Systèmes d’Exploitation: Bases & Admin

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les concepts fondamentaux des systèmes d'exploitation et leur rôle dans la gestion des ressources informatiques.
• Maîtriser les principales fonctionnalités d'un système d'exploitation, y compris la gestion des processus, de la mémoire et des fichiers.
• Apprendre les mécanismes d'abstraction qui permettent aux utilisateurs et aux applications d'interagir avec le matériel sans en connaître la complexité.
• Explorer les différents types de systèmes d'exploitation (monotâche, multitâche, temps réel, distribués) et leurs cas d'utilisation.
• Analyser les interactions entre le système d'exploitation, les applications et les périphériques matériels.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux développeurs débutants, ainsi qu'à toute personne souhaitant acquérir une compréhension solide des systèmes d'exploitation. Il est particulièrement adapté pour les futurs administrateurs système, ingénieurs logiciels ou professionnels de l'informatique désireux de comprendre les fondements des OS modernes. Aucune connaissance préalable approfondie n'est requise, bien qu'une familiarité de base avec l'utilisation d'un ordinateur soit recommandée.

Introduction aux systèmes d'exploitation

Un système d'exploitation (Operating System - OS) est un ensemble de programmes qui assure la gestion de l'ordinateur et de ses périphériques. Il sert d'intermédiaire entre le matériel informatique et les applications utilisateur, fournissant une interface simplifiée pour interagir avec les ressources système complexes.

Rôles principaux d'un OS

• Simplification : L'OS masque la complexité du matériel aux utilisateurs et programmeurs, permettant d'utiliser la machine sans connaître son fonctionnement interne.
• Gestion des ressources : Il alloue et optimise l'utilisation du processeur, mémoire, stockage et périphériques entre les différents programmes.
• Abstraction : Selon la vision de Coy, l'OS transforme la machine réelle (UC + périphériques) en machine abstraite (UC + périphériques + OS), puis en machine utilisable avec l'ajout d'applications.

Fonctionnalités clés

Gestion des processus

L'OS crée, planifie et supervise l'exécution des processus, assurant un partage équitable du temps processeur entre les différentes applications. Il gère également la communication inter-processus (IPC) et la synchronisation.

Gestion de la mémoire

Le système d'exploitation alloue et libère la mémoire pour les programmes, implémente des mécanismes de mémoire virtuelle, et protège les espaces mémoire des différents processus pour éviter les interférences.

Système de fichiers

L'OS fournit une structure logique pour le stockage des données sur disque, avec des fonctionnalités de création, suppression, lecture et écriture de fichiers, ainsi que la gestion des permissions d'accès.

Gestion des périphériques

Grâce à des pilotes (drivers), l'OS permet une communication standardisée avec les différents périphériques matériels (clavier, souris, imprimantes, etc.), indépendamment de leurs spécificités techniques.

Architecture générale

La plupart des systèmes d'exploitation modernes suivent une architecture en couches :

1. Noyau (Kernel) : Cœur du système gérant les ressources matérielles et les fonctions essentielles
2. Shell : Interface utilisateur (ligne de commande ou graphique)
3. Système de fichiers : Organisation logique des données
4. Pilotes : Logiciels spécifiques aux périphériques matériels

Types de systèmes d'exploitation

• Monotâche : Exécute un seul programme à la fois (ex : MS-DOS)
• Multitâche : Gère plusieurs programmes simultanément (ex : Windows, Linux)
• Temps réel : Garantit des temps de réponse stricts (systèmes embarqués)
• Distribués : Gère un ensemble de machines comme une seule entité

Évolution et importance

Les systèmes d'exploitation ont évolué depuis les simples superviseurs des années 1950 jusqu'aux OS complexes modernes, intégrant désormais des fonctionnalités de virtualisation, cloud computing et sécurité avancée. Leur maîtrise est essentielle pour tout professionnel de l'informatique, car ils constituent la base sur laquelle reposent toutes les applications informatiques contemporaines.