illustration
24
Gestion des entrées-sorties (1)
Quand un processus d’un programme souhaite lire / écrire une information sur un périphérique, il doit utiliser des fonctions spécifiques à chacun de ces périphériques,
Ces fonctions de mise en forme, de contrôle ou de gestion de l’échange (comme on l’a vu dans le cours sur le fonctionnement interne de l’ordinateur) sont rassemblées dans des codes que l’on appelle des PILOTES (ou DRIVERS) d’entrée-sortie.
Ces PILOTES sont des composants indispensables du système d’exploitation
Ils doivent être INSTALLES pour exploiter un dispositif d’entrée-sortie (en général un périphérique)
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus Entrées-Sorties
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
25
Exemples de pilotes
Les pilotes « standards »– disques (SCSI par exemple)– scanners (USB par exemple)– etc.
mais surtout des pilotes pour exploiter toutes les possibilités fines– d’imprimantes,– de scanners avec des options,– de systèmes vidéo,– etc.
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus Entrées-Sorties
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
26
Conclusion
Un système d’exploitation structuré en couches les plus indépendantes possibles
Une couche utilise les services des couches inférieures pour réaliser ses fonctions
Seul le noyau du système d’exploitation est complètement lié au matériel interne de l’ordinateur
Nécessité d’installer correctement les composants du noyau (pilotes en particulier) pour que les périphériques soient pleinement fonctionnels
IntroductionInterface humainApplications et servicesGestion des objetsdu systèmeNoyau du système Mémoire Processus Entrées-SortiesConclusion
Matériel
Noyau Gestion mémoire, entrées-sorties et
processus
Interface humain
Applications et services
Système de Gestion des Objets Systèmes
27
Interface graphique (ms-windows nt/4)
Explorateur de fichier
Icône pour atteindre une application ou un service
Annexe 1
Interface texte
28
Interface Texte (MS-DOS)
Invitation de commande
La commande est « tapée » au clavier
l’exécution de la commande produitl’affichage de ce texte
Annexe 1
29
Exemple d’écran d’installationAnnexe 2
30
Exemple de contenu de disque d’installation avec lancement automatique
Paramétrage de lancement automatique de l’installation
Annexe 2
31
Exemple de contenu avec install
programme d’installation
fichiers « compressés »fichiers « compressés »
Annexe 2
32
Interface d’installation d’application (détail)
Annexe 2
s’affiche en général en plein écran pouréviter que d’autres programmes perturbent
l’installation
Des boites de dialogues permettentde suivre la progression de l’installation
33
Installer/Désinstaller des applications
Annexe 2
Applications installées
34
Applications en cours d’exécution
Annexe 2
Explorateur du poste de travail
Gestionnaire de fichiersGestionnaires de fichiers
35
Quelques services ms-windowsAnnexe 3
36
Ajouter/supprimer des services réseau
Annexe 3
37
Fenêtre d’un gestionnaire simple de fichier
Annexe 4
38
Fenêtre d’un explorateur d’objets systèmes (dont les fichiers)
Annexe 4
39
Un exemple de découpage en volumes (Windows-NT4)
Volumes logiques
Annexe 4-bis
Unités physiques
40
Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(1 - état initial)
Programmes d’amorçage (boot)
Bloc de tête de cartographie
Bloc de tête répertoire (racine)
les blocs verts sont « libres »
0102030405060708090
100110120
Annexe 5
41
Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(2 - début)
les blocs verts sont « libres »
les blocs bleus sont occupéspar des fichiers
0102030405060708090
100110120
Annexe 5
42
Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(3 - en général)
les blocs verts sont « libres »
les blocs bleus sont occupéspar des fichiers
0102030405060708090
100110120
les blocs noirs sont défectueux
Annexe 5
43
Fenêtre d’affichage de propriétés de fichier
Annexe 5
44
Application d’administration de comptes
Annexe 6
45
Un compte utilisateurAnnexe 6
46
Un profil d’environnementAnnexe 6
47
Un instantané de l’utilisation mémoire
Annexe 7
Taille physiqueUtilisé pour accélérerles échanges disques
Taille allouée
Taille virtuelle
48
Les processus en cours (1)Annexe 8
49
Les processus en cours (2)Annexe 8
50
Les processus en cours (3)Annexe 8
51
Pilotes mémoires de masseAnnexe 9
52
Pilotes mémoires de masseAnnexe 9
53
Pilotes périphériques audiovisuelsAnnexe 9