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RÉSUMÉ
Le système d'exploitation d'un ordinateur est un logiciel qui vise à faciliter l'emploi de cet ordinateur par ses utilisateurs. En contact direct avec le matériel, il remplit deux fonctions: présenter à l'utilisateur une interface plus commode que celle de la machine sous-jacente gérer les ressources matérielles et logicielles de l'installation. La technique utilisée est la virtualisation: à chaque ressource correspond une ressource virtuelle qui en fournit une image idéale, plus facile à utiliser. Cet article présente les principes d'organisation et de fonctionnement des systèmes d'exploitation et la gestion des différentes ressources: activités, mémoire, information, et donne quelques indications sur l'évolution de ces systèmes et sur leurs futures applications.
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Sacha KRAKOWIAK : Professeur émérite à l'université Joseph Fourier, Grenoble
INTRODUCTION
Le système d'exploitation d'un ordinateur, ou d'un ensemble d'ordinateurs connectés en réseau, est un ensemble de programmes qui remplit deux grandes fonctions :
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allouer les ressources matérielles et logicielles pour satisfaire les besoins des programmes d'application ;
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présenter aux applications une interface mieux adaptée à leurs besoins que celle fournie par le matériel, en dissimulant la complexité de l'infrastructure sous-jacente.
Il est plus exact de parler d'un ensemble d'interfaces : les utilisateurs et les applications peuvent interagir avec différentes couches du système d'exploitation. Au niveau le plus haut, l'interface a la forme d'un langage de commande symbolique ou graphique ; l'interprète de ce langage est en général en dehors du système d'exploitation proprement dit et peut donc être remplacé ou modifié. À un niveau plus bas se situe l'interface principale, constituée d'un ensemble d'« appels systèmes », qui permettent aux applications d'accéder aux services fournis par le système. Enfin, certains systèmes d'exploitation (à micro-noyau, à composants) ont une structure modulaire qui permet d'accéder à plusieurs niveaux différents de fonctions plus ou moins proches de la machine physique.
L'évolution des systèmes d'exploitation est gouvernée à la fois par l'évolution des architectures matérielles et par celle des besoins des applications. Les faits marquants des années 2000 peuvent être résumés comme suit :
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transition progressive des systèmes dits « propriétaires » (associés à une architecture particulière de machines, fournissant une interface spécifique) vers des systèmes « ouverts » (portables sur une gamme étendue de machines et présentant des interfaces normalisées, pour faciliter le transport et l'interconnexion des applications) ; cette évolution est liée à la diffusion croissante du logiciel libre (projet GNU, Free Software Foundation), dont un exemple marquant est le système Linux ;
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passage d'une informatique centralisée à une informatique distribuée, dans laquelle le système d'exploitation prend en compte la répartition des ressources matérielles, des données et des applications, tout en dissimulant cette répartition aux utilisateurs ;
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développement rapide des systèmes embarqués, inclus dans des objets ou des environnements variés (véhicules, sites de production, cartes à puce, appareillage médical, capteurs divers), communiquant avec le monde physique, et soumis à des contraintes fortes de temps de réaction, de ressources matérielles et de consommation d'énergie. L'interconnexion de ces systèmes donne naissance à « l'Internet des objets » et à ses nombreuses applications potentielles ;
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large diffusion de nouveaux appareils mobiles tels que smartphones ou tablettes, vecteurs de nouveaux usages et supports d'applications dans les domaines les plus divers ;
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développement des techniques de virtualisation, dont une application majeure est le cloud computing (informatique en nuage), qui fournit un service délocalisé de traitement et de stockage de l'information.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
virtualisation mémoire virtuelle processus machine virtuelle système d'exploitation fichiers
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2008 par Sacha KRAKOWIAK
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion et perspectives
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6. Nouvelles applications, nouvelles structures
De même que l'évolution de l'architecture des ordinateurs, l'extension des domaines d'application de l'informatique influence les fonctions et l'organisation des systèmes d'exploitation. Nous donnons ici un bref aperçu de nouvelles formes de systèmes d'exploitation dans quelques domaines qui connaissent un développement significatif.
6.1 Virtualisation à grande échelle
Virtualiser une ressource, c'est en donner une image idéale, en vue de la distribuer à des utilisateurs en leur donnant l'illusion d'une disponibilité quasi illimitée, avec une interface éventuellement modifiée. La virtualisation est à la base du fonctionnement des systèmes d'exploitation, comme en témoignent les notions de processus et de mémoire virtuelle. Nous examinons ici la virtualisation à plus grande échelle : virtualisation d'une machine (§ 6.1.1), virtualisation d'un environnement complet d'exécution d'applications et de stockage de données (§ 6.1.2).
HAUT DE PAGE
Une machine virtuelle est une simulation d'une machine physique, réalisée par logiciel au-dessus d'une machine physique existante, dite de base.
Introduite dans les années 1968-1970, la notion de machine virtuelle a servi à des systèmes largement diffusés sur les grands ordinateurs (mainframes), comme VM 370 d'IBM. Dans les années 1980-1990, cette notion est passée au second plan, avec l'avènement des ordinateurs individuels. Elle connaît maintenant un regain d'intérêt, en raison notamment du développement des services sur l'Internet.
Il existe diverses formes de machines virtuelles. La machine simulée peut être interne à un processus de la machine de base, comme la machine virtuelle Java (Java Virtual Machine, ou JVM), ou être une image d'une machine physique complète. Cette dernière peut être identique à la machine de base, ou différente. Le logiciel...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SILBERSCHATZ (A.), GALVIN (P.B.), GAGNE (G.) - Operating systems concepts (Concepts des systèmes d'exploitation). - 9th Edition, John Wiley and Sons, 944 p. (2012).
-
(2) - TANENBAUM (A.S.), BOS (H.) - Modern operating systems (Systèmes d'exploitation modernes). - 4th Edition, Prentice Hall, 1136 p. (2014).
-
(3) - ARPACI-DUSSEAU (R.H.), ARPACI-DUSSEAU (A.C.) - Operating systems : three easy pieces (Systèmes d'exploitation : trois pièces faciles). - Arpaci-Dusseau Books, 657 p. (2015)
-
(4) - GHEMAWAT (S.), GOBIOFF (H.), LEUNG (S.-T.) - The Google File System. - In Proc. 19th ACM Symposium on Operating Systems Principles, Lake George, NY, États-Unis, oct. 2003.
-
(5) - Kerberos - * - The network authentication protocol. http://web.mit.edu/kerberos/
-
(6) - SMITH (J.E.),...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Operating Systems : Three Easy Pieces http://pages.cs.wisc.edu/~remzi/OSTEP/
TinyOS http://www.tinyos.net/
Kerberos http://web.mit.edu/Kerberos
Linux http://www.linux.org
HAUT DE PAGE
IEEE POSIX® Certification Authority http://get.posixcertified.ieee.org/
Open Group http://www.opengroup.org/aboutus/
HAUT DE PAGE3.1 Associations professionnelles et conférences
Association for Computing Machinery (ACM) http://www.acm.org/
Publie la revue :
ACM Transactions on Computer Systems (TOCS) http://www.acm.org/tocs/
Organise ou co-organise notamment les conférences suivantes :
ACM...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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