[PDF] IFT2245 Systèmes dexploitation

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c?2009 Marc Feeley

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IFT2245

Systèmes d'exploitation

Copyright

c?2001-2009 Marc Feeley c?2009 Marc Feeley

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SE modernes

c?2009 Marc Feeley

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Rôle des SE

Abstract world

Concrete worldApplications

(``user'' programs)

OS components

(``system'' programs)

Report

(CPU, memory, screen, keyboard, disk, ...)HardwareOperating SystemGame

EditorTextCompiler

SE = ensemble des composantes logicielles qui font le pont entre les applications et le matériel

Offre des

services abstraits aux applications (p.e. ouvrir le fichier"abc") et demande des services concrets du matériel (p.e. lire le secteurNdu disque) Responsable de l'exécution des applications et la gestion des ressources (physiques et logiques)• Classification floue (compilateur = application ou composante du SE? ça dépend du point de vue) c?2009 Marc Feeley

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Attraits des SE

Abstract world

Concrete worldApplications

(``user'' programs)

OS components

(``system'' programs)

Report

(CPU, memory, screen, keyboard, disk, ...)HardwareOperating SystemGame

EditorTextCompiler

1)

Facilite la réalisation

des applications car il fournit plusieurs services prédéfinis: ?Gestion des fichiers, processus, réseau, etc

2) Applications plus portables car il offre une abstraction

du matériel (architecture matérielle PC/Mac/..., composantes matérielles, etc) ?l'API du SE définit une machine virtuelle c?2009 Marc Feeley

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Attraits des SE

Abstract world

Concrete worldApplications

(``user'' programs)

OS components

(``system'' programs)

Report

(CPU, memory, screen, keyboard, disk, ...)HardwareOperating SystemGame

EditorTextCompiler

3) Uniformise l'interface usager des applications (qu'il soit

graphique, textuel, ou autre) ce qui contribue à la convivialité

4) Centralise les politiques de gestion des ressources ce

qui permet d'en améliorer l' efficacité et de protéger l'accès aux ressources privées ou critiques c?2009 Marc Feeley

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Objectifs des SE

Rendre l'ordinateur

plus convivial (plus facile à utiliser)

Accroître l'

efficacité de l'ordinateur (meilleure exploitation des ressources)

Ce sont des

objectifs contradictoires qui mènent à des compromis dans le SE (p.e.: interfaces usagers graphiques, multi-usagers) c?2009 Marc Feeley

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Composantes Fondamentales

d'un SE (1)•

Le logiciel central du SE est le noyau ("

kernel "); celui-ci est normalement toujours chargé en mémoire

User programs

Kernel

and componentsSystem programs close

Hardware

printer lpr xpdfopen write c?2009 Marc Feeley

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Composantes Fondamentales

d'un SE (2)• Le " bootstrap loader " s'occupe de charger le kernel en mémoire lorsque l'ordinateur est démarré (à la mise sous tension ou "reset") Sur un ordinateur de type PC, cela est effectué par le

BIOS ("

Basic Input/Output System

") qui est lui même un petit SE en mémoire ROM c?2009 Marc Feeley

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Composantes Fondamentales

d'un SE (3)• Pour chaque type de périphérique (disque dur, carte réseau, carte graphique, carte de son, etc) il y a une composante qui est responsable de son contrôle; lespilotes ("device drivers Les pilotes implantent un API générique pour le matériel spécifique et sont donc très utiles pour isoler les logiciels des détails matériels

Par exemple un pilote d'imprimante P1 pour une

imprimante simple pourrait implanter la requête write("ABC")par un envoi des caractères ABC• Un pilote d'imprimante P2 pour une imprimante à jet d'encre pourrait implanter la requêtewrite("ABC") par l'envoi d'une image (bitmap) correspondant à ce texte c?2009 Marc Feeley

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Composantes Fondamentales

d'un SE (4)•

Pour chaque type de ressource (CPU, mémoire,

imprimantes, lien réseau, etc) il y a une composante qui est responsable de sa gestion; les allocateurs deressources

•Allocateur mémoire•Allocateur d'espace disque•Allocateur de processeur (ordonnanceur)•...

c?2009 Marc Feeley

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Les "Mainframes" et Minis (1)

1954 - IBM 704 = premier ordinateur à succès commercial, tubes, 36/15

bits (donnée/adresse), première mémoire RAM, 40K additions par seconde, "GM/NAA-I/O" = premier SE "batch" (écrit par les usagers) c?2009 Marc Feeley

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Les "Mainframes" et Minis (2)

1965 - développement du SE "MULTICS" (Multiplexed Information and

Computing System) pour le mainframe GE-645: multi-usagers, mémoire virtuelle, système de fichier, multiprocesseur, écrit en PL/I; DEC PDP-8 = premier mini-ordinateur, 12/12 bits (donnée/adresse), 4K mots RAM, transistors, $19K

1969 - développement du SE "UNICS" à Bell Labs par Ken Thomson et

Dennis Ritchie (pour jouer à "Space Travel" sur un PDP-7!), écriten assembleur; inspiré de Multics; porté au PDP-11 en 1970; conceptionde C en 1971; kernel récrit en C en 1972; System V UNIX sort en 1973 c?2009 Marc Feeley

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Les Microprocesseurs

1971 - Intel 4004 = premier microprocesseur, inspiré du PDP-8, conçu

pour Busicom pour le marché des calculatrices, remplace une douzaine de circuits logiques, 4/12 bits (donnée/adresse), 2300 trans.,˜100KHz, $100, base du premier micro-ordinateur ("Intellec-4")•

1972 - Intel 8008 = extension 8 bit du 4004, 3300 trans., ˜200KHz•

1973 - Gary Kildahll de Digital Research écrit en PL/M un SE pour 8008

qui se nomme CP/M (Control Program/Monitor)•

1974 - Intel 8080: 8/16 bits (donnée/adresse), 6000 trans., ˜2MHz, $360;

la série Intel (8086, 80386, 80486, Pentium) reste compatible avec le

8080; Xerox fabrique l'Alto (premier ordinateur avec écran bitmap, souris,

Ethernet, Smalltalk)

c?2009 Marc Feeley

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Les Micro-Ordinateurs

1975 - MITS (Micro Instrumentation Telemetry Systems) an-

nonce le kit "Altair 8800" basé sur le 8080, 256 byte RAM, bus S-100, $395; Bill Gates écrit le premier interprète BASIC pour MITS; la compagnie "Traf-O-Data" qu'il a fondée avec

Paul Allen est renommée "Micro-Soft"

1976-1979 - Gates est renvoyé de Harvard; kit Apple I; TRS-80 vendu

par Radio Shack; Apple II; le tableur "VisiCalc" sur Apple II devient la première "killer application"•

1980 - IBM cherchant un OS pour l'IBM-PC contacte Bill Gates qui leur

suggère d'acheter CP/M, IBM ne le fait pas et Gates achète plutôtQDOS (Quick and Dirty Operating System, à peu près 4000 lignes d'assembleur, écrit en 6 semaines, inspiré de CP/M) de Seattle Computer Products pour $50K pour l'étendre et en vendre une license non-exclusive à IBM qui le revend sous le nom de DOS; MS/DOS est la base des autres SE Microsoft jusqu'à Windows-98•

1981 - Lancement de l'IBM-PC 5150, basé sur le 8088, 4.77MHz,

16Kbyte RAM, clavier, écran, un floppy, $3000; l'architecture est copiée

par les fabriquants de clones, Microsoft recoit une redevance pour chaque machine vendue avec MS/DOS c?2009 Marc Feeley

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Logiciels libres (Free software)•

1985 - Richard Stallman crée le

projet GNU (GNU is

Not Unix), la fondation

FSF (Free Software Foundation), et la license GPL (GNU General Public License)

License GPL pour un logiciel donne•Droit de copier, distribuer et modifier le logiciel L•Devoir de propager la license à ceux recevant lenouveau logiciel

Exemples de logiciels libres très répandus:

emacs (créé par Stallman, présentement maintenu par Stefan

Monnier),

gcc (Stallman), bash ,Firefox ,Linux (Linus

Torvalds)

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Linux

1987 - Le SE

Minix est créé par Andrew Tanenbaum pour enseigner les SE (tout comme MINOS que nous utiliserons)

1991 - Linus Torvalds se base sur le design de Minix

pour débuter Linux :

From: torvalds@klaava.Helsinki.FI (Linus Benedict Torvalds)Newsgroups: comp.os.minixSubject: What would you like to see most in minix?Date: 25 Aug 91 20:57:08 GMTOrganization: University of HelsinkiHello everybody out there using minix -I'm doing a (free) operating system (just a hobby, won't be big andprofessional like gnu) for 386(486) AT clones. This has beenbrewingsince april, and is starting to get ready. I'd like any feedback onthings people like/dislike in minix, as my OS resembles it somewhat(same physical layout of the file-system (due to practical reasons)among other things).I've currently ported bash(1.08) and gcc(1.40), and thingsseem to work.This implies that I'll get something practical within a few months, andI'd like to know what features most people would want. Any suggestionsare welcome, but I won't promise I'll implement them :-)...

c?2009 Marc Feeley

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Tranches de marchés

2009 -•Marché "desktop" :•Windows = 93%•Mac OS X = 5%•Linux = 1%

•Marché serveur :•Unix/Linux = 32%•Windows = 31% c?2009 Marc Feeley

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Loi de Moore

En 1965 Gordon Moore prédit que la densité des puces va doubler à chaque 12 mois• En 1975 cette loi est révisée: la "puissance" double à chaque 18 mois Grâce à cet accroissement, de plus en plus de fonctionalités sont offertes par les SE (interfaces usagers graphiques, multimédia, composantes objet, etc) c?2009 Marc Feeley

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Au Tout Début

Les premiers ordinateurs n'avaient

pas de SE résidant

Le programme était

chargé en mémoire (d'un ruban perforé, cartes, ou autre) à un emplacement préétabli et puis son exécution lancée à son point d'entrée

Memory

Program

CB A Des bibliothèques de routines (principalement pour diverses opérations d'E/S) ont vu le jour pour éviter à les écrire à nouveau pour chaque nouveau programme c?2009 Marc Feeley

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Traitement en Lot

Plus tard l'utilisation d'ordinateurs pour traiter des lots de tâches (" batch " processing) devint la norme

Déf: une

tâche est un ensemble de calculs à effectuer; une sous-tâche c'est une partie d'une tâche; la taille d'une tâche c'est la quantité d'opérations à effectuer• Typiquement, chaque tâche correspondait à la lecture de données d'un ou plusieurs rubans magnétique et l'écriture de données sur ruban après un traitement relativement simple• Pour minimiser le temps d'inactivité de l'ordinateur lorsque l'opérateur humain montait les rubans requis par le programme, il était profitable de grouper dans un même lot des tâches qui utilisaient les mêmes rubans•

De nos jours

les E/S sont toujours relativement lentes et demandent une considération spéciale c?2009 Marc Feeley

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Moniteur

Les premiers SE ("

moniteur " résidant) automatisaient cette procédure en enchaînant simplement l'exécution de chaque tâche le moniteur charge la première tâche puis y transfère l'exécution• à la fin de cette tâche le contrôle est redonné au moniteur• le moniteur charge la deuxième tâche puis y transfère l'exécution, etc

Memory

Monitor

Task 1

Task 1

Task 2

BA c?2009 Marc Feeley

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Multiprogrammation

Le prochain pas fut la

multiprogrammation : plusieurs tâches sont chargées en mémoire; le CPU s'occupe de seulement une tâche à la fois; lors d'une opération d'E/S qui ne peut être complétée immédiatement le moniteur fait passer le CPU à la prochaine tâche multiplexage du CPU ):Memory

Monitor

Task 1

Task 2

CPU

Not mounted

CBA

Ceci permet au CPU de

faire des calculs utiles plutôt que d'être inactif pendant les opérations d'E/S c?2009 Marc Feeley

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Multi-tâche ("Multitasking")

Le multi-tâche ("multitasking" ou "time sharing") est une extension de la multiprogrammation pour permettre à plusieurs usagers d'utiliser simultanément un même ordinateur (au moyen d'un terminal)• Le CPU passe rapidement d'une tâche à la suivante à intervalles réguliers (" quantum Chaque usager reçoit une fraction de la puissance de l'ordinateur et a l'illusion d'être le seul usager•

Le SE peut permettre un nombre de tâche qui

dépasse la quantité de mémoire physique

L'idée de la

mémoire virtuelle c'est que seules les données qui sont présentement traitées ont besoin d'être en mémoire physique (pour un accès rapide) Le SE présente à chaque tâche l'illusion d'une mémoire qui lui est propre ( mémoire logique c?2009 Marc Feeley

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SE Temps-Réel

Dans un

SE temps-réel

le SE place des garanties sur le temps de réponse (le temps entre l'occurrence d'un événement et la réaction par le système)

•"Hard real-time"

: temps de réponse maximal garanti

•"Soft real-time"

: le temps de réponse est courtquotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

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