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Principes des systèmes d'exploitation

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  • mémoire - matière potentielle : virtuelle
  • mémoire - matière potentielle : gestion d' e
  • mémoire
  • mémoire - matière potentielle : mode utilisateur
Page 1 Page 1 Principes des systèmes d'exploitationri ci es es systè es 'ex loitatio Support de transparents IUP MIAGE Faculté de sciences -UNSA N. Le Thanh février 1995 Page 2 Plan du coursla co rs I- Partie 1 : Systèmes centralisés I.1- Introduction – qu'est ce qu'un système d'exploitation ? – deux mot sur l'histoire – principes des systèmes d'exploitation – structure d'un système d'exploitation I.
  • communication inter-processus
  • problèmes classiques en communication inter-processus
  • processus de traitement d'interruption ¶
  • machines virtuelles
  • cms cms
  • appels système
  • appel système
  • problème
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Langue Français

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Principes des systèmes d'exploitation
Support de transparents
IUP MIAGE
Faculté de sciences -UNSA
N. Le Thanh
février 1995
Page 1
Plan du cours
I- Partie 1 : Systèmes centralisés
I.1- Introduction
– qu'est ce qu'un système d'exploitation ?
– deux mot sur l'histoire
– principes des systèmes d'exploitation
– structure d'un système d'exploitation
I.2- Les processus
– introduction
– communication inter-processus
– problèmes classiques en communication inter-processus
– Ordonnancement des processus
I.3- La gestion de la mémoire
– gestion directe de la mémoire
– va-et-vient
Page 2
Page 1Plan du cours
– mémoire virtuelle
– modélisation des algorithmes de pagination
– conception des systèmes paginés
– segmentation
I.4- Le système de fichiers
– fichiers
– catalogues
– mise en oeuvre du système de fichiers
– sécurité
– mécanismes de protection
I.5- Les entrées/Sorties
– principes du matériel
– principes du logiciel
– disques
Page 3
Plan du cours
– horloges
– terminaux
I.6- Les interblocages
– ressources
– interblocage
– mécanismes de résolution
I.7- Etudes de cas
– Unix
– MS-Dos
Page 4
Page 2Plan du cours
II- Partie 2 : Systèmes distribués
II.1- Introduction
– objectifs
– concepts matériels
– concepts logiciels
– bases de la conception des systèmes distribués
II.2- Communication dans les systèmes distribués
– couches de protocoles
– modèle client-serveur
– appels de procédures à distance
– communication de groupe
II.3- Synchronisation dans les systèmes distribués
– synchronisation d'horloge
– exclusion-multuelle
Page 5
Plan du cours
– Algorithmes d'élection
– transactions atomiques
– interblocage dans les systèmes distribués
II.4- Processus et processeurs
– processus légers
– modèles de systèmes
– allocation de processus
– ordonnancement dans les systèmes distribués
II.5- Les systèmes de fichiers distribués
– conception d'un système de fichiers distribué
– implémentation d'un système de fichiers distribués
– tendances des systèmes de fichiers distribués
II.6- Etude de cas
– Windows-NT
Page 6
Page 3I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.1- Qu'est-ce qu'un système d'exploitation ?
Programmmes applicatifs Application
Mode
utilisateur
Prog. systèmes : compilateurs éditers, interpréte de commandes
Système
Système d'exploitation
Mode
noyau
Langage machine
Multiprogrammation Matériel
Dispositifs physiques
MACHINE VIRTUELLE (MACHINE ÉTENDUE)
Deux fonctions principales
GESTIONNAIRE DE RESSOURCES
Page 7
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.2- Historique
Ordinateurs personnels
4e Génération
- circuit LSI (Large Scan Integration), Réseaux
(1980-1990) - MS-DOS (sur Intel) et Unix (non Intel - Risc), systèmes en réseaux et distribués
Circuits intégrés et multiprogrammation
3e Génération
- OS sur disque (DOS) : IBM 360 - Technique "multiprogrammation"
(1965-1980)
- OS multi-tâches : IBM 370, Multics (MIT, Labs Bell) -> Unix et langage C
Transistors et traitement par lot
2e Génération
- langages : assembleur, Fortran
(1955-1965)
- traitement par lot grâce à la colection d'un ens. de travaux sur bandes
magnétiques
Tubes à vide et cartes enfichables1e Génération
- Machines basées sur les tubes électroniques, programs en langage machine(1945-1955)
- cartes perforées (début des années 50)
Pré-histoire Machine analytique de Charle Babbage (1792-1871)
(avant 1945)
Page 8
Page 4I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.3- Principes des systèmes d'exploitation
Bibliothèques système (API)
Application
code d'erreur nombre = read(fichier, tampon, nbOctets)
Interface des instructions étendues (appels système)
TRAP
Mode utilisateur Paramètres
Mode Noyau RETURN_FROM_TRAP
Gestion de processus Gestion de mémoire Gestion de fichiers Gestion d'E/S
Page 9
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.3- Principes des systèmes d'exploitation
E/S standard (écran
Intépréteur de commandes
clavier, sousis)
(SHELL)
date
Date du jour
Interface de commandes
Appel système
Interface des instructions étendues (appels système)
TRAPMode utilisateur
Paramètres
Mode Noyau RETURN_FROM_TRAP
Gestion de processus Gestion de mémoire Gestion de fichiers Gestion d'E/S
Page 10
Page 5I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.4- Structure d'un système d'exploitation
I.1.4.1- Systèmes monolithiques
Procédure principale Prog. 1 Prog. 2
1 4 Procédure
de service
Procédures de services 3
table de
2 sélection
Structure = absence de structure
Le grand désordre !
Procédures utilitaires
Page 11
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.4- Structure d'un système d'exploitation
I.1.4.2- Systèmes à couches
L'opérateur5
Les programmes utilisateurs4
Gestion d'Entrées / Sorties3
Communication opérateur-processus2
1 Gestion de la mémoire
0 Allocation de processeur et multiprogrammation
Les couches des systèmes d'exploitation THE (Dijkstra - 1968 - Pays-bas)
Page 12
Page 6I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.4- Structure d'un système d'exploitation
I.1.4.3- Machines virtuelles
370 virtuels
Appel système
Machines
virtuelles
(étendues)
Déroutement
CMS CMS CMS
Instruction d'E/S
VM/370 Déroutement
Moniteur
de machine
Circuits du 370virtuelle
(multiprogrammation)
CMS = (Conversational Monitor System)
Page 13
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
I.1.4- Structure d'un système d'exploitation
I.1.4.4- Modèle Client / Serveur
Système centralisé
Mode Serveur Serveur Serveur Serveur
Processus Processus de de de de... utilisateurClient1 Client2 processus fichiers mémoireterminal
Mode
noyau
Noyau
Machine 1 Machine 2 Machine n-1 Machine n
Serveur Serveur Serveur
Client
de fichiers de fichiers de fichiers...
Noyau Noyau Noyau Noyau
Système distribué
Page 14
Page 7I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.1- Introduction
Exercices
1- Quelles sont les deux fonctions principales d'un SE ?
2- Qu'est-ce que la multiprogrammation ?
3- Quest-ce que le traitement par lot et le SPOOL ?
4- Quels sont les différences entre le système multiprogramme avec le traitement par
lot et multiprogramme avec le traitement en temps partagé ?
5- Laquelle des instructions suivantes ne devrait être autorisée qu'en mode noyau ?
- masquer toutes les interruptions
- lire la date du jour
- modifier la date du jour
- changer la partition de la mémoire
6- Pourquoi l'interpréteur de commandes (shell) ne fait pas partie du SE ?
7- Le modèle Client/Serveur est courant dans les systèmes distribués. Peut-il être mise
en oeuvre sur un seul ordinateur ?
8- A quoi sert la table de processus ? est-elle nécessaire dans un ordinateur personnel
qui n'exécute qu'un seul processus à la fois ?
Page 15
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.2- Les Processus
I.2.1- Introduction aux processus
I.2.1.1- Modèle des processus
Multiprogrammationprog.
Compteur
Aordinal
registres B
C
données ressources
DProcesseur
prog.
1 seul processus actif à la foisCompteur
ordinal D
Cregistres
B
Adonnées ressources
Page 16
Page 8I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.2- Les Processus
I.2.1- Introduction aux processus
I.2.1.1- Modèle des processus
Etats d'un processusHiérarchie de processus
Élu
2
1
3
PrêtBloqué
4
Les processus en mode utilisateur
Les processus en mode noyau
Ordonnanceur (scheduler)
Page 17
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.2- Les Processus
I.2.1- Introduction aux processus
I.2.1.2- La réalisation des processus sous Unix
Table de processus Vecteur d'interruption
pile système contexte du
processus1
0en cours
3 et 4 8
disque2contexte du
processus élu
procédure TI
5 assembleur
6 contexte du
7 processus
de TI
Ordonnanceur procédure TI
processus de traitement en C
d'interruption
Page 18
Page 9I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.2- Les Processus
I.2.2- Communication inter-processus
(IPC = Inter-Process Communicaion)
I.2.2.1- Accès concurrents
Répertoire de Spool
Confit d'accès : out = 4 out = 4 out = 4
Problème de "mise à jour perdue"
4 fichier 1
in = 7 in = 8 in = 8fichier 25
fichier 3Processus A 6 temps
7 A lit in B lit in A écrit in
Processus B B écrit in
A suspendu B suspendu
B actif A actif
Page 19
I- Partie 1 : systèmes centralisés
I.2- Les Processus
I.2.2- Communication inter-processus
I.2.2.2- Sections critiques
Comment éviter les confits d'accès ?
section
critique
objets
partagés
Exclusion mutuelle
Interdire la lecture ou l'écriture des
sectiondonnées partagées à plus d'un processus
critiqueà la fois
Programme1 Programme2
Page 20
Page 10