Cours se chap1_2

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Cours se chap1_2

  1. 1. Décembre
2010
 1
 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 1 SYSTÈMES D’EXPLOITATION Département TIC Meriem KASSAR BEN JEMAA Meriem.Kassar@enit.rnu.tn Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 2 FICHE DESCRIPTIVE •  Objectifs généraux : –  Comprendre les fonctionnalités essentielles d’un système d’exploitation. –  Connaître le système Unix du point de vue de l’utilisateur. –  Apprendre la notion de processus : définition, communication, exécution. •  Public Cible : 2ème Année, Spécialité « Génie Electrique » •  Pré requis : Informatique, Programmation •  Durée : 15 heures •  Formules pédagogiques : Exposé informel, Exercices •  Moyens pédagogiques : Tableau, Support de cours •  Bibliographie : [1] I. Mounier M. Gradinariu , « Programmation Système Internet  », Support de cours, UPMC, 2007. [2] F. Pellegrini D. Sherman, « Systèmes d’exploitation », Support de cours, ENSEIRB, 2001. [3] A. Belkhir, « Systèmes d’exploitation, Mécanismes de base », 2005. [4] F. Bourdon, « Systèmes d’exploitation », Support de cours, IUT de Caen. [5] Y. Bagnotte, « Systèmes d’exploitation Programmation Système », 2001. [6] H.Bourzoufi , « Cours de Systèmes d'Exploitation (Unix)  », Université de Valenciennes - ISTV. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 3 CHAPITRE 1 INTRODUCTION[1] [4] 1.  Qu’est ce qu’un système d’exploitation ? 2.  Fonctionnalités d’un système d’exploitation 3.  Historique 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 4 L’ordinateur « nu » •  Une machine inutilisable – Programmation en langage binaire seulement – Accès aux périphériques très difficiles – Exécution d'un seul programme à la fois •  Pour exécuter un programme – Aller le chercher sur le disque dur •  Trouver sa position •  Lire les mots qui le décrivent – Le mettre en mémoire •  Lui allouer un espace – L'exécuter... •  Gestion du clavier par ce programme? •  Gestion de l'écran ?
  2. 2. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 5 Un ordinateur contient… •  un ou plusieurs processeurs, •  une mémoire principale, •  des horloges, •  des terminaux, •  des disques, •  des interfaces de connexion à des réseaux, •  et des périphériques d'entrées/sorties.  La complexité évidente du matériel implique la réalisation d'une machine virtuelle qui gère le matériel : c'est le système d'exploitation. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 6 Un ordinateur contient… •  Dispositifs physiques : ils se composent de circuits intégrés, de fils électriques, de périphériques physiques ... •  Microprogramme : c'est un logiciel de contrôle des périphériques (interprête). •  Langage machine : C'est un ensemble (entre 50 et 300) d'instructions élémentaires (ADD, MOVE, JUMP) pour effectuer le déplacement des données, des calculs, ou la comparaison de valeurs. •  Système d'exploitation : c'est un ensemble d'instructions plus simples, comme LIRE UN BLOC DU FICHIER. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 7 Deux catégories de logiciels •  Les programmes systèmes pour le fonctionnement des ordinateurs, •  Les programmes d'application qui résolvent les problèmes des utilisateurs. •  Le programme « système d'exploitation » est le programme fondamental des programmes systèmes. Il contrôle les ressources de l'ordinateur et fournit la base sur laquelle seront construits les programmes d'application. •  Deux modes de fonctionnement : – Le mode noyau ou superviseur et le mode utilisateur (compilateur, éditeur, programmes utilisateurs ...). 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 8 Un système d’exploitation… •  C’est le logiciel le plus important de la machine puisqu’il fournit : –  une gestion des ressources de la machine : processeurs, mémoire, disques, horloges, périphériques, communication inter-processus et inter-machines. –  une base pour le développement et l’exécution de programmes d’application.  deux fonctions : –  une machine virtuelle Son rôle est de masquer des éléments fastidieux liés au matériel, – un gestionnaire de ressources •  l'ordonnancement et le contrôle de l'allocation des processeurs, des mémoires et des périphériques d'E/ S entre les différents programmes qui y font appel.
  3. 3. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 9 Un système d’exploitation… •  Fonctions : – Services « visibles » • Interface utilisateur • Accès aux périphériques • Gestion des disques • Lancement des programmes – Services « cachés » • Partage du processeur • Partage de la mémoire • Gestion d'événements • Mécanismes de synchronisation entre les programmes 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 10 Historique 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 11 Historique •  Il n'existait pas de système d'exploitation. •  Les utilisateurs travaillaient chacun leur tour sur l'ordinateur qui remplissait une salle entière. •  Ils étaient d'une très grande lenteur. •  Ils étaient d'une très grande fragilité. La 1ère génération (1945 ­ 1955) : les tubes à vide et les cartes enfichables. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 12 Historique •  Le passage aux transistors rendait les ordinateurs plus fiables. •  Ils pouvaient être vendus à des utilisateurs (grandes compagnies, université ou administrations. •  Mais devant les coûts d'équipement élevés, on réduisait les temps grâce au traitement par lots. •  Les utilisations principales étaient le calcul scientifique et l'ingénierie (équations différentielles). •  Apparition des langages FORTRAN et assembleur. •  Apparition des systèmes d'exploitation (SE) : –  FMS (Fortran Monitor System) –  et IBSYS (IBM 7094). La 2ème génération (1955 ­ 1965) : les transistors et le traitement par lots.
  4. 4. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 13 Historique •  Amélioration des coûts et des performances (circuits intégrés). •  Une famille d'ordinateurs compatibles entre eux. •  Une seule architecture et un même jeu d'instructions. •  Des ordinateurs uniques pour les calculs scientifiques et commerciaux. •  Apparition du spoule (spool, Simultaneous Peripheral Operation On Line) pour le transfert des travaux des cartes vers le disque. •  Apparition de la multiprogrammation (partitionnement de la mémoire pour des tâches différentes). •  Mais, un système d'exploitation énorme et très complexe pour satisfaire tous les besoins (plusieurs millions de lignes d'assembleur). La 3ème génération (1965 ­ 1980) : les circuits intégrés et la multiprogrammation. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 14 Historique •  Apparition du partage de temps, une variante de la multiprogrammation (chaque utilisateur possède un terminal en ligne) ; naissance du système MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service) pour ordinateur central. •  Apparition des mini­ordinateurs (DEC PDP­1 en 1961, 4K mots de 18 bits, pour un prix de 120 000 $). •  K. Thompson écrivit une version simplifiée (mono­utilisateur) de MULTICS ; B. Kernighan l'appela avec humour UNICS (Uniplexed Information and Computer Service) ; ce nom allait devenir UNIX. •  D. Ritchie se joignit à K. Thompson pour réécrire UNIX en langage C ; ce système d'exploitation a été le plus porté sur toutes sortes de machine. La 3ème génération (1965 ­ 1980) : les circuits intégrés et la multiprogrammation. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 15 Historique •  Ils sont dû au développement des circuits LSI (Large Scale Integration) contenant des centaines de transistors au cm2. •  Ils ont la même architecture que les mini­ordinateurs mais leur prix est beaucoup moins élevé. •  Il existe deux systèmes d'exploitation principaux : MS­ DOS (Microsoft Inc.) et UNIX. MS­DOS intègre petit à petit des concepts riches d'UNIX et de MULTICS. •  Dans le milieu des années 80, on voit l' apparition de réseaux d'ordinateurs individuels qui fonctionnent sous des systèmes d'exploitation en réseau ou des systèmes d'exploitation distribués. La 4ème génération (1980 ­ 1990) : les ordinateurs personnels. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 16 Historique •  Apparition des PIC (Personal Intelligent Communicator de chez Sony) et des PDA (Personal Digital Assistant, comme le Newton de chez Apple), grâce à l'intégration des composants et l'arrivée des systèmes d'exploitation de type « micro­noyau ». •  Ils sont utiles pour les « nomades » et les systèmes de gestion des informations (recherche, navigation, communication). •  Ils utilisent la reconnaissance de caractère (OCR) et les modes de communication synchrone et asynchrone (mode messagerie). •  Très bon marché, ils sont capables de se connecter à des ordinateurs distants et performants. •  Les systèmes d'exploitation de type « micro­noyau » sont modulaires (un module par fonction) ; ils peuvent être réalisés avec plus ou moins de modules et donc adaptables à des très petites machines (PDA et PIC). La 5ème génération (1990 ­ ????) : les ordinateurs personnels portables et de poche.
  5. 5. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 17 Différentes classes de systèmes 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 18 Différentes classes de systèmes 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 19 Différentes classes de systèmes 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 20 Différentes classes de systèmes
  6. 6. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 21 Différentes classes de systèmes 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 22 Programme et leur environnement d’exécution •  Comment le système d'exploitation peut invoquer un programme ? 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 23 Classification des SE OpenVMS (Open Virtual Memory System) anciennement VAX-11/VMS, VAX/VMS ou (officieusement) VMS est un système d’exploitation propriétaire créé par DEC en 1977 pour ses ordinateurs VAX. OpenVMS est réputé pour sa stabilité et sa sûreté, bien que l'on ne sache pas vraiment si cette réputation est due à ses qualités propres ou à sa rareté qui le mettrait à l'abri de la majorité des pirates. Système très répandu avant la vague UNIX, OpenVMS est le plus souvent employé au sein de systèmes bancaires, militaires ou industriels. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 24 Besoins pour un SE multi-tâche et multi-utilisateur •  Identification des usagers •  Partage du processeur •  Partage de la mémoire •  Accès aux composants matériel •  Partage de l'écran/clavier (périphériques) •  Présentation multi-fenêtrage •  Partage du disque •  Système de repérage des fichiers 24
  7. 7. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 25 CHAPITRE 2 NOTIONS SUR UNIX[1][5][6] 1.  Historique 2.  Caractéristiques 3.  Système de Gestion de Fichiers 4.  Premiers pas en shell 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 26 Historique (Rappel) •  Ken THOMPSON et Dennis RITCHIE de Bell Laboratories développent une première version en 1970, avec deux originalités : un système de gestion de fichiers arborescent et un shell conçu comme processus utilisateur. •  UNIX, nom qui a succédé à MULTICS (Uniplexed Information and Computer Service). •  Version V4 écrite en langage C. •  V6 la première version commercialisée en 1974. •  Plus d’une vingtaine de versions d’UNIX ont vu le jour •  Les quatre versions principales sont BSD, SYSTEM V, POSIX (tentative de fédérer les deux familles précédentes) et LINUX proposé par Linus TORVALDS en 1991. •  Le label UNIX 98 de l’Open Group prescrit les tâches standardisés, le temps réel, les 64 bits et les systèmes de fichiers étendus. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 27 Caractéristiques d’UNIX •  Portabilité (écrit en C) •  Multi-utilisteurs : Plusieurs utilisateurs peuvent se connecter et travailler en même temps. Chaque utilisateur a son environnement personnel. •  Multi-tâches : Un même utilisateur peut lancer plusieurs travaux simultanément. •  Interactif : Il est possible de dialoguer avec l'ordinateur. Possibilité aussi de lancer des processus (tâches) en arrière plan et en mode différé (batch). •  Un système de fichiers hiérarchisé : Organisation arborescente. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 28 Caractéristiques d’UNIX •  Un mécanisme de protection – Identification des utilisateurs par mot de passe – Protection des fichiers – Un super-utilisateur •  Une vision simplifiée par l'utilisateur des entrées- sorties : les périphériques sont représentés par des noms de fichier, et peuvent être utilisés comme des fichiers ordinaires. •  Le choix d’un langage de commandes : Les shells.
  8. 8. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 29 Structure du système UNIX •  Le noyau gére les tâches de base du système : –  L'initialisation du système –  La gestion des ressources –  La gestion des processus –  La gestion des fichiers –  La gestion des Entrées/Sorties •  L’utilisateur communique avec le noyau par l'intermédiaire d'un SHELL. •  Les shells sont aussi des langages de commandes et de programmation. • Les shells les plus connus sont : BOURNE SHELL KORN-SHELL C-SHELL TC-SHELL • Les utilitaires sont des outils d'interfaçage avec le système, de programmation et de communication. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 30 Système UNIX •  UNIX est construit autour de deux notions essentielles : – fichiers organisés en structure arborescente, – processus : un processus correspond à l’exécution d’un programme (système ou utilisateur) et à son environnement (descripteurs de fichiers, registres, compteur ordinal, …). La gestion de la mémoire centrale constitue un aspect important du contrôle des processus. •  UNIX dispose d’utilitaires standards nombreux parmi lesquels :  •  compilateurs (notamment C) avec son vérificateur lint, ses débogueurs adb, sdb et dbx et son archiveur de bibliothèques ar •  gestionnaire d’applications make et sccs •  outils de génération de compilateurs lex et yacc •  éditeurs de texte / manipulateurs de documents ed, sed, vi, emacs, nroff, troff 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 31 Structure d’un disque 31 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 32 Structure d’un disque
  9. 9. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 33 Notion de bloc 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 34 Notion de bloc •  Propriétés – Lorsque la tête arrive sur une piste, elle dispose d'un moyen de retrouver le début d'un secteur... •  Conséquences • De l'espace de stockage est consommé ➥Disque dur : 60 Go non formatés = 55,88 Go utiles 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 35 Lecture/écriture d’un bloc •  Positionner la tête sur la bonne piste •  Attendre que le bon secteur passe sous la tête •  Lire/écrire le secteur •  Conséquences sur le temps d'accès: – T = Tp + Tl + To ➥Positionnement de la tête de lecture ➥Latence (attente de l'arrivée du secteur ➥Opération (écriture ou lecture) •  Pour caractériser un disque – On parle de temps moyen d'accès (quelques ms) – On parle de débit (lecture de blocs consécutifs) 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 36 Chaînage de blocs
  10. 10. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 37 Système de gestion de fichiers UNIX 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 38 •  Le S.G.F. gère une structure d'arbre : - la racine est désignée par / - les nœuds sont les répertoires non vides - les feuilles sont les répertoires vides et les fichiers.  •  Les chemins sont décrits avec le séparateur /  •  Un fichier est une suite d'octets, généralement non structurée. •  Les noms de fichiers et répertoires sont limités à 14 caractères (/ est interdit et - ne peut être le premier caractère). •  Le rôle d'un fichier est de conserver, de traiter et transmettre de l'information. •  Différents types de fichiers : –  Ordinaires (ascii ou binaires) –  Répertoires ( contiennent des noms de fichiers et/ou de catalogues –  Spéciaux : ils sont associés aux périphériques (disques, imprimantes,..) –  Les filtres : permettent la communications entre processus Système de gestion de fichiers UNIX 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 39 Accès à un fichier 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 40 Compte utilisateur
  11. 11. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 41 Se déplacer dans l’arborescence 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 42 Commande ls 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 43 Commande ls 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 44 Commande ls •  l'option -R  permet d'afficher récursivement le contenu d'un répertoire. Ex: ls / dev bin usr users etc unix ... ls -R / /dev : liste des fichiers dans /dev /bin : liste des fichiers dans /bin /users : /deustiosi : /iosi01 : /iosi02 ........ /minfo : /minf01 ...........
  12. 12. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 45 Droits d’accès 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 46 Opérations de base sur les répertoires •  Création d'un répertoire mkdir nom_répertoire rmdir nom_répertoire Supprime un répertoire vide. rm -R nom_répertoire supprime tout le répertoire. •  Montage d'un système de fichiers – Il est possible d'ajouter un système de fichiers extérieur en l'insérant dans la hiérarchie. – Les commandes mount et unmount permettent de démonter et de démonter un système de fichiers. = L'ajout d'une mémoire de masse est transparent pour l'utilisateur. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 47 •  Visualisation du contenu d’un fichier cat nom_fichier (option –n pour numéro de lignes) more nom_fichier (en mode page) •  Renommage et déplacement d'un fichier mv source destination Ex : mv essai.c tp1.c (renommage) mv tp TPSE (déplacement ) mv tp TPSE/tp2 (déplacement et renommage) •  Copie d’un fichier cp source destination Opérations de base sur les fichiers 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 48 Opérations de base sur les fichiers •  Création de liens sur un fichier ln ancien nouveau •  Suppression d'un fichier rm nom_fichier Ex : rm *.o (supprimer tous les fichiers d’extension “.o”) rm a* (supprimer tous les fichiers dont le nom commence par a”) rm * (supprime tous les fichiers) rm *.? (supprimer tous les fichiers ayant une extension d’une lettre.) * : une chaîne quelconque de caractères ? : un caractère quelconque
  13. 13. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 49 Autres commandes utiles •  touch créer un fichier vide •  wc donne le nombre de caractères (-c), de mots (-w) ou de lignes (-l) •  sort permet de trier par ordre alphabétique les lignes d'un fichier. •  grep recherche d'un motif dans un fichier Exemple: grep printf essai.c grep -l printf *.c (affiche la liste des fichiers contenant printf). •  head –n afficher les n premières lignes du fichier. •  tail -n afficher les n dernières lignes du fichier. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 50 •  diff édite les lignes différentes entre deux fichiers. •  cmp édite les numéros de lignes différentes entre deux fichiers. •  slocate affiche la liste des fichiers contenant chaine dans leur chemin absolu. •  find permet de rechercher un fichier. •  lpr imprimer un fichier •  lpq afficher les fichiers en attente d’impression. •  lprm détruire des fichiers en attente d'impression. Autres commandes utiles 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 51 Premiers pas en Shell[1] Chapitre 2 : Notions d’UNIX 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 52 Shell ?
  14. 14. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 53 Une commande ? 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 54 Exécution d’une commande shell 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 55 Ligne de commande shell 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 56 Premières commandes shell
  15. 15. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 57 Tests en shell 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 58 Premier script en shell 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 59 Premier script en shell (v1) set –x  toute commande suivant cette instruction sera tracée sur la sortie erreur standard. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 60 Premier script en shell (v1)
  16. 16. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 61 Premier script en shell (v2) 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 62 Premier script en shell (v2) 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 63 Premier script en shell (v3) 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 64 Premier script en shell (v3)
  17. 17. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 65 Séquences spéciales de caractères 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 66 Boucles en shell 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 67 Méta-caractères 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 68 Méta-caractères (exemple)
  18. 18. Décembre
2010
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 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 69 Expressions numériques

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