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Système informatiquen

Définition :C’est l’ensemble des matériels et logicielsdestinés à réaliser des tâches qui mettent en jeu letraitement automatique de l'information.

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Système informatique

un i té cent ra le

mémoirecentrale + CPU

CD-ROM

DVD

faxmodem

disque dur magnétique

son

disquette

clavier souris

écran

imprimante

tablette ànumériser

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Fonctions de base

d’un système informatique (rappel)n Communication avec l'utilisateur

– entrée : entrée des information à traiter : les données – sortie : communication des résultats

n Calcul (ou traitement) – élaboration des résultats à partir des données

n Séquencement – Les opérations sont exécutées l'une après l'autre selon un certain plan appelé u

programme . – Le choix d'une opération peut éventuellement dépendre du résultat des opérati

précédentesn Mémorisation

– Les données et les résultats doivent pouvoir être mémorisés – La séquence des opérations à effectuer (programme) est également mémorisé

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Exploitation d’un système informatique

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Système d’exploitationn

Le système d'exploitation (SE, en anglais OperatingSystem ou OS) est un ensemble de programmesresponsables de la liaison entre les ressources

matérielles d'un ordinateur (Hardware) et lesapplications de l'utilisateur (traitement de texte, jeuvidéo...) (Software).

n Il assure le démarrage de l'ordinateur, et fournit aux programmes applicatifs des interfaces standardisées pour l’accès aux périphériques.

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Services à fournir pour l’exploitation

d’un système informatiqueGestion de ma mémoire centrale,Gestion de la mémoire de masse (disques),Communication avec les périphériques : pilotagedes unités d'échanges,Partage des ressources entre plusieurs usagers (poles systèmes multi-utilisateurs)Communication avec l'utilisateur par l'interprétat

d'un langage de commande (shell)

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Système d’exploitationn

Fonctions : fournir des services adaptés aux problèmes usuels : – la gestion de l'information : désignation, stockage,

recherche, communication – la préparation et la mise au point de programmes

– l'exploitation de programmes (applications)n L'ensemble des services fournis aux usagers

constitue une nouvelle machine souvent qualifiéed'abstraite ou virtuelle .

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Interface du systèmeinformatiquen

L'interface du système informatique estconstituée des outils disponibles pour accéderaux services fournis.

n Ces outils définissent lelangage de la machineabstraite qui permet aux usagers de

communiquer avec le système.

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Organisation schématique d'un système

informatiquen

les fonctions communes à une grande majoritéd'applications sont réalisées par un ensemble de programmes appelés "logiciel de base ".

n un logiciel d'application réalise une applicationspécifique en mettant en oeuvre des services

offerts par le logiciel de base.

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Matériel

Logiciel de base

Logiciels d'applicationDans le logiciel de base ondistingue habituellement deuxniveaux :• lesoutils et services :

compilateur, chargeur, éditeur deliens, utilitaires ;• le système d'exploitation :

couche inférieure, plus proche dela machine.

Systèmed'exploitation

Outils et services sont interchangeables et peuvent être partiellement ou complètement absents

Par opposition le système est indispensable,c’est lui qui masque le matériel

Logiciel de base et

système d'exploitation

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Définition du système d'exploitation

C'est l'ensemble de programmes qui fournissenttous les services nécessaires à la gestion del'ordinateur.Il fournit les fonctions permettant : – la réalisation de la machine virtuelle qu'il représente,

– lagestion et le partage des ressources .

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Fonctions du système d'exploitationn Gestion de l'information : structuration,

conservation, transfert, désignation del'information. Fonction réalisée par leSystème

de Gestion de Fichiers(SGF).n Fonction d'exécution : exécution de

programmes en séquence, en parallèle,composition de programmes. Fonction réalisée par l'interprète du langage de commande.

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Fonctions du système d'exploitationn

Gestion des ressources physiques : allocationde la mémoire principale, allocation de lamémoire secondaire, allocation des organesd'entrée-sortie.

n Partage et échange d'informations entre

usagers : messagerie, liens symboliques, gestiondes droits d'accès.n

Protection mutuelle des usagers.

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Fonctions du système d'exploitationn

Services divers : – aide à la mise au point de programmes (débogueurs), – traitement des défaillances, – mesure du temps, – facturation des ressources,

– statistiques d'utilisation des ressources, – mesure de performances,

– outils d’administration du système

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Modèle en couche

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Modèle en couche

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Noyau Le noyau d’un système d’exploitation est le logiciel qui assure :

la communication entre les logiciels et le matériel ;la gestion des divers logiciels (tâches) d’une machine : lancemen programmes, ordonnancement, … ;la gestion du matériel : mémoire, processeur, périphérique,stockage,…).

La majorité des systèmes d’exploitation est construite autour de lanotion de noyau. L’existence d’un noyau, c’est-à-dire d’un

programme unique responsable de la communication entre lematériel et le logiciel, résulte de compromis complexes portant sur

des questions de performance, de sécurité et d’architecture des processeurs.

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Importance du langage de commande

C'est un point clé du système d'exploitation :Exemples :n

langages de commande textuels sont difficiles àutiliser par un utilisateur non initié : – Shell Windows issu des commandes MS-DOS, – Shell UNIX.

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C'est un point clé du système d'exploitation :Exemples :

langages de commandes graphiques d‘un usage plus simple :Bureaux Windows ou MacOS,X-Windows, Gnome ou KDE sous UNIX

Importance du langage de commande

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Classes de systèmes d'exploitationn systèmes mono-usager

– MS-DOS (Microsoft) – Premières versions de MacOS

– Premières versions de Windows (Microsoft)n systèmes multi-usagers

– UNIX – Windows NT, 2000, XP, MasOS – tous les systèmes des gros ordinateurs ("mainframes")

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Exemples de systèmes d’exploitatio

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L’ordinateur personnel

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L’ordinateur personnelUsages : – création, conservation, désignation de fichiers, – exécution de programmes, – création de nouveaux programmes.

Qualités attendues : – efficacité (bonne exploitation des capacités), – simplicité d'utilisation, – facilité d'extension par adjonction

» de nouveaux programmes» de nouveaux périphériques

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Système à temps partagé

Fonctions d’un système d’ordinateur personnel+ Gestion des utilisateurs

espaces de travail, droits d’accès+ Partage de ressources

imprimantes, disques, etc.+ Gestion des communications

informations partagées, communication entre utilisateurs

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Contrôle de procédéDans une usine de produits chimiques :

synthèse de C à partir de A et de B

AB

vannes

capteur Csignauxde mesure

signauxde commande

Enregistrement

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Contrôle de procédé

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Les systèmes à transactionsExemples :

– Systèmes de réservation de places dans des trainsou des avions,

– Systèmes d'achat à distance.

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Exemples de systèmes d'exploitationLe système à transactionsQualités attendues :

– disponibilité : les temps de réponse doiventsatisfaisants,

– fiabilité,

– robustesse : capacité de tolérer des pannes.

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Historique

Évolution des systèmes d’exploitation(à travers les âges)

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Historique

L’histoire des systèmes d’exploitation permetde dégager des concepts de base que l’onretrouve dans les systèmes actuels :n le traitement par lotsn la multiprogrammationn le temps partagé

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Historique

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Historique

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Historique

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Traitement par lots (E/S tamponnées)Unmoniteur d’enchaînement permet d’exécuteren séquence une série de travaux préparés àl’avance (les lots).Ce mode de travail est aussi appelé« batch processing system »

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Traitement par lots (E/S tamponnées)Protection de l’ensemble des travaux de perturbations en cas d’erreur :

limitation du temps d’exécution,supervision des entrées/sorties protection de la mémoire occupée par le moniteur

d’enchaînementUsage d’une horloge et d’instructions privilégiées

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Historique

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La multiprogrammation

C’est le partage de la mémoire entre plusieurstravaux en cours simultanément.Permet de mieux utiliser le processeur pendantles entrées/sorties (qui sont gérées par les unitésd’échange)

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La multiprogrammation

Principe :Un travail en attente peut utiliser le processeurlibéré par un travail en attente d’entrée/sortie.Le processeur peut changer d’affectation avantla fin d’un travail pour satisfaire des contraintes

de temps de réponse.

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La multiprogrammation

Pour que cela fonctionne :le temps de réaffectation doit être très bref il y a présence simultanée en mémoire de plusieurs programmes ou morceaux de programme.

Rôle central de la mémoire

Importance des flux entre mémoire centrale etmémoire secondaire

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Temps partagé

Fonction :offrir à chaque usager l’équivalentd’une machine individuelle tout en le faisantbénéficier de services communs .

Accès au système par desterminaux,Utilisation interactive du système.

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Temps partagé

Nécessité de garantir un temps de réponseacceptable pour l’exécution de tâchesélémentaires.Principe: allocation du processeur aux programmes des usagers par tranches de

temps très brèves ouquanta.

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Temps partagé

Problème de la taille de la mémoire centrale : celleci ne peut héberger tous les programmes en coursde tous les usagers : utilisation demémoire

virtuelle.Actuellement, les machines sont équipées determinaux graphiques (terminaux X) sur lesquelson peut suivre l’évolution de plusieurs activitésdans des fenêtres distinctes.

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Historique

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Hi i

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Historique

Organisation d’un systèmed l l

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Interprète du langage decommandesystème de gestion desfichiersEntrées-sorties primitives

(physiques)Machine physique

d’exploitation mono-usager simple

I.L.C.S.G.F

E.S.P

Machine

Exemple :O i i d è MS DOS

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l’interprète est le fichierCOMMAND.COMDisk Operating System

(MS-DOS)Basic Input Output System

(BIOS)Machine physique

Organisation du système MS-DOS

I.L.C.S.G.F

E.S.P

Machine

Organisation d’un systèmed’ l i i l i

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Machine virtuelle dont le comportement estsimulé pour l’usager.La machine simulée est un sous-ensemble de lamachine physique, excluant les instructions privilégiées et les accès directs aux

périphériques et à certaines zones de la mémoireréservées au système.

d’exploitation multi-usagers

Organisation d’un systèmed’ l i i l i

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d’exploitation multi-usagers

Certains systèmes réalisent des machinesvirtuelles complètes, ce qui permet dedévelopper des systèmes d’exploitation destinés

à cette machine.Soit « USR » la machine virtuelle simulée.

Organisation d’un systèmed’ l it ti lti

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d’exploitation multi-usagers

S.G.F

E.S.P

Machine

I.L.C.

USR

I.L.C.

USR

I.L.C.

USR

MEM

Noyau

G.M.S.

Gestionnaire deGestionnaire demm éémoire virtuellemoire virtuelle

Allocation desAllocation desressources physiquesressources physiques

Gestion de laGestion de lamm éémoire secondairemoire secondaire

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