by Tabib Samir ;)

1. INSAT
CONCEPTS FONDAMENTAUX
DES SYSTEMES D’EXPLOITATION
CENTRALISES
LEILA BACCOUCHE
L. BACCOUCHE Fondements des Systèmes d'Exploitation Centralisés 1

2. Chapitre 1
Introduction aux systèmes d'exploitation
d exploitation
1.1 Rappels généraux
11R l é é
ordinateur = machine (matériel ) + mode d'emploi
(logiciels).
1.1.1 Rappel sur la structure interne d'un ordinateur
La machine comprend plusieurs entités : une unité centrale, plusieurs
mémoires, des périphériques et un bus afin de permettre à ces unités de
communiquer.
communiquer
Bus externe
UC
Disque dur
MC périphériques
Carte mère
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3. 1.1.2 Structure de l'unité centrale
L unité
L'unité centrale (processeur) réalise les traitements et les décisions. Elle se
décisions
compose d'une unité de commande et de contrôle, d'une unité arithmétique et
logique, de registres et d'un bus interne pour permettre la communication
entre ces unités.
ié
U n it é
A r it h m é t iq u e
Registres
e t lo g iq u e
U n it é d e
c o n t r ô le e t d e
com m ande
U n it é s d e
g e s t io n m é m o ir e M é m o ir e
H o r lo g e cache
1.2 Structure de la carte mère
On trouve essentiellement les éléments suivants sur une carte mère :
Le microprocesseur
L'horloge qui permet de cadencer le fonctionnement du processeur, du
bus.
La mémoire vive sous forme de barrettes de 64, 128, 256 MO.
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4. La mémoire morte, appelée ainsi car elle peut uniquement être lue et non
modifiée. Ell contient les programmes du BIOS qui gère les entrées-sorties.
difié Elle ti t l d i è l té ti
Le bus système se présentant sous la forme de fils parallèles pour véhiculer
les données et les instructions. Ce bus relie le processeur à la mémoire
p
centrale.
Le bus d’entrée/sortie (chipset) permet de relier les différents composants
de la carte mère.
mère
Les périphériques sont des dispositifs qui sont assez lents par rapport à l unité
l'unité
centrale. Un composant appelé contrôleur est associé à chaque périphérique et
gère le dialogue avec l'unité centrale.
La
L carte mère contient en plus :
è i l
Le contrôleur de bus
Le contrôleur de mémoire
Le contrôleur des e/s
Des emplacements pour connecter des cartes d'extension
Des
D connecteurs d' li
t d'alimentation, de clavier, de disque….
t ti d l i d di
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5. 1.3 Définitions d’un système d ’exploitation
Le système d'exploitation est un intermédiaire entre la machine et
d exploitation
l'utilisateur.
La fonction du système d'exploitation est de masquer la complexité du
matériel et de proposer des instructions plus simples à l'utilisateur.
Le système d'exploitation est un ensemble de programmes qui contrôlent
les composants de l'ordinateur
l ordinateur.
La fonction du système d'exploitation est de masquer la complexité du
matériel et de proposer des instructions plus simples à l'utilisateur.
1.4 Le logiciel dans un ordinateur
Le logiciel dans un ordinateur se répartit en 2 catégories :
• Les programmes fondamentaux qui permettent le fonctionnement de
l'ordinateur (dits programmes système)
• Les programmes qui résolvent les problèmes des utilisateurs (applications)
Le système d'exploitation est le programme fondamental des programmes
système.
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6. y
sy stè m e s
L. BACCOUCHE
P ro gra m m e s
P a rtie m a térie lle
o p tio n n e l
O b lig a to ire p ro té g é
Utilit
taires : outi
ils
bureaautique, ouutils systèm
me
(com
mpression,
defra
agmenteur, vérificateu ur
de co
ohérence de disque,
e
assist
tants de coonnexion,
trans
sferts de fic
chiers, etc )
édite
eurs, Comp pilateurs,
interp
préteurs
Fondements des Systèmes d'Exploitation Centralisés 6
d’
Appllications uttilisateurs :
r
gestion de cabinnet,
treprise, etc
d’ent c.
S y stè m e d ex ploita tion
s,
Logicciels de développeme
ent
et d’e
exploitation
n
L o giciels et a p plica tio n s
C o m po sa nts m a tériels : pr oc e sseu r, m é m oir e s p érip hériqu e s

7. 1.5 Historique des systèmes d'exploitation
Un système d ’exploitation est développé pour un
machine bien précise. Les SE ont évolués avec les générations
d’ordinateurs
1.5.1 La
1 5 1 L première génération : prototypes d'ordinateurs
iè é é i d' di
Cartes électriques enfichables
Une seule personne conçoit construit programme :
conçoit, construit,
pas de SE
1.5.2 La deuxième génération : transistors et
152L d iè é é ti t it t
traitement par lots
Les ordinateurs sont devenus plus fiables
Programmes sur cartes perforées en Fortran, Cobol,
Assembleur.
Regroupement des programmes sur bande en fonction du langage de
programmation.
Moniteur système commande l exécution automatique de tous les
l’exécution
prog.
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8. 1.5.3 La troisième génération : Les circuits intégrés et
la multiprogrammation
Apparition du Circuit Intégré en 1959
IBM lance le SE os/360 capable de faire des calculs et des e/s :
p
multiprogrammation
Premiers SE : OS/360
Tâches réalisées par le SE
•Allocation du processeur
•Allocation de la mémoire
Allocation
•Gestion des files d ’e/s
La multiprogrammation
p g
le processeur peut se partager entre plusieurs tâches.
origine : lenteur des périphériques
Au lieu que le processeur reste inactif dans l'attente de l’e/s, le
système d'exploitation fait basculer le processeur vers un autre
programme et l'exécute. Le processeur peut ainsi avoir un rendement
l exécute.
de 100%.
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9. Comment exécuter 2 programmes en parallèle ?
L’exécution de programmes en parallèle nécessite d’abord une stratégie pour
p g p g p
définir la durée d’exécution de chaque bout de programme et l’instant de
basculement d’un programme à un autre.
Exemples d’algorithmes d’ordonnancement :
Le tourniquet (Round Robin), un algorithme équitable qui partage le
temps processeur de manière égale entre les programmes en les exécutant
durant un quantum de temps.
L instant
L’instant final d exécution des 2 programmes le même quel que soit l ordre
d’exécution l’ordre
d’exécution séquentiel ou parallèle,
P1
P2
P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1
13
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10. 1.5.4 La quatrième génération : Les PC et les systèmes d'exploitation
actuels
Technologie MOS (Metal Oxyde Semiconductor) apparue vers les
années 70 : permet de fabriquer des transistors plus petits et plus
rapides. L’apparition des circuits LSI (Large Scale Integration) et
VLSI (Very Large Scale Integration)
Le premier microprocesseur, Intel 4004 en
1971chez Intel.
Il traite des données de 4 bits, contient 2300
transistors et peut exécuter 60.000 opérations par
60 000
seconde (fréq. de base de 108 KHz).
En 1974, Gary Kildall écrit CP/M (Control Program for
Microcomputers), le premier système d'exploitation pour micro-
ordinateur, ancêtre de MS-DOS.
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11. En 1975, la société Microsoft est créée par Bill Gates et Paul Allen.
Le 1er Avril 1976 deux amis Steve Wozniak et Steve Jobs fondent
1976, amis,
officiellement l'Apple Computer Company.
En 1977, L'université de Berkeley propose sa première version d'UNIX :
BSD
Le 12 août 1981, IBM dévoile son « Personal Computer » une machine
16 bit bâti sur processeur I t l 8088 avec 16 KO d mémoire RAM et
bits bâtie Intel de é i t
capable d'adresser jusqu'à 1MO de mémoire.
En 1982, Création de Sun (Stanford University Network) Microsystems,
Invention du concept de station de travail, intermédiaire entre le PC et le
mini-ordinateur. Unix sera leur système d'exploitation.
Les processeurs Risc voient le jour. Les plus célèbres fabricants sont : SUN
avec l' hi
l'architecture SPARC M
SPARC, Motorola avec le 88000, IBM avec RISC6000,
l l 88000 RISC6000
Motorola-IBM-Apple avec le PowerPC, HP avec HP-PA, Digital avec Alpha,
MIPS avec les Rx000.
Rx000
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12. En 1991, Linus Torvald, 21 ans, étudiant en licence universitaire
d'informatique en Finlande, présente le noyau Linux 0.01
Le projet GNU a été fondé et créé par Richard Stallman et
constitue le principal objectif de la Free Software Foundation (FSF).
p p j ( )
En 1995 Sun Microsystems présente le langage orienté objet, JAVA.
1.5.6 La cinquième génération : les systèmes d'exploitation parallèles et
répartis
Tendance en faveur des systèmes multi-processeurs
T d f d tè lti
On distingue les systèmes parallèles et répartis :
Système parallèle : système d ’exploitation p
y p y p pour machine p
parallèle
(processeurs fortement couplés)
Les processeurs partagent le bus, parfois la mémoire.
La capacité de traitement est augmentée
Système réparti : ensemble d ’ordinateurs et de ressources reliés par un
réseau. Les ordinateurs sont faiblement couplés.
é L di f ibl lé
Le calcul peut être réparti et les ressources partagées
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13. 1.5.7 Les principaux systèmes d'exploitation
MS-DOS
IBM prend contact avec la société Microsoft pour le développement d’un
système d’exploitation pour son PC.
d exploitation PC
DOS est mono-utilisateur et mono-tâche. On a du greffer des couches
logicielles pour répondre aux évolutions matérielles et aux demandes des
utilisateurs.
Unix
Unix a donné naissance à de nombreuses versions. Il fonctionne aussi bien sur
PC que sur mini-ordinateurs ou super-calculateurs.
Les principaux Unix du marché sur Intel sont : Open Server et Unixware de
SCO (Santa Cruz Operation), Solaris (Sun Microsystems), BSD (Berkeley).
Les i i
L principaux Unix serveurs sont HP –UX, AIX et S l i
U i t UX t Solaris
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14. Linux
•Egalement appelé GNU/Linux en raison des composants et logiciels GNU
utilisés au dessus du noyau Linux.
• Principales distributions de Linux : RedHat, MandrakeSoft , Suze , Debian,
Ubunto.
b
La f ill d Wi d
L famille des Windows :
• En 1993, Windows NT 3.1 suivie en 1994 par NT 3.5.
• L'année 1995 verra la sortie du fort célèbre windows 95 ("Et soudain le
L année 1995, ( Et
monde devient plus beau").
• En 1996 Windows NT 4 avec deux versions station de travail et serveur.
1996, serveur
• En 1998 Windows 98. Depuis, Windows 2000 professionnel et serveur, suivi
de Windows XP .…
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15. 1.5.8 Les gammes d'ordinateurs
• Les PDA et les smartphones: palm OS, Windows mobile, Linux.
• Le micro-ordinateur compatible PC ou Macintosh, le portable, la station
de travail : Le Macintosh ne peut supporter que le système du Macintosh Mac
Mac-
OS. En revanche le PC peut supporter plusieurs systèmes d'exploitation tels que
diverses versions d'Unix, Linux et de Windows.
La station de travail est un ordinateur personnel mais bien plus puissant et
disposant généralement d'une carte graphique haut de gamme La puissance est
d une gamme.
obtenue grâce à l'adjonction de processeurs ou par l'utilisation de modèles de
processeurs à architecture différente tels que les processeurs RISC par exemple
le
l processeur SPARC ( (SUN), PowerPC (
) (IBM), Alpha(DEC).
) l h ( )
La station de travail est souvent utilisée dans des domaines tels que les effets
spéciaux de films, les animations 3D, l'ingénierie et les applications
scientifiques.
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16. •Les minis ordinateurs ou serveurs : ce sont des serveurs multiprocesseurs
auxquels on p connecter (g
q peut (grâce à un réseau local) p
) plusieurs terminaux q
qui
peuvent être géographiquement éloignés. On les utilise généralement pour les
systèmes bancaires, de réservation d'avion, les assurances…
Généralement les terminaux ne disposent ni de processeur ni de mémoire de
stockage. Tout le travail et la sauvegarde sont effectués sur le serveur.
Ces mini-ordinateurs ont souvent leur système propriétaire fourni par le
constructeur. Nous citons les AS400 d'IBM, avec pour système d'exploitation
l OS400.
l'OS400 Egalement AIX …VMS pour les machines de type VAX et de
VMS
constructeur DEC. Département 2
Département 1
Réseau d ’interconnexion
Console
RAM
d administration
d’administration Imprimante
Serveur
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17. •Les super calculateurs : Cette gamme désigne les machines comportant un très grand
nombre de processeurs et réservées à des calculs scientifiques longs et complexes. A
titre d'exemple nous citons les centres de recherche spatiale qui les utilisent pour des
d exemple
simulations.
Ces calculateurs également ont un système d'exploitation propriétaire fourni par le
g y p p p p
constructeur. Les super-calculateurs les plus connus sont les CRAY, La Connection
machine (16 000 processeurs),
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