Système d'exploitation
Le dispositif d'exploitation est un ensemble de programmes responsables de la liaison entre les ressources matérielles d'un ordinateur et les applications informatiques de l'utilisateur.
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- Le dispositif d'exploitation d'un ordinateur ou d'une installation... ceux ci permettent aussi une interaction avec des systèmes physiques que le ... Le dispositif d'exploitation est un programme qui gère le fonctionnement du micro... (source : africacomputing)
- ... Un ordinateur est une machine complexe constitués de plusieurs systèmes matériels : un ou plusieurs processeurs... Un dispositif d'exploitation est par conséquent l'interface entre le matériel et les programmes utilisateurs.... (source : fr.wikiversity)
Le dispositif d'exploitation (SE, en anglais Operating System ou OS) est un ensemble de programmes responsables de la liaison entre les ressources matérielles d'un ordinateur et les applications informatiques de l'utilisateur (traitement de texte, jeu vidéo…). Il apporte aux programmes d'application des points d'entrée génériques pour les périphériques.
Composition
Un dispositif d'exploitation est typiquement composé :
- d'un noyau ;
- de bibliothèques ;
- d'un ensemble d'outils dispositif ;
- de programmes applicatifs de base.
Le noyau du dispositif
Article détaillé : Noyau de dispositif d'exploitation. Le noyau (ou cœur) assure les fonctionnalités suivantes :
- gestion des périphériques (au moyen de pilotes) ;
- gestion de l'exécution des programmes (aussi appelés processus) :
- gestion de la mémoire attribuée à chaque processus ;
- ordonnancement des processus (répartition du temps d'exécution sur l'ou les processeurs).
- synchronisation et communication entre processus (services de synchronisation, d'échange de messages, mise en commun de segments de mémoire, etc. )
- gestion des fichiers (au moyen de dispositifs de fichiers) ;
- gestion des protocoles réseau (TCP/IP, IPX, etc. ).
Il s'agit de la couche essentielle, celle qui est lancée lors du démarrage de l'ordinateur qu'on nomme fréquemment le boot. Grâce à ce dernier, les premiers services peuvent accéder aux applications dispositif : gestion de la mémoire, accès aux disques durs et accès aux périphériques. Il gère par conséquent les ressources de l'ordinateur et permet aux divers composants matériels et logiciels de communiquer entre eux.
Dans certains dispositifs d'exploitation, la mémoire vive est divisée en deux parties indépendantes : le noyau et l'espace utilisateur. Ce dernier est l'espace de la mémoire dédié aux applications, ce qui permet plus de sécurité : les applications de l'espace utilisateur ne peuvent ni accidentellement ni intentionnellement accéder à une zone mémoire ne leur appartenant pas.
Les noyaux ont comme fonction de base d'assurer le chargement et l'exécution des processus, de gérer les entrées-sorties et de proposer une interface entre l'espace noyau et les programmes de l'espace utilisateur.
Le dispositif d'exploitation, par cette double structure noyau/utilisateur, permet le plus fréquemment aux applications d'être indépendantes de la machine sur laquelle elles fonctionnent. Le dispositif d'exploitation masque par conséquent les particularités de chaque ordinateur, en garantissant les interfaces nécessaires à la compatibilité.
Les bibliothèques
Article détaillé : Bibliothèque logicielle. Les bibliothèques servent à regrouper les opérations les plus utilisées dans les programmes informatiques, afin d'éviter la redondance de la réécriture de ces opérations dans l'ensemble des programmes.
On peut distinguer le plus souvent deux types de bibliothèques : les bibliothèques dispositif, et les bibliothèques utilitaires. Les bibliothèques dispositif sont constituées de fonctions donnant la possibilité l'utilisation agréable des fonctionnalités dispositif (généralement des points d'entrée vers des fonctions du noyau, mais pas uniquement). Les bibliothèques utilitaires contiennent des fonctions d'usage courant et pratique (fonctions mathématiques, fonctions de tri, etc).
Du point de vue du dispositif, les bibliothèques ont différentes caractéristiques. Il y a le caractère statique ou dynamique, et le caractère partagé ou non.
Une bibliothèque statique contient des fonctions qui seront intégrées au code généré par le compilateur (édition de liens statique). L'inconvénient est qu'un code ainsi obtenu n'est pas mis à jour quand la bibliothèque change. L'avantage est que le code à lui seul est autonome.
Une bibliothèque dynamique est une bibliothèque qui contient des fonctions qui seront intégrées au code au moment de son exécution (édition de liens dynamique). L'avantage est que le code est à jour vis-à-vis de la mise à jour des bibliothèques. L'inconvénient est que l'exécution dépend de l'existence de la bibliothèque. On raffine aussi l'aspect dynamique en liaison tardive (intégration de la fonction quand elle est nommée) ou au chargement (intégration des fonctions dès que le programme commence à s'exécuter).
Une bibliothèque partagée est une bibliothèque dont il est garanti que le contenu ne sera présent qu'en un seul exemplaire dans le dispositif d'exécution, les fonctions seront partagées par l'ensemble des applications les utilisant.
Le dispositif de fichiers
Article détaillé : Dispositif de fichiers. Un dispositif de fichiers (FS ou filesystem en anglais) ou dispositif de gestion de fichiers (SGF) est une structure de données servant à stocker les informations et de les organiser dans des fichiers sur ce qu'on nomme des mémoires secondaires (disque dur, disquette, CD-ROM, clé USB, etc. ). Ce stockage de l'information est persistant. Une telle gestion des fichiers sert à traiter et de conserver des quantités importantes de données mais aussi de les partager entre plusieurs programmes informatiques. Il offre à l'utilisateur une vue abstraite sur ses données et permet de les localiser à partir d'un chemin d'accès.
Les outils dispositif
Les outils dispositif permettent :
- de configurer le dispositif (gestion des comptes des utilisateurs, configuration des paramètres réseau, démarrage automatique des services, etc. ) ;
- de passer le relais aux applications proposant des services à un ou plusieurs utilisateurs ou à d'autres ordinateurs, grâce au réseau par exemple.
L'interface utilisateur
L'interface utilisateur aussi appelée interface homme-machine (IHM) autorise un homme de se servir de l'ordinateur.
Au niveau matériel, elle consistait à l'origine en des interrupteurs et des lampes, puis des cartes perforées. Actuellement, la majorité des ordinateurs sont équipés de clavier, souris et moniteur.
Cette interaction homme machine s'élabore tant par le biais d'interfaces graphiques qu'en ligne de commande par le «Shell».
La ligne de commande
La ligne de commande (en anglais CLI pour Command Line Interface) était l'unique interface disponible sur les ordinateurs des années 1970. Elle est toujours utilisée à cause de sa puissance (Turing-complétude du langage), de sa grande rapidité et du peu de ressources nécessaires à son fonctionnement.
L'interface graphique
Article détaillé : Interface graphique. L'interface graphique (en anglais GUI pour Graphical User Interface) s'oppose à l'interface en ligne de commande. Les parties les plus typiques de ce type d'environnement sont le pointeur de souris, les fenêtres, le bureau, les icônes. D'autres contrôles graphiques sont fréquemment utilisés pour interagir avec l'utilisateur : les boutons, les menus, les barres de défilement.
Les dispositifs d'exploitation grand public (Windows, MacOS, les distributions grand public de GNU/Linux, etc. ) sont pourvus d'une interface graphique qui, dans un soucis d'ergonomie, se veut conviviale, simple d'utilisation et accessible au plus grand nombre pour l'usage d'un ordinateur personnel. Ils incluent le plus souvent aussi des utilitaires de gestion de fichiers et de configuration du dispositif.
L'interface graphique est généralement assez indépendante des autres composants du dispositif d'exploitation. Il est ainsi envisageable dans certains dispositifs d'exploitation de changer ou de personnaliser son environnement graphique. Sous Windows, ce changement peut s'effectuer avec programmes annexes, cette fonctionnalité n'étant pas facile à mettre en place sans cette aide.
L'interface graphique représente la partie visible du dispositif d'exploitation. Pour les dispositifs d'exploitation commerciaux, elle évolue en même temps que le reste du dispositif et donne son identité à chaque génération du dispositif. Cela contribue à renforcer, pour l'utilisateur, l'impression d'une évolution tangible du dispositif d'exploitation.
Les programmes applicatifs de base
Article détaillé : Application informatique. Les programmes applicatifs de base offrent des services à l'utilisateur (calculatrice, éditeur de texte, navigateur web, etc. ). Ces programmes applicatifs sont fréquemment apportés en bundle (en vente liée) avec le dispositif d'exploitation. Certaines personnes estiment qu'ils ne font pas réellement partie du dispositif d'exploitation. La séparation entre les programmes applicatifs de base et le dispositif d'exploitation est complexe à définir, du fait que l'un devient inutile sans l'autre, et que bon nombre d'applications sont programmées en supposant que les programmes applicatifs de base sont toujours présents.
Les micro-ordinateurs sont parmi les dernières générations d'ordinateurs. Les dispositifs d'exploitation qui leur sont dédiés ont par conséquent été développés après les autres types de dispositifs d'exploitation (dispositifs pour ordinateur central et pour station de travail dont les plus connus actuellement sont GNU/Linux et Windows). Un autre type de dispositifs d'exploitation existe et a été créé après l'informatique personnelle : les dispositifs d'exploitation embarqués.
Les années 1980
À cette époque les dispositifs n'avaient ni la capacité ni l'obligation d'utiliser les dispositifs d'exploitation pour mini et grands ordinateurs. Les premiers dispositifs d'exploitation nommés moniteurs offraient uniquement des fonctionnalités particulièrement basiques, et étaient chargés le plus fréquemment depuis de la mémoire morte.
CP/M fut l'un des pionniers en matière de dispositif d'exploitation installé sur un disque (et non sur mémoire morte). Ce dispositif d'exploitation influença beaucoup la conception de PC-DOS. Ce dernier, choisi par IBM comme dispositif d'exploitation pour ses premiers PC, fit de Microsoft l'une des compagnies les plus rentables au monde. Les principales alternatives durant les années 1980 sur le marché des dispositifs d'exploitation furent Mac OS en 1984, AmigaOS et Atari en 1985 et OS/2 en 1987.
Depuis les années 1990
A la fin des années 1990, Microsoft perfectionne la fiabilité, la sécurité et la convivialité de son interface graphique. En termes de sécurité et de fiabilité, les dispositifs d'exploitation grand public de Microsoft sont loin derrière les dérivés d'Unix et des autres dispositifs d'exploitation utilisés sur les serveurs des entreprises.
Microsoft a par conséquent opéré une migration de tous ses dispositifs d'exploitation vers la branche Windows NT, mettant fin à la famille des Windows 9x, qui était dérivée de Windows 3.1 et avant cela, de MS-DOS.
Durant la même période, Apple a complètement repensé le noyau et l'interface de son dispositif d'exploitation en lançant Mac OS X. La partie non graphique est basée sur un dispositif UNIX libre FreeBSD. Le moteur d'affichage de l'interface graphique, appelé Quartz, est géré en mode vectoriel.
Le troisième grand acteur des dispositifs d'exploitation est constitué par la totalité des distributions GNU/Linux. Ses parts de marché dans le domaine des ordinateurs personnels sont minoritaires, mais il est particulièrement présent sur le marché des serveurs. On parle de dispositif GNU/Linux, car la communauté Linux apporte le noyau, alors que la communauté Gnu apporte les applicatifs de base, le compilateur, les bibliothèques. Chaque partie est principale au fonctionnement d'un ordinateur.
Depuis quelques années, la communauté de développeurs de Linux étend les services auprès des néophytes avec des distributions comme Ubuntu ou Mandriva. Cette ouverture est réussie tant sur le plan technique que commercial puisque certaines marques proposent leurs ordinateurs grand public avec GNU/Linux. Par exemple certains ordinateurs Dell sont proposés avec un dispositif d'exploitation Ubuntu. Un autre exemple, plus récent, est celui de la société ASUS qui a lancé sa gamme de micro portables EEEPC, qui sont commercialisés en série avec un dispositif GNU/Linux modifié par ASUS pour l'adapter à l'appareil et simplifier son usage.
Architecture matérielle
Microsoft Windows n'est aujourd'hui[1] compatible qu'avec les processeurs d'architecture compatible i386 (32 bits) et amd64 (64 bits), soit essentiellement les processeurs de marque Intel, AMD et certains modèles VIA. Il utilise les multi-processeurs (et le multicore) en deux versions : mode 32 bits et mode 64 bits.
Microsoft Windows CE est compatible avec quatre familles de processeurs X86, ARM, MIPS et SH. La liste précise des processeurs supportés peut être consultée sur le MSDN
Linux s'est vu porté sur environ l'ensemble des architectures disponibles. Les diverses distributions Linux proposent un ensemble plus ou moins étendu d'architectures.
Jusqu'en 2006, Mac OS n'était compatible qu'avec les ordinateurs Apple, équipés de processeurs PowerPC d'IBM.
Depuis 2006, les ordinateurs Apple utilisent des processeurs Intel rendant envisageable l'utilisation de Windows sur les ordinateurs Apple et Mac OS sur Intel et AMD.
Il est envisageable de réaliser un multiboot, à savoir installer plusieurs dispositifs sur une seule et même machine en ayant le choix du dispositif au démarrage.
Compatibilité des pilotes
Certains problèmes empêchant le fonctionnement optimal du dispositif peuvent provenir des pilotes des différents périphériques.
Ceci arrive par exemple avec des périphériques pour lesquels aucun pilote n'a été développé, comme c'est quelquefois le cas pour Linux. En effet, certains constructeurs préfèrent proposer des pilotes pour d'autres dispositifs et il est par conséquent important de se renseigner sur la compatibilité d'un périphérique donné avec un dispositif Linux lors de l'achat de ce périphérique. Par contre de vieux matériels non compatibles avec les dispositifs propriétaires se trouvent être supportés par le noyau, car les développeurs incluent quelquefois dans les dernières versions des matériels anciens.
Pour Mac OS, certains pilotes ne sont jamais développés par les constructeurs pour des périphériques qui ne sont pas censés être montés dans un ordinateur Macintosh.
Ces manques sont le plus souvent compensés par le travail de développeurs indépendants ou de communautés de développeurs libres.
L'interopérabilité
Article détaillé : Interopérabilité en informatique. Pour les dispositifs de fichiers
L'un des problèmes qui se posent en matière d'interopérabilité concerne l'échange de données au travers des mémoires de masses, autrement dit les dispositifs de fichiers :
| Dispositif de fichiers | Opération | Linux | Mac OS X | Windows |
|---|---|---|---|---|
| ext2/ext3/ext4 | Lecture |  |
 Non |
Non |
| Écriture | |
Non |
Non |
|
| FAT 32 | Lecture | |
|
|
| Écriture | |
|
|
|
| HFSX | Lecture | |
|
Non |
| Écriture | |
|
Non |
|
| NTFS | Lecture | |
|
|
| Écriture | |
Non |
|
L'utilisation de programmes utilitaires adaptés peut être indispensable pour échanger des données d'un dispositif à l'autre. A titre d'exemple, l'installation du logiciel libre Explore2fs[2] ou bien du gratuiciel FS Driver[3] sur Windows, permettent l'utilisation des dispositifs de fichiers ext2/ext3.
Par réseau
La popularité d'Internet a permis de généraliser l'utilisation de ses protocoles. L'échange de données par réseau n'est plus un problème majeur.
Liste
| Principaux dispositifs d'exploitation |
| BSD |
| FreeBSD - NetBSD - OpenBSD |
| DragonFly BSD - PC-BSD |
| GNU/Linux (Liste) |
| Debian - Fedora - Gentoo |
| Mandriva - Red Hat - Slackware |
| SuSE - Ubuntu |
| Mac OS |
| Dispositif 5 - 6 - 7 - 8 - 9 |
| Mac OS 8 - 9 |
| Mac OS X -. 0 -. 1 -. 2 -. 3 -. 4 -. 5- . 6 - Server |
| Microsoft Windows |
| 1.0 - 2 - 3. x - 95 - 98 - Me |
| NT - 3.5x - 4.0 - 2000 |
| XP - 2003 - Vista - 2008 |
| 7 (en développement) |
| Autres |
| AmigaOS - BeOS - DOS - Inferno |
| LynxOS - Haiku - OS/2 |
| QNX - Solaris - UNIX - MVS - VxWorks |
| OS/360 - OS/390 - OS/400 - Plan 9 |
| ReactOS - VMS - ZETA - FreeDOS |
Article détaillé : Liste des dispositifs d'exploitation. Liste non-exhaustive de dispositifs d'exploitation :
- OS/2 d'IBM ;
- OS/400 présent sur les moyens dispositifs IBM (AS/400 - ISéries) ;
- Mac OS : le premier dispositif d'exploitation des ordinateurs Apple Macintosh, qui a succédé aux dispositifs Lisa et Apple II, et a été suivi de Mac OS X puis d'iPhone OS ;
- VMS et OpenVMS (Compaq, ex-Digital) ;
- Geekeo : Open source et spécialisé dans la virtualisation ;
- la famille des DOS, dont :
- Windows 9x, le dispositif d'exploitation fenêtré de Microsoft basé sur le MSDOS ;
- Windows NT ;
- ReactOS, Un dispositif d'exploitation libre compatible win32.
- BeOS et ses successeurs libres et propriétaires : Haïku.
- AtheOS et son fork Syllable dont l'arborescence du dispositif de fichier est particulièrement proche d'UNIX.
- Dérivés d'UNIX (sous différentes déclinaisons : BSD, System V, etc. ) dont :
- les dispositifs d'exploitation grands dispositifs (mainframes) :
- Symbian OS est un dispositif d'exploitation pour Smartphones
Bibliographie
- Andrew Tanenbaum, Dispositifs d'exploitation, Pearson Education France, 2003, 2e éd. (ISBN 2-7440-7002-5) ;
- Laurent Bloch, Les dispositifs d'exploitation des ordinateurs. Histoire, fonctionnement, enjeux, Vuibert, 2003, (ISBN 2-7117-5322-2)
Références
- ↑ Windows NT tournait sur les processeurs Alpha tandis que ce n'est plus le cas des versions actuelles de Windows
- ↑ Explore2fs : site officiel
- ↑ FS Driver : site officiel
- (fr) Cours gratuit dispositif d'exploitation (sur Misfu)
- (fr) Notion sur les dispositifs d'exploitation (sur Comment Ça Marche)
- (fr) L'ascension des dispositifs d'exploitation Microsoft
- (fr) Historique des dispositifs d'exploitation, et des réseaux micro-informatique sur PC
- (fr) Les dispositifs d'exploitation des ordinateurs - Histoire, fonctionnement, enjeux : Le texte intégral du livre de Laurent Bloch, avec l'aimable autorisation des Éditions Vuibert
- (en) La Bible Internet des dispositifs d'exploitation : Principes, historique, familles, spécifications…
- (fr) BoOSt : Un autre dispositif d'exploitation à but éducatif (32bits)
- (fr) SOS : Réalisation d'un OS simple, étape par étape, à but éducatif aussi. Sources et articles téléchargeables.
- (fr) Zumba : Dispositif d'exploitation expérimental (32bits) dédié à l'électronique, l'automatisme et la robotique.
- (fr) Exposition InformArchive : Découvrez le 16 Juillet 2008 l'histoire des dispositifs d'exploitation, sur une exposition organisée par des étudiants de In'Tech INFO, école d'ingénierie informatique de la région parisienne.
- (fr) linux_vs_windows
Recherche sur Amazone (livres) : |
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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 23/03/2009.
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