Voir aussi : LOGICIEL, CONFIGURATION INFORMATIQUE

REPRÉSENTATIONS/EXEMMPLES/APPLICATIONS

La place du système d'exploitation dans le système informatique | Les fonctions du système d'exploitation | Structure d'un système d'exploitation | Classification des systèmes d'exploitation

    La place du système d'exploitation dans le système informatique

Le schéma suivant montre que le système d'exploitation constitue la couche inférieure du logiciel de base.

    Les fonctions du système d'exploitation

• Gestion de l'unité centrale
• Il s'agit de répartir le temps d'activité du processeur entre les différents travaux à exécuter et de synchroniser ceux-ci.
  • Les systèmes les plus simples sont les systèmes en monoprogrammation (ou systèmes monotâches) où un programme dispose de l'ensemble des ressources pour s'exécuter.
  • Les processeurs actuels autorisent la multiprogrammation. Des mécanismes logiciels permettent alors de partager le temps d'activité du processeur entre plusieurs programmes qui s'exécutent : l'interruption causée par l'impulsion de l'horloge est mise à profit pour "commuter" les différents programmes en cours d'exécution (principe du temps partagé). Aussi les systèmes d'exploitation actuels fonctionnent-ils en multitâche : ils sont capables de gérer plusieurs processus (ou tâches) correspondant aux instances de programmes exécutables. Un système d'exploitation multitâche est dit préemptif si, lors de l'exécution d'un processus, le processeur peut être réquisionné au profit d'un autre processus.
  • Certains systèmes d'exploitation sont qualifiés de multithreads lorsqu'ils sont capables de gérer le découpage d'un processus en unités d'exécution (threads) se partageant les ressources requises par le processus. En environnement multithread, tout processus peut se découper en un thread primaire qui active d'autres threads s'exécutant parallèlement. Les systèmes multithreads tirent parti des architectures parallèles.

  
  

• Gestion de la mémoire centrale
• Il s'agit d'allouer des zones de mémoire aux différents usagers et d'assurer la protection mutuelle des espaces ainsi alloués. Afin d'optimiser le temps d'accès à la mémoire et son occupation, plusieurs mécanismes sont mis en œuvre.
  • La mémoire cache est une mémoire à accès très rapide qui s'intercale entre le processeur et la mémoire vive pour stocker les informations les plus fréquemment utilisées ou par anticipation celles qui risquent d'être exploitées.
  • L'allocation d'espace mémoire dans un système en multiprogrammation est optimisé lorsque le système est capable d'allouer à un processus des emplacements mémoire non contigus et de mettre à la disposition d'un processus une zone mémoire suffisamment grande pour son exécution. Ces deux principes contribuent à définir le concept de mémoire virtuelle, espace théorique d'adressage qui n'est pas réduit à l'espace physique disponible en mémoire mais fonction d'un système d'adressage. Celui-ci permet de gérer une zone de mémoire sur disque comme extension de la mémoire principale, lorsque l'espace requis excède les ressources disponibles. Le système assure alors la correspondance entre l'adresse virtuelle gérée par le processus (qui "croit" disposer d'un espace contigu et suffisant) et l'adresse réelle.
  • Afin d'éviter que des défauts de fonctionnement d'un processus n'altèrent le déroulement des autres, la mémoire est dotée de mécanismes de protection.

  
  

• Gestion des entrées-sorties
• Il s'agit de gérer les demandes d'entrée et de sortie, d'allouer les organes d'entrée-sortie aux différents usagers ou de les partager.

  Pour un périphérique traitant les demandes de manière séquentielle, le système d'entrée-sortie gère une file d'attente (ou spoule, dérivé de l'anglais spool, acronyme de Simultaneous Peripheral Operation On-Line) selon la règle PEPS (premier entré, premier sorti).

• Gestion des fichiers
• Le système d'exploitation intègre un système de gestion de fichiers, c'est-à-dire qu'il permet de définir et de stocker des fichiers et de transmettre des informations aux organes d'entrée-sortie. Dans un système multiutilisateur, les fichiers peuvent être caractérisés par des droits d'accès réservés à certains usagers ou groupes d'usagers. Ce mécanisme contribue à garantir la cohérence et la confidentialité des informations. Ainsi, lors d'accès concurrents à un même fichier, notamment lorsqu'il s'agit de le mettre à jour, le système mettra en œuvre un mécanisme de verrouillage qui garantira l'intégrité des informations traitées.
• Communication Homme-Machine
• La partie visible du système d'exploitation est l'interface qui permet à l'utilisateur de communiquer avec le système à l'aide de commandes. Cette interface peut être en mode texte ou en mode graphique.

    Structure d'un système d'exploitation

Un système d'exploitation est formé de modules logiciels qui s'appellent mutuellement.

• Le noyau est le module principal qui sert d'interface avec le matériel. Il est résident en mémoire tandis que les autres modules sont généralement stockés sur disque et chargés dynamiquement en mémoire lors de leur utilisation. Le noyau assure des fonctions essentielles telles que la gestion des interruptions, la gestion de l'unité centrale, la synchronisation entre processus.

Dans certains systèmes, on parle de "micronoyau" lorsque le noyau a été réduit au minimum. Dans ce type de système, les autres fonctions du système d'exploitation sont gérées comme des applications, ce qui permet de faire cohabiter sur une même machine des systèmes d'exploitation différents, au dessus d'un même "micronoyau".

    Classification des systèmes d'exploitation

La classification proposée ci-dessous repose sur la distinction entre les systèmes conçus pour les postes de travail individuels et les systèmes multiutilisateurs.

Outre les fonctions présentées précédemment, les systèmes multiutilisateurs doivent gérer les utilisateurs (identification, attribution des droits sur les ressources, etc.). On distingue les systèmes d'exploitation "généraux" adaptés à la gestion des systèmes centraux et les systèmes d'exploitation "réseau" capables de gérer des systèmes fédérés. Contrairement aux systèmes fédérateurs, les systèmes "centraux" nécessitent une couche logicielle supplémentaire pour gérer une infrastructure multipostes.