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Systemes  d'exploitation
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Systemes d'exploitation

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  • 1. SYSTEMES DEXPLOITATIONPour quun ordinateur soit capable de faire fonctionner un programme informatique (appeléparfois application ou logiciel), la machine doit être en mesure deffectuer un certain nombre dopérationspréparatoires afin dassurer les échanges entre le processeur, la mémoire, et les ressourcesphysiques(périphériques).Le système dexploitation (noté SE ou OS, abréviation du terme anglais Operating System), est chargédassurer la liaison entre les ressources matérielles, lutilisateur et les applications (traitement de texte, jeuvidéo, ...). Ainsi lorsquun programme désire accéder à une ressource matérielle, il ne lui est pas nécessairedenvoyer des informations spécifiques au périphérique, il lui suffit denvoyer les informations au systèmedexploitation, qui se charge de les transmettre au périphérique concerné via son pilote. En labsence depilotes il faudrait que chaque programme reconnaisse et prenne en compte la communication avec chaquetype de périphérique !Le système dexploitation permet ainsi de "dissocier" les programmes et le matériel, afin notamment desimplifier la gestion des ressources et offrir à lutilisateur une interface homme-machine (notée «IHM»)simplifiée afin de lui permettre de saffranchir de la complexité de la machine physique. Mais ce nest pas làson seul rôle.Rôles du système dexploitationLes rôles du système dexploitation sont divers : Gestion des entrées/sorties : (comme on vient de le voir) le système dexploitation permet dunifier et de contrôler laccès des programmes aux ressources matérielles par lintermédiaire des pilotes (appelés également gestionnaires de périphériques ou gestionnaires dentrée/sortie). Gestion du processeur : le système dexploitation est chargé de gérer lallocation du processeur entre les différents programmes grâce à unalgorithme dordonnancement. Le type dordonnanceur est totalement dépendant du système dexploitation, en fonction de lobjectif visé. Gestion de la mémoire vive : le système dexploitation est chargé de gérer lespace mémoire alloué à chaque application et, le cas échéant, à chaque usager. En cas dinsuffisance de mémoire physique, le système dexploitation peut créer une zone mémoire sur le disque dur, appelée «mémoire virtuelle». La mémoire virtuelle permet de faire fonctionner des applications nécessitant plus de mémoire quil ny a de mémoire vive disponible sur le système. En contrepartie cette mémoire est beaucoup plus lente. Gestion de lexécution des applications : le système dexploitation est chargé de la bonne exécution des applications en leur affectant les ressources nécessaires à leur bon fonctionnement. Il permet à ce titre de «tuer» une application ne répondant plus correctement. Gestion des droits : le système dexploitation est chargé de la sécurité liée à lexécution des programmes en garantissant que les ressources ne sont utilisées que par les programmes et utilisateurs possédant les droits adéquats. Gestion des fichiers : le système dexploitation gère la lecture et lécriture dans le système de fichiers et les droits daccès aux fichiers par les utilisateurs et les applications. Gestion des informations : le système dexploitation fournit un certain nombre dindicateurs permettant de diagnostiquer le bon fonctionnement de la machine.Composantes du système dexploitationLe système dexploitation est composé dun ensemble de logiciels permettant de gérer les interactions avec lematériel. Parmi cet ensemble de logiciels on distingue généralement les éléments suivants :
  • 2. Le noyau (en anglais kernel) représentant les fonctions fondamentales du système dexploitation telles que la gestion de la mémoire, des processus, des fichiers, des entrées-sorties principales, et des fonctionnalités de communication. Linterpréteur de commande (en anglais shell, traduisez «coquille» par opposition au noyau) permettant la communication avec le système dexploitation par lintermédiaire dun langage de commandes, afin de permettre à lutilisateur de piloter les périphériques en ignorant tout des caractéristiques du matériel quil utilise, de la gestion des adresses physiques, etc. Le système de fichiers (en anglais «file system», noté FS), permettant denregistrer les fichiers dans une arborescence. Linterface usager. Les pilotes.Systèmes multitâchesUn système dexploitation est dit «multi-tâches» (en anglais multithreaded) lorsque plusieurs «tâches»(également appelées processus) peuvent être exécutées simultanément.Les applications sont composées en séquence dinstructions que lon appelle «processus légers» (en anglais«threads»). Ces threads seront tour à tour actifs, en attente, suspendus ou détruits, suivant la priorité qui leurest associée ou bien exécutés séquentiellement.Un système est dit préemptif lorsquil possède un ordonnanceur (aussi appelé planificateur), qui répartit,selon des critères de priorité, le temps machine entre les différents processus qui en font la demande.Le système est dit à temps partagé lorsquun quota de temps est alloué à chaque processus parlordonnanceur. Cest notamment le cas des systèmes multi-utilisateurs qui permettent à plusieurs utilisateursdutiliser simultanément sur une même machine des applications différentes ou bien similaires. Pour ce faire,le système alloue à chaque utilisateur une tranche de temps.Systèmes multiprocesseursLe multiprocessing est une technique consistant à faire fonctionner plusieurs processeurs en parallèle afindobtenir une puissance de calcul plus importante que celle obtenue avec un processeur haut de gamme oubien afin daugmenter la disponibilité du système (en cas de panne dun processeur).Un système multiprocesseur doit donc être capable de gérer le partage de la mémoire entre plusieursprocesseurs mais également de distribuer la charge de travail.Systèmes embarquésLes systèmes embarqués sont des systèmes dexploitation prévus pour fonctionner sur des machines depetite taille, telles que des PDA (personal digital assistants ou en français assistants numériques personnels)ou des appareils électroniques autonomes (sondes spatiales, robot, ordinateur de bord de véhicule, etc.),possédant une autonomie réduite. Ainsi, une caractéristique essentielle des systèmes embarqués est leurgestion avancée de lénergie et leur capacité à fonctionner avec des ressources limitées.Les principaux systèmes embarqués «grand public» pour assistants numériques personnels sont : PalmOS Windows CE / Windows Mobile / Window Smartphone BlackBerry OS Android iOSSystèmes temps réelLes systèmes temps réel (real time systems), essentiellement utilisés dans lindustrie, sont des systèmesdont lobjectif est de fonctionner dans un environnement contraint temporellement. Un système temps réeldoit ainsi fonctionner de manière fiable selon des contraintes temporelles spécifiques, cest-à-dire quil doitêtre capable de délivrer un traitement correct des informations reçues à des intervalles de temps bien définis(réguliers ou non).Voici quelques exemples de systèmes dexploitation temps réel :
  • 3. RTLinux (RealTime Linux) ; QNX ; VxWorks.Les types de systèmes dexploitationOn distingue plusieurs types de systèmes dexploitation, selon quils sont capables de gérer simultanémentdes informations dune longueur de 16 bits, 32 bits,64 bits ou plus.Système Codage Mono-utilisateur Multi-utilisateur Mono-tâche MultitâcheDOS 16 bits X XWindows 3.1 16/32 bits X coopératifWindows 95/98/Me 32 bits X coopératifWindows NT/2000 32 bits X préemptifWindows XP 32/64 bits X préemptifWindows Vista/7 32/64 bits X préemptifUnix / Linux 32/64 bits X préemptifMAC/OS X 32 bits X préemptifVMS 32 bits X préemptifCe document intitulé « Systèmes dexploitation - Introduction » issu de Comment ÇaMarche (www.commentcamarche.net) est mis à disposition sous les termes de la licence Creative Commons.Comparatifs des systèmes dexploitation Premiè Dernière re Système version Prix (en Architectur version Ordinateur de Créateur Ancêtre stable dollars es publiqu cible fichiers (version/da américains) possibles e possible te) (date) Serveur, JFS, JFS2, System Station de ISO 9660, V 5.3 (août Fourni avec POWER,AIX IBM 1986 travail, UDF, NFS, Release 2004) le matériel PowerPC Ordinateur de SMBFS, 3 réseau GPFS Intel IA32 Serveur, UFS2, 6.2 (15 (x86), Station de ext2, FAT, Le projet Décemb janvier 2007) AMD64,FreeBSD 386BSD Gratuit travail, ISO 9660, FreeBSD re 1993 et 5.5 (25 PC98, Ordinateur de UDF, NFS, mai 2006) SPARC, réseau autres autres CFS, HFS, 11.23 "11i Hewlett- Serveur, ISO 9660, v2" PA-RISC,IA-HP-UX Packard 1983 Unix 400$ Station de NFS, (Décembre 64 (HP) travail SMBFS, 2005) UDF, VxFS Embarqué, Quatrième Station de Presque PresqueInferno Bell Labs 1997 Plan 9 édition Gratuit travail, toutes tous (20/07/2005) Serveur Intel IA32 (x86), Alpha, Styx/9P20 17 Kernel 2.6.38 PresqueGNU/Lin Auteurs MIPS, 00, kfs, septemb Minix (15 mars Gratuit tous : Distribuux multiples PowerPC, FAT, ISO re 1991 2011) tion Linux SPARC, 9660 autres Fourni avec Ordinateur HFS+, Apple Janvier 9.2.2 (12 mai le matériel. personnel, PowerPC, HFS, ISOMac OS Aucun Computer 1984 2002) Mises à jour Station de 68k 9660, FAT, payantes. La travail UDF
  • 4. version 9.2.2 est fournie avec MacOS X pour PowerPC (Classic) Fourni avec le matériel. HFS+ 10.4.10 Mises à jour (defaut), « Tiger » payantes UFS, AFP, UNIX, (20/06/2007) (129$, Ordinateur ISO 9660, MachBS , 10.5.0 Étudiant 69$, personnel, PowerPC, FAT, UDF,Mac OS Apple Mars D, « Leopard » Familial 5 Station de Intel IA32 NFS,X Computer 2001 NeXTST (26/10/2007) postes 199$, Travail, (x86) SMBFS, EP, Mac , 10.6.0 Mac OS X Serveur NTFS OS « Snow Serveur 10 (lecture Leopard » clients 499$, seulement (28/08/2009) Mac OS X ) Serveur illimité 999$) Intel IA32 (x86), 68k, Ordinateur de Alpha, UFS, réseau, AMD64, UFS2, 4.0 (19 Le projet Mai Embarqué, PowerPC, ext2, FAT,NetBSD 386BSD décembre Gratuit NetBSD 1993 Ordinateur de SPARC, ISO 9660, 2007) Bureau, playstation2, NFS, LFS, Serveur dreamcast autres (60 plateformes) NSS, 6.5 SP4 NWFS, Intel IA32NetWare Novell 1985 S-Net (Septembre 184$ Serveur FAT, NFS, (x86) 2005) AFP, UDF, ISO 9660 Ordinateur de Intel IA32 UFS, ext2, réseau, (x86), 68k, FAT, ISOOpenBS Le projet Octobre NetBSD 4.1 (1er mai Serveur, Alpha, Gratuit 9660, NFS,D OpenBSD 1995 1.0 2007) Station de AMD64, quelques Travail, SPARC, VAX, autres Embarqué autres DEC (HP à 8.2-1 Gratuit pour Files-11,OpenVM Février RSX- VAX, Alpha, lheure (septembre usage non- Serveur ISO 9660,S 1978 11M IA-64 actuel) 2005) commercial NFS HPFS, JFS, 4.52 Serveur, IBM / Décemb Intel IA32 FAT, ISOOS/2 MS-DOS (décembre 300$ Ordinateur Microsoft re 1987 (x86) 9660, 2001) personnel UDF, NFS Intel IA32 Station de fossil/venti (x86), Alpha, Quatrième Travail, , 9P2000, MIPS,Plan 9 Bell Labs 1993 Unix édition Gratuit Serveur, kfs, ext2, PowerPC, (2002) Embarqué, FAT, ISO SPARC, HPC 9660 autres UFS, ZFS, SPARC, ext2, FAT, Sun 10 Station de Juillet SPARC64, ISO 9660,Solaris Microsyste SunOS (1er février Gratuit Travail, 1992 AMD64, Intel UDF, NFS, ms 2005) Serveur IA32 (x86) quelques autres
  • 5. Intel IA32 17 Ordinateur de NTFS, FAT,Window Windows 5.0 SP4 (23 (x86), Microsoft février ? bureau, ISO 9660,s 2000 NT 4.0 juin 2003) AMD64, IA- 2000 Serveur UDF 64 Familial Intel IA32 NTFS, FAT,Window Octobre Windows 5.1.2600 SP3 199$, Ordinateur de (x86), Microsoft ISO 9660,s XP 2001 2000 (6 mai 2008) Professionnel bureau AMD64, IA- UDF 299$ 64Window Windows 5.2.3959 SP2 Avril 999$/5 Intel IA32 FAT, ISOs Server Microsoft 2000 (14 mars Serveur 2003 clients (x86) 9660, UDF2003 Server 2007) BFS (défaut), FAT, ISO 8 9660, novemb selon Intel IA32 UDF, HFS, re 2006 versions de (x86), AFP, ext2, 6.0.6002 SP2Window (pro) et Windows 259 $ à 499 Ordinateur de PowerPC, CIFS, Microsoft (26 mais Vista 30 XP $ (mise à bureau (AMD64 en NTFS 2009) janvier jour de 129 $ développeme (lecture 2007 à 299 $) nt) seulement (public) ), ReiserFS (lecture seulement ) SystèmeWindow 27 Windows 999$/5 Architectur 6.0.6002 (27 des Server Microsoft février Server clients,3999$ Serveur es février 2008) fichiers2008 2008 2003 /25 clients possibles possible selon versions de 22 6.1.7600 (22 199,99 € àWindow Windows Ordinateur de Microsoft octobre octobre 319,99 €s7 Vista bureau 2009 2009) (mise à jour de 119,99 € à 299,99 €)Window 22 Windows 6.1.7600 (22 999$/5s Server Microsoft Octobre Server Octobre clients,3999$ Serveur2008 R2 2009 2008 2009) /25 clients Ordinateur Haïku release personnel,Haïku OS Haiku Inc. 2001 BeOS R5 Gratuit alpha 1 Station multimedia Premiè re Dernière Coût (en version version Ordinateur Créateur Ancêtre dollars publiqu stable cible américains) e (date) (date)

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