IFT-10544

 SYSTÈMES D'EXPLOITATION

 Automne 2005

 Jean-Marie Beaulieu

 Département d'informatique et de génie logiciel

Université Laval

Qu'est ce qu'un ordinateur ? (matériel + logiciel)

Qu'est ce qu'un système d'exploitation ?

Comment fonctionne un ordinateur ?

Modèle en couches - superposition de logiciels

Programme utilisateur

Système d'exploitation

MATÉRIEL

Aperçu matériel

MÉMOIRE

CPU

ContrôleurPÉRIPHÉ-RIQUES

Processus

NOYAU

CPU

CPU et mémoire

Progamme principal

sous-routine?

CPU contrôle le code (programme) oule code contrôle le CPU ?

ProcessusutilisateurCPU

NOYAU

mémoire

CPU contrôle le code (programme) oule code contrôle le CPU ?

Image système --> contenu de la mémoire

LES BUTS 1) Fournir un environnement de haut niveau 2) Assurer une utilisation efficace de l’ordinateur LES RÔLES 1) Fournir une extension du matériel (environnement de haut niveau) 2) Gérer les ressources (performance et protection) (mécanisme vs politique)

1) Les mécanismes 2) Les politiques (ou les algorithmes allocation)

D o nné e s

P ro gra mme

P ro gra mme

P ro gra mme

P ro gra mme

P ro gra mme

D o nné e s

D o nné e s

D o nné e s

R o o t

S ub-dir

S Y S T È M E D EF IC H IE R S

S Y S T È M ED 'E X É C U T IO N

S H E L L

P ro gra mme

P ro gra mme

MÉMOIRE

CPU

ContrôleurPÉRIPHÉ-RIQUES

PROCESSUSPériphériques

etFichiers

O pérationsE / S

VISION MATÉRIELLE

VISION DE L'USAGER

LES BUTS LES RÔLES LES COMPOSANTES

le noyau les programmes systèmes la librairie système

LES FONCTIONS 1) Allocation du CPU, chargement et exécution de

processus,

2) Gestion de la mémoire,

3) Gestion des Entrées/Sorties, et

4) Gestion des fichiers.

MÉMOIRE

LISTCOPY

DIR

FICHIERS

PR O G R A M M E SSY STÈM E S

LIBR AIR IESY STÈM E- read- w rite

NOYAU

USAGER

Vecteurint + appel

LES COMPOSANTES

 LE NOYAU

 LES PROGRAMMES SYSTÈMES

 LA LIBRAIRIE SYSTÈME

    

TexteProgramme

TexteProgramme

Compilation

Module ObjetModule Objet

Édition des liens

ModuleExécutable

ModuleExécutable

Chargement

MÉMOIRE

ExécutionNOYAU PROCESSUS

LibrairieSystème

ProgrammesSystème

Librairie usageret autres

modules objets

G es tion des F ich iersG es tion

du C P U etde la M ém oire

G es tion des E / S

P rocess us P rocess us P rocess us

MÉ MO IR E

MA TÉ R IE L

S ys tè m e d eF ic hie rs

S ys tè m e d eF ic hie rs

T e rm ina l

LES BUTS LES RÔLES LES COMPOSANTES

le noyau les programmes systèmes la librairie système

LES FONCTIONS 1) Allocation du CPU, chargement et exécution de

processus,

2) Gestion de la mémoire,

3) Gestion des Entrées/Sorties, et

4) Gestion des fichiers.

Allocationdu CPU E / S

Gestion desFichiers

Gestion dela M ém oire

LES FONCTIONS DU NOYAU

PRINCIPES OU CONTRAINTES DE CONCEPTION LES TYPES systèmes de traitement par lot ou en temps différé.

(batch system) systèmes de traitement interactif ou en temps

partagé.

Environnement utilisateur mono-usager traitement par lot (batch) ou temps différé système interactif ou temps partagé système dédié ou temps réel

Configuration des processeurs mono-processeur multiprocesseurs (dans une même machine, mémoire

partagée, délai de communication négligeable). distribué (plusieurs machines reliées, délai de

communication important)

Organisation du noyau monolithique hiérarchisé machine virtuelle

Partie matérielle

Contrôle de la partie matérielle

Interface des appels système

Communitationinterprocessus

Ordonnanceur

Gestion de lamémoire

Sous-systèmede contrôle

des processus

Sous-systèmede

fichiers

Contrôleurs de Périphériques

Buffer cache

Caractère Bloc

Bibliothèques

Programmes utilisateurs

Niveau utilisateurNiveau noyau

Niveau noyauNiveau matériel

appels au noyau

Matériel

Noyau

a.out sh

who

date

ed

wc

grepvild

as

comp

ccp

nroff

cc

programmes

LE SYSTÈME UNIX

ÉLÉMENTS D’ARCHITECTURE MATÉRIELLE

1) MMU (memory management unit)

a) transformation de l’adresse logique en adresse physique

b) protection des zones mémoire 2) Instruction privilégiée et

mode système / mode usager 3) Interruption et appel au noyau

appel au noyau (ou système) déroutement interruption de l’horloge signal d’interruption d’un périphérique

CHAPITRE 1 : LES DIFFÉRENTS VISAGES D'UN SYSTÈME D'EXPLOITATION

CHAPITRE 2 : ENVIRONNEMENT ET LANGAGE DE COMMANDE DE UNIX

CHAPITRE 3 : PROCESSUS ET ALLOCATION DU CPU

CHAPITRE 4 : GESTION DE LA MÉMOIRE

CHAPITRE 5 : LES ENTRÉES / SORTIES

CHAPITRE 6 : GESTION DES FICHIERS

CHAPITRE 7 : PROGRAMMATION CONCURRENTE

ANNEXE : EXAMENS AUTOMNE 1999

IFT-10544

 SYSTÈMES D'EXPLOITATION Automne 2005

 Jean-Marie Beaulieu

 Département d'informatique et de génie logiciel

Université Laval

1) Introduction rôles, composantes, fonctions et types. environnement usager de haut niveau. gestionnaire de ressources: mécanismes et politiques. principes de mise en oeuvre. éléments matériels et logiciels.

2) Le système UNIX introduction, interface usager. organisation du noyau: processus/mémoire et fichier/ES. commandes et programme 'shell'. système de fichiers.

3) Processus et allocation du CPU processus et bloc de contrôle (PCB). commutation de contexte. état d'un processus. politiques d'allocation du CPU. gestion de processus et de "threads".

4) Gestion de la mémoire partitions de la mémoire. chargement et déchargement. découpage en pages et en segments. mémoire virtuelle. pagination sur demande.

5) Gestion des entrées/sorties gestionnaires de périphériques.

6) Système de fichiers allocation d'espace sur disque. organisation sur disque. répertoires.

7) Programmation concurrente mécanismes de synchronisation. langage concurrent. section critique et exclusion mutuelle. sémaphores. interblocage.

MÉTHODOLOGIE   Cours magistraux.

3 laboratoires.

Notes de cours obligatoires

Manuels de référence recommandés•William Stallings, Operating Systems: internals and design principles.

•Silberschatz, Galvin et Gagne, Principes Appliqués des Systèmes d'Exploitation avec java.

•Silberschatz, Galvin et Gagne, Operating Systems Concepts.

Vendus par la librairie Zone scientifique du Pavillon Adrien-Pouliot

au local 3370 du Pavillon Adrien-Pouliot (ensuite au local 0128 ).

ÉVALUATION

3 travaux de laboratoire 15 %• Utilisation de Linux (individuel)• Gestion du CPU et de la mémoire (2 par équipe)•Programmation concurrente (2 par équipe)

1er Examen ( Intro + CPU ) 33 %

jeudi 13 octobre

2e Examen ( Mémoire + E/S ) 32 %

jeudi 24 novembre

Examen final ( Fichier + P.C. ) 20 %

jeudi 15 décembre

Aucune documentation n'est permise lors des examens.

Congé de l'Université, le jeudi 8 décembre

cours samedi le 3 ou 10 décembre