Organisation et fonctionnement d'un ordinateur

Organisation d'un ordinateur

Niveaux de conception

Chaque niveau offre des caractéristiques et des fonctions plus utilisées que le niveau inférieur. La description peut être descendante ou ascendante.

Organisation hiérarchique

Chaque niveau est un ensemble de systèmes interdépendants, chacun ayant à son tour une structure hiérarchique. La structure utilisée ici est celle de Tanenbaum.

Qu'est-ce qu'un système d'exploitation ?

Un système d'exploitation (OS) est un gestionnaire de ressources et une interface avec les programmes, les utilisateurs et le matériel. Il est intéressant de noter que l'OS combine des aspects concernant divers domaines liés à l'informatique : langages, matériel, structures de données, algorithmes, etc.

L'objectif de base d'un système d'exploitation est de créer une machine virtuelle facile à utiliser.

Fonctions d'un système d'exploitation

• Partager le matériel entre les utilisateurs
• Faciliter les entrées/sorties
• Planifier l'utilisation des ressources par les utilisateurs
• Définir l'interface utilisateur
• Permettre aux utilisateurs de partager des données
• Gérer la récupération des erreurs

Principales ressources gérées par un système d'exploitation

• Processeurs
• Périphériques d'entrée/sortie
• Stockage et données

Rôles d'un système d'exploitation

• Coordinateur et contrôleur de trafic :
  • Gère toutes les ressources
  • Résout les conflits dans les demandes de ressources
  • Prévient les erreurs et les utilisations inappropriées de l'ordinateur
• Animateur :
  • Fournit les installations nécessaires à tous
  • Bibliothèques standard, système de fenêtrage
  • Permet une programmation d'application plus facile, plus rapide et sans erreur

Vision d'un système d'exploitation

Vision large

• Fournir un environnement pour créer et maintenir des programmes
• Avoir une interface sophistiquée pour les opérations du programme
• Fournir une interface pour implémenter des programmes de manière simple
• Gérer les ressources du système

Vision restreinte

Fondamentalement, le cœur du système, les fonctions et structures de données nécessaires à la gestion des ressources :

• CPU
• Mémoire
• Dispositif d'E/S
• Processus

Types de systèmes d'exploitation

Batch

L'OS est toujours résident en mémoire. Pour accélérer le traitement, les opérateurs regroupent les travaux similaires en lots et les exécutent sur l'ordinateur en tant que groupe. Souvent, le CPU était ralenti. Il a remplacé les disques par des lecteurs de cartes et a donné lieu à l'ordonnancement des travaux.

Interactif et multiprogrammation

Assure une communication directe entre l'utilisateur et le système. L'utilisateur interagit avec le système d'exploitation ou directement avec un programme en utilisant le clavier ou la souris et attend des résultats immédiats.

Temps partagé

Permet à plusieurs utilisateurs de partager simultanément l'ordinateur. Le CPU passe rapidement d'un utilisateur à un autre.

Temps réel

Utilisé lorsqu'il y a des exigences strictes sur le temps de fonctionnement. Utilisé dans un usage dédié. Le système doit répondre dans un délai fixe pour assurer le bon fonctionnement.

Réseaux

Fournit un environnement dans lequel les utilisateurs, qui ont une multitude de machines, peuvent accéder à distance aux ressources du système.

Distribué

Distribué entre plusieurs processeurs physiques. Les processeurs ne partagent pas la mémoire ou une horloge. Au lieu de cela, chaque processeur a sa propre mémoire locale. Ils communiquent par diverses lignes de communication, comme une ligne.

Exécution d'un programme sur une machine dédiée

Étapes pour exécuter un programme sur une machine dédiée :

1. Réserver du temps sur la machine
2. Charger manuellement le programme en mémoire
3. Charger l'adresse de départ et commencer l'exécution
4. Surveiller l'exécution et contrôler le programme depuis la console

Avantages de la multiprogrammation

Le principal avantage de la multiprogrammation est qu'elle permet une utilisation efficace du CPU en chevauchant les demandes de processeur et d'entrée/sortie des utilisateurs. Elle vise à accroître l'utilisation du CPU en ayant toujours une tâche à exécuter.

Quand un système à temps partagé est-il préférable ?

Un système à temps partagé est préférable lorsqu'il y a peu d'utilisateurs, que la tâche est importante et que le matériel est rapide.

Contraintes des systèmes en temps réel

Le système en temps réel a des contraintes de temps bien définies. Par conséquent, la principale difficulté pour le programmeur qui écrit un système d'exploitation pour un environnement en temps réel est que le traitement doit se faire dans les limites définies, sinon le système échoue.