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Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 	

 1	

SYSTÈMES D’EXPLOITATION	

	
  
Département TIC	

2011-2012	

	

Meriem KASSAR BEN JEMAA	

Meriem.Kassar@enit.rnu.tn	

	
  
Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis
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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 	

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CHAPITRE 1
INTRODUCTION[1] [4]	

1.  Qu’est ce qu’un système d’exploitation ?	

2.  Fonctionnalités d’un système d’exploitation	

3.  Historique
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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 ?
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. 	

à 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 (accès à l’ensemble des
ressources de la machine sans restrictions)	

–  le mode utilisateur (accès qu’aux données qui lui ont été
affectées, 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.	

à 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.
2AGE	

 	

 	

 	

 	

 	

 	

Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 	

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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
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Historique
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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.
2AGE	

 	

 	

 	

 	

 	

 	

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 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)
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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
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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.
2AGE	

 	

 	

 	

 	

 	

 	

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 17	

Différentes classes de systèmes
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 18	

Différentes classes de systèmes
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 19	

Différentes classes de systèmes
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Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 	

 20	

Différentes classes de systèmes
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Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 	

 21	

Différentes classes de systèmes
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Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 	

 22	

Programme et leur environnement d’exécution
	

•  Comment le système d'exploitation peut invoquer un
programme ?	

Registre = une case mémoire de plusieurs bits dans un microprocesseur.
Compteur ordinal ou pointeur d'instruction = le registre qui contient l'adresse mémoire de
l'instruction en cours d'exécution ou prochainement exécutée (cela dépend de l'architecture).
Une fois l'instruction chargée, il est automatiquement incrémenté pour pointer l'instruction
suivante.
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 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	

 	

 	

 	

 	

 	

 	

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 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	

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  • 1. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 1 SYSTÈMES D’EXPLOITATION   Département TIC 2011-2012 Meriem KASSAR BEN JEMAA Meriem.Kassar@enit.rnu.tn   Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis
  • 2. 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.
  • 3. 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
  • 4. 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 ?
  • 5. 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. à La complexité évidente du matériel implique la réalisation d'une machine virtuelle qui gère le matériel : c'est le système d'exploitation.
  • 6. 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.
  • 7. 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 (accès à l’ensemble des ressources de la machine sans restrictions) –  le mode utilisateur (accès qu’aux données qui lui ont été affectées, compilateur, éditeur, programmes utilisateurs ...).
  • 8. 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. à 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.
  • 9. 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
  • 10. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 10 Historique
  • 11. 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.
  • 12. 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.
  • 13. 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.
  • 14. 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.
  • 15. 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.
  • 16. 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.
  • 17. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 17 Différentes classes de systèmes
  • 18. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 18 Différentes classes de systèmes
  • 19. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 19 Différentes classes de systèmes
  • 20. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 20 Différentes classes de systèmes
  • 21. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 21 Différentes classes de systèmes
  • 22. 2AGE Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis 22 Programme et leur environnement d’exécution •  Comment le système d'exploitation peut invoquer un programme ? Registre = une case mémoire de plusieurs bits dans un microprocesseur. Compteur ordinal ou pointeur d'instruction = le registre qui contient l'adresse mémoire de l'instruction en cours d'exécution ou prochainement exécutée (cela dépend de l'architecture). Une fois l'instruction chargée, il est automatiquement incrémenté pour pointer l'instruction suivante.
  • 23. 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.
  • 24. 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