Introduction.

Machine virtuelle.

La machine réelle comporte principalement : un ou plusieurs processeurs, de la mémoire, un bus, et des périphériques (clavier, souris, écran, disque(s), imprimante, carte(s) réseau).

Machine virtuelle = machine réelle + système d'exploitation ; seule utilisable.

Chaque tâche a l'illusion de disposer:

• d'un processeur,
• d'une mémoire adaptée à ses besoins,
• d'un système de fichiers,
• de communications standardisées avec les périphériques.

Le système d'exploitation peut également être défini comme le gestionnaire des ressources suivantes :

• les processus,
• la mémoire,
• le système de fichiers,
• les entrées/sorties.

D'autres fonctions importantes sont ou non considérées comme faisant partie du système d'exploitation :

• langage(s) de commande,
• interface graphique,
• communications (réseau).

Ce sont des services de plus haut niveau que les précédents : architecture en couches.

Historique des S.E.

Evolution des systèmes d'exploitation
	Caractéristiques	Avantages	Inconvénients
Au tout début	Une seule console. Le programmeur est aussi l'opérateur	Très intéractif.	Le temps de préparation est long, et un seul utilisateur à la fois. L'UC est très mal utilisée.
Traitement par lots	L'opérateur est spécialisé et il regroupe les taches en lots.	Meilleure utilisation de l'UC	Plus d'intéractivité. Le ``debuggage'' passe par un vidage mémoire.
Job Control Language	Un moniteur résident qui enchaine les travaux.
Traitements hors ligne	Il y a un pré et un post traitement des entrées et des sorties afin que lors de l'exécution, elles soient faites à partir de bandes.	Meilleure utilisation de l'UC qui est moins ralenti par les Entrées et les sorties.	Le temps de restitution du fait des traitements supplémentaires peut être moins bon.
Spooling	Les disques remplacent les bandes. L'accès direct vs l'accès séquentiel.	Le disque bufferise les entrées et les sorties. Le chevauchement des travaux pendant les entrées sorties est possible.
La multiprogrammation	L'ordonnancement des travaux est réalisé par commutation au moment des entrées sorties, ou par l'utilisateur. Le SE prend des décisions.	Meilleure utilisation de l'UC.
Le temps partagé	Commutation entrées sorties, et d'autres très fréquentes. L'utilisateur peut pendant l'exécution soit intervenir, soit passer des commandes au système d'exploitation	Très intéractif	L'utilisation de l'UC peut être moins bonne.

Des systèmes d'exploitation spécialisés
	Caractéristiques	Avantages	Inconvénients
Ordinateur personnel	Sécurité inutile. Mono-tâche : MSDOS. Multiprogrammation : Mac-Intosh.	Très intéractif et conviviaux.	Pas de protection du système. Virus
Parallèle multi-processeurs	Calcul vectoriel	Capacité de calcul. Fiabilité.	Programmation spécifique plus difficile.
Système réparti pour réseaux	Processus spécialisés. Découpage fonctionnel des tâches.	Partage des ressources. Fiabilité. Meilleure utilisation du matériel.
Système temps-réel	Contraintes temporelles. Contrôle-Commande. Systèmes embarqués.

Déroutements.

Le noyau du système d'exploitation intervient par déroutement (trap) :

• Exception (impossible d'exécuter l'instruction courante).
• Interruption (externe, vient du matériel via le bus).
• Appel au système (instruction de déroutement volontaire du programme).

Exécution schématique d'un déroutement :

• Passage du processeur en mode privilégié (superviseur) ;

• Sauvegarde du contexte matériel : compteur ordinal, mot d'état du processeur ;

• Chargement du nouveau contexte depuis une adresse prédéfinie (table des déroutements) ;

• Fin de déroutement : restauration de l'ancien contexte (si l'ordonnanceur n'a pas décidé de changer le processus courant).

Le passage du processeur en mode superviseur modifie le fonctionnement de la mémoire, et permet donc l'accès à une partie de la mémoire invisible depuis un programme utilisateur: protection contre les erreurs de programmation ou les virus.

Certains processeurs possèdent plusieurs modes privilégiés : anneaux concentriques, points d'entrée contrôlés (gateways).

Ne pas confondre les bibliothèques de fonctions (procédures) système, qui facilitent la vie (exemple : printf), et la liste (courte) des appels-systèmes.

Généralement, les interruptions sont désactivées pendant le traitement d'un déroutement.

Noyau et serveurs.

Le noyau est l'ensemble des procédures qui, en mode superviseur, traitent les déroutements ; il assure les fonctions de base : gestion des processus, de la mémoire, et des E/S de bas niveau. Les autres parties du système d'exploitation peuvent être réalisées sous formes de serveurs (exemples : NFS, X-Window). Unix a un gros noyau, on préfère aujourd'hui un micro-noyau (qui gère aussi les messages) et des serveurs. Solution bien adaptée aux réseaux.