Architecture Logiciel

Système d’exploitation

1/ Définition :

Il est constitué de 3 composants, à savoir des organes d’entrée de données, un organe de traitement et des organes de sorties. Le système d’exploitation est « l’objet informatique » logiciel qui se charge de faire fonctionner ensemble tous ces éléments.
Il transforme la machine réelle, ensemble de composants électronique (hardware) en une machine virtuelle : il apparaît donc comme le seul lien entre le logiciel et le matériel.

2/ Fonctions :

Le système d’exploitation est compose d’un noyau (kernel) et de couches logicielles assurant la fonction de base du système informatique.
Le noyau, appelé parfois moniteur, a 2 fonctions principales :
- La gestion des taches
- La gestion de la mémoire
Le gestionnaire de taches prend en compte et traite les interruptions, ordonne et manipule les taches, il alloue des zones de mémoire aux différentes taches et s’assure qu’aucune tache n’entame l’espace mémoire de l’autre.
La gestion des fiches un certain nombres de services aux utilisateurs pour accéder aux fichier et protéger les données.
L’interface utilisateur établit le dialogue de l’utilisateur avec le système d’exploitation.
Il peut s’agir d’une interface ligne de commande (Shell MS-DOS ou bash, le shell le + courant de LINUX) ou d’un environnement graphique.

3/ Différents types

La mono programmation

Le déroulement des programmes peut avoir lieu en monoprogrammation :
Un seul programme s’exécute à la fois et l’ensemble des ressources lui est affecté (processeur …).C’est le mode d’exploitation le plus simple, utilisé par la plupart des microordinateur, mais il est lent car l’utilisation des ressources n’est pas optimisée.
une opérateur d’E/S plus longue qu’une opération de calcul ou une opération logique force le processeur central à attendre la fin de l’opération en cours pour en entreprendre une autre (CP/M,MS-DOS, OS Macintosh jusqu'à version 6 …).

La multi programmation

Plusieurs programmes résidant en mémoire en même temps et s’exécute de façon imbriquer. Ce système est utilisé dans la quasi-totalité des serveurs départementaux, les minis et des gros ordinateurs.
Le processeur est mieux utilisé pour exécuter les différentes instructions mais il faut une bonne gestion de l’ensemble des ressources partagée (Interner, Word, Imprimante …)
On différencie un système multi utilisateur où les taches correspondent à des utilisateurs différents d’un système multi-tâches où à un utilisateur correspond plusieurs taches (Windows pour les multi taches)

Le temps partage

Dans ce mode particulier de multiprogrammation chaque utilisateur dispose cycliquement du contrôle du processeur central pendant un intervalle de temps donné de quelques centièmes de secondes.

Multi traitement

Dans ce mode d »exploitation plusieurs processeurs se partagent les ressources communs du système (mémoires centrale, périphériques).Ce types de systèmes permet a plusieurs programmes de s »exécuter simultanément. On trouve ce type de mode d »exploitation principalement sur les gros systèmes et sur les ordinateur plus petits utilisés comme serveur de réseau. Des systèmes d’exploitations spécifiques sont nécessaires pour assurer ce types de traitement.

4/ L’histoire de la micro informatique avec des exemples de SE pour microordinateurs.

Dans le monde de l’informatique individuelle en 1977, chaque constructeur de matériel (Tandy, Apple, Commodore,…), à l’image des grands constructeurs, proposait sa machine et son système d’exploitation propriétaire.
Les ordinateurs étaient donc incompatibles entre eux tant au point de vue matériel que logiciel, et les programmes d’application étaient spécifiques a chaque machine.

Sur les machines équipées du processeur Z80 d’Intel, un standard commença a émerger avec le système d’exploitation Cp/M de la société Digital Research.
D’autres systèmes propriétaires continuaient d’exister, par exemple pour les ordinateurs Apple. En 1981, IBM lance un ordinateur individuel appelé IBM PC (Personnal Computer).

CHAPITRE N°1 : SYSTEME D’EXPLOITATION


Structure des premiers SE

Partie résidente: moniteur d’enchaînement gestion des E/S
Partie utilisateur: compilateur, programme source de données


Chronologie:

- 1965 : MVS par IBM
- 1970 : UNIX
- 1981 : MSDOS
- 1984 : Mac OS
- 1990 : Windows
- 1991 : LINUX


Définition: MVS (Multiple Virtual Storage) est le système d'exploitation des gros ordinateurs (« mainframes ») IBM.
MVS a été lancé en 1974 par IBM. Le but était de fournir un système très fiable pour supporter de gros environnements de production. Il est destiné aux grosses machines du constructeur IBM (machines à technologie CMOS de nos jours appelé zSeries).
Comme son nom veut le faire comprendre (« Multiple Virtual Storage »), il applique le principe de la mémoire virtuelle pour traiter différents travaux simultanément sur une machine comprenant un ou plusieurs processeurs (jusqu'à 54, sans doute davantage dans les années qui viennent).
MVS se veut universel, et gère des sous-systèmes aptes à répondre à des requêtes en mode interactif (appelé aussi « dialogué »), qu'il s'agisse aussi bien de « temps partagé » ( TSO : l'ordinateur sert plusieurs utilisateurs – informaticiens le plus souvent – en même temps) que de « transactionnel », où l'utilisateur final, non forcément informaticien, dialogue avec des applications en rapport avec sa fonction dans l'entreprise (moniteurs transactionnels CICS, IMS). MVS reste cependant remarquablement adapté au traitement par lots (batch), pris en charge par le langage JCL.
Les caractéristiques du système MVS sont les suivantes :
Multiprogrammation : plusieurs utilisateurs ou travaux peuvent être servis simultanément par la machine. « Simultanément » signifie que, bien qu'à un instant donné un seul travail puisse être traité par un processeur, dans les conditions habituelles tous les utilisateurs sont servis à tour de rôle si rapidement qu'à l'échelle humaine ils paraissent utiliser tous en même temps la machine.
MVS réalise aussi une fonction de multi-tâche, plus fine que celle de multiprogrammation : un travail peut être constitué de différentes tâches fonctionnant les unes après les autres ou simultanément : dans ce dernier cas elles entrent ainsi en compétition pour l'usage du processeur.
La multiprogrammation et le multi-tâche offrent une « simultanéité » et une multiplicité d'accès au processeur satisfaisantes pour tous les utilisateurs. Ils optimisent aussi l'emploi du processeur en réduisant au maximum ses « temps morts » : quand le travail en cours attend un événement quelconque (notamment la fin d'une entrée-sortie, opération « longue »), le processeur peut l'abandonner pour un autre processus prêt à être activé.
Multitraitement : plusieurs processeurs peuvent être gérés par le système (jusqu'à 2 en MVS-SP, 16 à partir de MVS-XA). Ainsi, à un instant donné, sont traités par la machine autant de processus que de processeurs. Ceci améliore évidemment le rendement global du système.
La mémoire virtuelle : chaque travail se voit offrir une taille de mémoire possible pouvant être bien supérieure à la mémoire réellement disponible. Ceci est rendu possible par le fait qu'à un instant donné un travail n'a pas besoin de toutes les données enregistrées en mémoire depuis le départ. Le système lui laissera les portions de mémoire qui lui sont nécessaires à cet instant, le reste pourra être transféré sur disque (on parle alors de mémoire auxiliaire), récupérable à tout moment à la demande du travail. Le reste de la mémoire est utilement occupé par les routines et données du système ou par d'autres travaux prêts à être traités par le ou les processeurs.

Introduction:
- Machine réelle et machine virtuelle
- Simplifier

Exemples d’interruption :
- Arriver d’un signal, d’un périphérique (exemple d’entrée d’un caractère, clic de souris, etc.)
- Interruptions d’horloge.
- Accès à une zone interdite.


Gestion des interruptions :
- Gérer plusieurs centaines d’interruptions.
- Traitement rapide.
- Priorités.
- Masquage d’interruptions.
- Séquence d’ininterruption.

3) 2. Fonction d’un SE :
- Gestion des interruptions.
- Création et destruction des processus.
- Changement des états des processus.
- Synchronisation des processus.
- Gestion des entrée/sorties.
- Gestion des ressources.
- Ordonnancement des travaux et des processus.

3) 3. Architecture en monoprogrammation :
- En plus des couches en monoprogrammation :
- Ordonnancement :
- des travaux (grossier)
- de processus (fin)
- Gestion des ressources.
- Gestion de la comptabilité.