Systèmes d'Exploitation - ENSIN6U3 - Introduction aux ... - LSIS

Systèmes d’Exploitation - ENSIN6U3Introduction aux Systèmes d’exploitationLeonardo Brenner 1 Jean-Luc Massat 21 Leonardo.Brenner@univ-amu.fr2 Jean-Luc.Massat@univ-amu.frAix-Marseille UniversitéFaculté des Sciences

Définition d’un système d’exploitationTable de matière1 Définition d’un système d’exploitation2 Historie des systèmes d’exploitation3 Différents types de systèmes d’exploitation4 Architecture d’un système d’exploitationLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 3 / 31

Définition d’un système d’exploitationQu’est-ce qu’un système d’exploitation ?Définition : un système d’exploitationUn système d’exploitation (SE ou OS) est un ensemble d’applications qui estresponsable de la gestion entre les ressources matérielles d’un ordinateur etles applications informatiques de l’utilisateur.Rôles du systèmes d’exploitationExtension de la machine ;Gestion des ressources ;Multiplexage : le SE doit gérer les ressources sur 2 dimensions :Dans le temps :1 CPU et plusieurs programmes concurrents ;Le SE décide.Dans l’espace :Libération d’une partie des ressources ;Gestion de la mémoire allouée.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 4 / 31

Définition d’un système d’exploitationFonctions d’un système d’exploitationGestion de l’informationStructuration (codage, fichiers)Conservation (fichiers, mémoire)Transfert (E/S transparentes)Partage (entre plusieurs tâches)Gestion des ressourcesAllocation/ArbitragePartage (diminution des coûts)Abstraction (simplification)Autres servicesSécurité (traitement des erreurs)Évaluation/Statistique/FacturationOutils divers (sauvegarde, recherche)Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 5 / 31

Historie des systèmes d’exploitationTable de matière1 Définition d’un système d’exploitation2 Historie des systèmes d’exploitation3 Différents types de systèmes d’exploitation4 Architecture d’un système d’exploitationLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 6 / 31

Historie des systèmes d’exploitationLes premiers SE ? ? ?ENIACLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 7 / 31

Historie des systèmes d’exploitation1945 - 1955 : les tubes à videENIAC - 20000 tubes à vide, 160 2constructeur = programmateur = utilisateurlots d’heures allouées au programmateurprogrammation par câblage, pas de langages de programmationpas de mémoiresortie bande perforécalculs : tables des sinus et cosinusLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 8 / 31

Historie des systèmes d’exploitationEnchaînements des travauxFin 40 - Organisation en porte ouverteApparition d’un opérateur de gestion des travaux :Utilisateurs soumettent des travauxDès que un travail se termine, le moniteur (humain) enchaîne le suivantDébut 50 - Moniteur d’enchaînement séquentielIl assure les fonctions :d’enchaînement automatique de travauxde protection de la mémoirede limitation de duréede supervision des entrées/sortiesLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 9 / 31

Historie des systèmes d’exploitation1955 – 1965 : les transistorsMainfraimes IBM 7094écriture du source sur carte perforéappui de « petit » ordinateurs IBM 1401 pour collectionner les taches surbande magnétiqueopérateur humain transfère les bandes magnétiques vers/de l’ordinateurCaractéristiquestraitement d’un ensemble de travauxtransfert sur bande magnétiqueopérateur insère et récupère les bandesl’ordinateur compile et charge automatiquementimpression off-lineLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 10 / 31

Historie des systèmes d’exploitationLe traitement par lotsIBM 7094Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 11 / 31

Historie des systèmes d’exploitation1965 – 1980 : Circuits intégrésIBM system 360Famille d’ordinateurs homogènes ;Calcul scientifique vs. calcul commerciale :le problème des E/SMultiprogrammationspooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line) :chargement automatique des nouvelles taches (jobs)LimitesManque d’interactivité.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 12 / 31

Historie des systèmes d’exploitationLa MultiprogrammationMultiprogrammationChaque processus enchaîne des cycles de CPU (exécution du code) et descycles d’entrée/sortie :plusieurs taches en mémoire ;mise en attente des jobs bloqués en E/S.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 13 / 31

Historie des systèmes d’exploitationLa MultiprogrammationDébut 60Présence simultanée de plusieurs programmes en mémoire centrale ;Nouvelles caractéristiques :E/S tamponnées : définitions d’un canal d’E/S,réimplantation du code,protection de la mémoire.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 14 / 31

Historie des systèmes d’exploitationLe partage du tempsAnnées 60/70On découpe le temps en trancheLes utilisateurs interagissent sur des terminauxCalcul de quantaHypothèse : Le temps de réflexion est de 90% :Donc, sur 100 utilisateurs, 10 sont actifs.siQuanta = 50 millisecondes et une requête ≤ 1 quanta,alors,Temps de réponse = 10 × 50ms = 1 2 sContraintesmultiprogrammation,temps de commutation faible,possibilité d’interruption « propre ».Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 15 / 31

Historie des systèmes d’exploitation1980 – . . . : Circuits LSILes ordinateurs personnelsBaisse de prix.Mini-ordinateur ← Micro-ordinateur : chacun a son ordinateur.Développement d’applications conviviaux, « User-friendly » :destinés à l’utilisateur sans diplôme en informatique.MS-DOS pour IBM 8088, UNIX pour Motorola 68000.Versions ultérieures de MS-DOS intègrent des éléments de UNIX.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 16 / 31

Historie des systèmes d’exploitationLes systèmes répartisSystèmes parallèlesPlusieurs processeurs qui travaillent de façon indépendants ;Mémoire :partagée - un seul espace mémoiredistribuée - chaque processeur a sa mémoireDifférents type d’implantation :Maitre/esclaveSymétriqueSystèmes DistribuésSE composé d’un ensemble de noeuds (processeurs, mémoire,périphériques)Chaque noeud a un noyau du systèmeCommunication par échange de messages ;Virtualisation des ressourcesEx : Amoeba, Mach, Chorus.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 17 / 31

Historie des systèmes d’exploitationRésume de l’historiqueLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 18 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationTable de matière1 Définition d’un système d’exploitation2 Historie des systèmes d’exploitation3 Différents types de systèmes d’exploitation4 Architecture d’un système d’exploitationLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 19 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationDifférents types de systèmes d’exploitationTypes d’utilisationSystèmes pour mainframe (= ordinateur de grande puissance) :Spécifiques au matériel et surtout fiablesGestion de grandes quantités d’entrées/sortiesEx : z/OS, MVS, VSE, Linux, GCOSSystèmes pour les serveurs : stabilité / fiabilitéUnix, LinuxSystèmes personnels (Windows, Linux, MacOS)Systèmes temps réel :Contrainte temporelle sur les exécutionsTemps réel dur / temps réel mouEx : Linux-rt, AdeosSystèmes embarqués : PalmOS, Windows CE, Android, SymbianLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 20 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationHistorique MS-DOS et Windows (1/2)Les différentes versions12 août 1981 : modèle 5150 de IBM ancêtre du PC Compatible IBM1981 : Microsoft achète les droits du 86-DOS à Seattle ComputerProducts :=⇒ Le nom MS-DOS est adoptée diffusé pour les PC compatibles1985 : création de Windows 1.0 qui est une surbouche de MS-DOS↩→ Windows est alors une interface graphique1995 : sortie de Windows 95 (MS-DOS est partiellement utilisé)2000 : abandon définitif du développement de MS-DOS2001 : Windows XP (d’abord 32 bis puis 64 bits)2006 : Windows Vistaoctobre 2009 : Windows 7octobre 2012 : Windows 8 et RT (tablettes)Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 21 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationHistorique MS-DOS et Windows (2/2)Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 22 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationHistorique UNIX et Linux (1/3)Historique1969 : Ken Tompson écrit la première version d’Unix1984 : développement de Système 1 d’Apple1991 : Linus Torvalds écrit sa propre version d’Unix appelé Linux pourson 386 d’IBM1992 : Développement de FreeBSD qui est un système Unixaprès 1992 : apparition de multiples distributions de Linux (Slackware etDebian en 93, SuSE en 94, RedHat en 95 ...)2001 : Mac OS X système d’exploitation d’Apple qui est un système Unixet qui est en partie dérivé de FreeBDSLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 23 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationHistorique UNIX et Linux (2/3)Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 24 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationHistorique UNIX et Linux (3/3)Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 25 / 31

Différents types de systèmes d’exploitationLes parts de marché des systèmes d’exploitationSource : www.w3schools.com (valeurs de decembre 2014)valeurs prises sur les parts de visite d’un échantillon de sites WebLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 26 / 31

Architecture d’un système d’exploitationTable de matière1 Définition d’un système d’exploitation2 Historie des systèmes d’exploitation3 Différents types de systèmes d’exploitation4 Architecture d’un système d’exploitationLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 27 / 31

Architecture d’un système d’exploitationArchitecture d’un système d’exploitation (1/3)Composition d’un système d’exploitationApplicationsLe noyauLe système de fichiersLes pilotesDes bibliothèquesDes outils systèmeDes programmes applicatifs de baseSysteme d’exploitationMaterielLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 28 / 31

Architecture d’un système d’exploitationArchitecture d’un système d’exploitation (2/3)Le noyauAppelé aussi Kernel ;Partie principale du système d’exploitation :Communication logiciel / matériel ;Gestion des logiciels (lancement des programmes, ordonnancement) ;Gestion du matériel.Le système de fichiersFaçon d’organiser le stockage des données dans la mémoire secondaire ;Le système gère la lecture et l’écriture, ainsi que les droits d’accès.Les pilotes (ou drivers)Permettent d’accéder et de contrôler le matériel ;Généralement fournis par les constructeurs.Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 29 / 31

Architecture d’un système d’exploitationArchitecture d’un système d’exploitation (3/3)L’API - (Application Programming Interface)Interface de programmation ;Fournit un ensemble d’outils de base.Les bibliothèquesMorceaux de programmes à disposition du système d’exploitation et desprogrammes applicatifs ;Plusieurs formats : .DLL, .OCX, .A, .SO . . .L’interface homme-machinePermet de faire communiquer l’homme et la machine ;Deux types :GUI (Graphical User Interface) ;CLI (Command Line Interface).Leonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 30 / 31

Architecture d’un système d’exploitationInteractions entre les différents composantsArchitecture simplifiéeLeonardo Brenner , Jean-Luc Massat (AMU) Systèmes d’Exploitation 31 / 31