S1C3-4 Systèmes d'exploitation

Nous avons vu le contenu de la boite, observons l'intelligence que l'on y met dedans …
Pour fonctionner, un ordinateur a besoin d'un logiciel qui exploite ses capacités, c'est le système d'exploitation (OS).

Le système d'exploitation comme machine virtuelle simplifiée

L'architecture de la plupart des ordinateurs, au niveau du langage machine, est primitive et pénible à programmer, particulièrement en ce qui concerne les entrées/sorties.
Le programme qui cache le détail de fonctionnement du matériel et présente au programmeur une interface simple à base de fichiers à lire et/ou écrire est bien entendu le système d'exploitation [tanenbaum03].

Le système d'exploitation comme gestionnaire de ressources

Le système d'exploitation doit gérer l'ensemble des éléments d'un système fort complexe.
Les ordinateurs sont constitués de plusieurs composant internes, de périphériques, d'interfaces de communications (réseaux, usb, etc.).
Le système d'exploitation doit gérer de manière équitable et optimale l'allocation de ces ressources aux différents programmes concurrents qui les sollicitent [tanenbaum03].

Petit historique des OS

Voir le document annexe : Historique des OS (en cours).
Quelsques liens à visiter, pour le fun :

• télécharger de vieux OS ;) : http://www.win3x.org/win3board/index.php?sid=16eff55c8c58e781a32bde9037f82b24
• les Microprocesseurs : https://fr.wikipedia.org/wiki/Microprocesseur (/!\ principalement Intel) et pour AMD : https://fr.wikipedia.org/wiki/Advanced_Micro_Devices
• petite anthologie des PC : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ordinateur_personnel
• histoire des interfaces graphiques : https://cimbcc.org/petite-histoire-des-interfaces-graphiques-partie-2-de-3 (explorer toutes les parties) ; historique https://cimbcc.org/category/chronique-historique

Actuellement, les OS grand public sont

• Apple Mac OS X 10.10 Yosemite
• Microsoft Windows 11 Actuellement, les OS pour initiés sont
• GNU Linux (interface Gnome, X11, KDE), distributions (Ubuntu, Debian, Gentoo, Suze, Redhat, Slax, Mint, et leurs dérivés …)
• BSD, open BSD Linux sert de base pour beaucoup de distributions et de clones différents (commodore vision)

Les OS pour téléphones portables et tablettes : OS légers, dédiés au multimédia et aux application téléphoniques, GPS, etc. …

• iOS (Apple)
• Androïd (google)
• Symbian (Nokia)
• Windows phone ou W8, Windows 8 (microsoft)
• Linux version mobile (E28, constructeur chinois)

Symbian est un système d'exploitation (OS) pour téléphone mobile. Développé par un consortium de constructeurs du secteur, il se destine aux smartphones. Ces appareils disposent de fonctions d'agenda, de carnet d'adresses, mais ils acceptent des programmes supplémentaires à la manière d'un PC. L'OS Symbian est présent notamment sur des smartphones Nokia. © DR

Fonctionnalités de l’OS

Un OS sert à apporter des outils de travail, des jeux d’instructions élaborées, aux couches supérieures, indépendantes du matériel.
Ces outils sont des fonctions préprogrammées (API ?) qui permettent de programmer plus facilement, avec des fonctions plus élaborées et plus faciles à comprendre du point de vue de l’humain (de base).
Les fonctionnalités classiques de l’OS sont :

• l’ordonnancement des tâches allouées aux processeurs, à chaque cœur,
• la gestion de la mémoire physique et de la mémoire virtuelle paginée,
• l’interface entre les applications et les couches basses (machine virtuelle, pilotes, appels système)
• La gestion du système de fichiers
• La gestion du matériel au travers des pilotes

Structure logicielle, Couches d'abstraction

Un Os est composé d’un noyau et de plusieurs sous-systèmes empilés en couches.

fig : les couches logicielles, les pilotes travaillent en parallèle à l'OS.

BIOS et UEFI

Voir l'article sur la CM.
BIOS (Binary ou Basic Input/Output System) : Logiciels de base permetant d'exploiter le matériel électronique. Stocké en ROM, il est lié au métériel et (très) difficile à mettre à jour (danger le planter la CM). EFI (Extensible Firmware Interface) remplace le BIOS depuis 2007, il est stocké en partie sur la CM et en partie sur le disque système.

Ces deux logiciels offrent une plateforme interface virtuelle minimale pour les OS.

Le problème des pilotes

Anciennement, les pilotes étaient constitués de tables de conversion de commandes et de caractères pour que le système puisse exploiter un périphérique (/ex. une imprimante).
Aujourd’hui, les pilotes sont des logiciels, des bibliothèques de fonctions, des modules intégrés au noyau de l’OS ou utilisant la couche basse du noyau. Plus aucun accès direct au matériels n'est encore possible.
Ceci est un avantage car :

• ils sont plus adaptés aux périphériques gérés
• ils constituent un complément à la machine virtuelle offerte aux applications,
• ils peuvent effectuer des traitements sans occuper l’OS (thread/processus séparé).

Ceci est un inconvénient car :

• dépendants du système : conventions et accords commerciaux entre le fabricant du périph et celuis de l’OS (Apple ou Microsoft).
• peuvent (encore) être infectés par un virus,
• travaillent en parallèle au système (mais par une recompilation du noyau, peuvent y être intégrés)
• souvent pré-intégrés au noyau sans être utilisés (augmente le nombre de processus en tâche de fond et la taille du noyau),
• chargés obligatoirement au démarrage du système (ralenti le démarrage, sauf en cas de "plug and play").

Les processus système sont des programmes qui "tournent" en tâche de fond, c'est à dire, sans interféce graphique ni fenêtrage.
Ils sont souvent des tâches de services, de l'OS, utilisées ou lancées par des applications.

Voici ci-dessous deux listes non exhaustive de processus courants.

Quelques Processus système

agentsvr.exe	alg.exe	autorun.exe	cconnect.exe	cidaemon.exe	clisvcl.exe	cmd.exe
csrss.exe	ctfmon.exe	ddhelp.exe	dfssvc.exe	dllhost.exe	dmadmin.exe	dns.exe
explorer.exe	grpconv.exe	helpctr.exe	hidserv.exe	iexplore.exe	inetinfo.exe	internat.exe
ismserv.exe	kernel32.dll	launch32.exe	lights.exe	locator.exe	lsass.exe	mad.exe
mdm.exe	mmc.exe	mmtask.tsk	mnmsrvc.exe	monitor.exe	mprexe.exe	msconfig.exe
msdtc.exe	msgsrv32.exe	msiexec.exe	msoobe.exe	mssearch.exe	mstask.exe	mtx.exe
ntfrs.exe	ntoskrnl.exe	pstores.exe	regsvc.exe	regsvr32.exe	rnaapp.exe	rpcss.exe
rundll32.exe	runonce.exe	sage.exe	scanregw.exe	scm.exe	services.exe	smss.exe
snmp.exe	snmptrap.exe	spool32.exe	spoolss.exe	spoolsv.exe	svchost.exe	system
systray.exe	taskmgr.exe	taskmon.exe	taskswitch.exe	winlogon.exe	winmgmt.exe	winoa386.mod
wins.exe	wisptis.exe	wkdetect.exe	wmiexe.exe	wmiprvse.exe	wowexec.exe	wuauclt.exe

Quelques Processus applicatifs

acrord32.exe	acrotray.exe	agrsmmsg.exe	actalert.exe	ati2evxx.exe	atiptaxx.exe	apoint.exe
hkcmd.exe	igfxtray.exe	javaw.exe	iamapp.exe	kazaa.exe	kbd.exe	jusched.exe
mcshield.exe	mgabg.exe	lvcoms.exe	msgsys.exe	mplayer2.exe	msmsgs.exe	msnmsgr.exe
msimn.exe	netscp6.exe	nisum.exe	netscape.exe	notepad.exe	nwiz.exe	nopdb.exe
osa.exe	osd.exe	nvsvc32.exe	promon.exe	prpcui.exe	point32.exe	psfree.exe
ptsnoop.exe	ps2.exe	qttask.exe	ramsys.exe	qserver.exe	realsched.exe	reboot.exe
realplay.exe	rnathchk.exe	rndal.exe	regedit.exe	sgtray.exe	smc.exe	setup.exe
soffice.exe	soundman.exe	sndvol32.exe	tfswctrl.exe	tgcmd.exe	tcpsvcs.exe	unwise.exe
updatestats.exe	tkbell.exe	uptodate.exe	urlmap.exe	updreg.exe	wanmpsvc.exe	userinit.exe
webscanx.exe	winamp.exe	wcmdmgr.exe	winword.exe	winzip32.exe	winvnc.exe	wordpad.exe
vptray.exe	wmplayer.exe	vshwin32.exe	vsmon.exe	wscript.exe	xfr.exe	wuser32.exe

Encore ...

• fonctionnement et iconographie : https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27exploitation,