Système d’exploitation d’un ordinateur Comment l’expliquer ?

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Système d’exploitation d’un ordinateur Comment l’expliquer ?

 L’essentiel à savoir...

 PCI DEUG Sciences

 2001-2002

 Alain Mille

 UFR d’Informatique

 UCBL

(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 couches

Introduction

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.

Introduction Interface 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).

Introduction Interface 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.

Introduction Interface humain Applications 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.

Introduction Interface humain Applications et services

(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)

Introduction Interface humain Applications et services

Service de FAX démarré Service de protection antivirus démarré

(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)

Introduction Interface humain Applications et services

Illustration

(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...

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du 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.)

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets

du 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

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets

du système

(13)

13

Gestion physique des unités de disque (1)

Une unité de disques de 16 000 blocs

de 512 octets = 8 10 ⁹ octets (8 giga octets)

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets

du système

(14)

14 Gestion physique des unités de

disque (2) : découpage en volumes

Le disque physique est découpé en 4 volumes logiques 1,2, 3 et 4 de 4 000 blocs chacun.

Volume 1 Volume 2 Volume 3 Volume 4

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du 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

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets

du 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

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets

du système

(17)

Structure interne d’un fichier

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets

du système Bloc 1

Bloc 2 Bloc 3 Bloc 4 Bloc 5

En-tête de fichier

(type, nombre d’octets d’information,

etc.)

ascii, binaire,...

Dès sa création un fichier occupe au moins un bloc et son en-tête est créée. Il est pourtant vide

(0 octets). Les blocs sont alloués quand nécessaires.

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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

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du 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

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau 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 Introduction

Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

(21)

Gestion de la mémoire (2) Notion de mémoire virtuelle

??

Comment faire pour donner plus de mémoire qu’il n’en existe vraiment physiquement ?

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

(22)

Gestion de la mémoire (3) Notion de mémoire virtuelle

0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3

1 0 1 5 8

...

L’espace mémoire est découpé en pages. Seules les pages nécessaires sont en mémoire physique.

Les autres pages sont copiées dans une zone du

disque. Elles seront échangées (swapped) au besoin.

Zone d’échange (swap)

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

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...

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

Processus

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)

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

Processus

Entrées-Sorties

(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.

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

Processus

Entrées-Sorties

(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

Introduction Interface humain Applications et services

Gestion des objets du système

Noyau du système Mémoire

Processus

Entrées-Sorties Conclusion

(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 produit l’affichage de ce texte

Annexe 1

(29)

Exemple d’écran d’installation

Annexe 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 »

Annexe 2

(32)

Interface d’installation d’application (détail)

Annexe 2

s’affiche en général en plein écran pour éviter que d’autres programmes perturbent

l’installation

Des boites de dialogues permettent

de 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 fichiers

Gestionnaires de fichiers

(35)

Quelques services ms-windows

Annexe 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 » 10 0

20 30 40 50 70 60 80 90 100 110 120

Annexe 5

(41)

Illustration de la gestion d’un volume (un volume « système »)(2 - début)

les blocs verts sont « libres » les blocs bleus sont occupés par des fichiers

10 0 20 30 40 50 70 60 80 90 100 110 120

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 occupés par des fichiers

10 0 20 30 40 50 70 60 80 90 100 110

120 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 utilisateur

Annexe 6

(46)

Un profil d’environnement

Annexe 6

(47)

Un instantané de l’utilisation mémoire

Annexe 7

Taille physique

Utilisé pour accélérer les 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 masse

Annexe 9

(52)

Pilotes mémoires de masse

Annexe 9

(53)

Pilotes périphériques audiovisuels

Annexe 9