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title: "Systèmes d'exploitation : Introduction"
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date: 2021-09-10
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tags: ["système", "appels système", "interruption"]
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categories: ["Systèmes d'exploitation", "Cours"]
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## Qu'est ce que c'est?
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D'après
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[Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27exploitation) "
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> un système d'exploitation est est un ensemble de programmes qui dirige
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> l'utilisation des ressources d'un ordinateur par des logiciels applicatifs.
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Il permet l'abstraction matérielle *(via les pilotes de périphériques)*, la
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gestion des processus *(et leur séparation, permettant à un processus défectueux
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de ne pas impacter les autres)*, la gestion fine des ressources...
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Le systèmes d'exploitation prend en charge la gestion du processeur, de la
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mémoire, des accès disques, de la pile réseau, les services et souvent aussi
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l'interface graphique. Il peut-être *(rarement)* mono-utilisateur ou
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multi-utilisateur.
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Il est donc important de ne pas confondre **Noyau** et système d'exploitation,
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le premier étant une partie du second.
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## Les interruptions
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D'après [Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/Interruption_(informatique)) :
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> une interruption est une suspension temporaire de l'exécution d'un programme
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> informatique par le microprocesseur afin d'exécuter un programme prioritaire
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> (appelé service d'interruption)."
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Les interruptions peuvent être envoyées par les périphériques ou le CPU
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lui-même. Lors de son envoi, aucun message n'est envoyé, seulement son numéro,
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le CPU fait alors un saut vers une routine définie par **la table
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d'interruption**. Cette table est mise en place par le *noyau* en RAM. Cette
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table contient une entrée par interruption.
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Il existe deux grand type
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d'interruption:
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* Celle basées sur le matériel
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* Celle basée sur le temps (horloge)
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La routine propre à l'interruption appelle ensuite une *iret* afin de reprendre
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l'exécution précédente.
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sous certaines conditions, certaines interruptions sont "masquable" *(mais elle
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ne peuvent pas être ignorées)*.
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### Le cas du timer
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C'est une interruption déclenchée à intervalle régulier, en général toutes les
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10ms. Ainsi un processus ne peut pas monopoliser indéfiniment le CPU. Le noyau
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peut stopper, voire tuer un processus trop gourmand lors de son passage sur le
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CPU.
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## Les privilèges
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Nous avons besoin de contrôler ce que font les processus, seul le noyau doit
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être tout-puissant. Le contrôle des instructions autorisées (ou non) ne peut se
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faire **qu'au niveau du matériel** et donc du CPU.
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Ainsi ce dernier disponse de deux modes de fonctionnement:
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* **protégé**: seul un nombre restreint d'instructions sont disponibles
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* **réel** (ou noyau) toutes les instructions sont disponibles.
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Si une instruction privilégiée est exécutées par un processus, une exception
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(sorte d'interruption) est lancée.
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Pour des questions de sécurité, un processus ne doit pas pouvoir exécuter des
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instructions privilegiées. En effet le rôle du noyau est aussi de faire
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abstraction du matériel, lui seul y a accès. Cependant certains processus ont
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besoin d'y accéder **un affichage** avec `printf` ou la **saisie d'un texte au
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clavier** ou encore **créer un processus**, et utiliser des instructions du mode
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réel.
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### Les appels systèmes
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Pour celà le noyau dispose d'un mécanisme : **les appels systèmes**. ainsi le
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noyau contient des routines pouvant être utiles aux processus. Ces routines sont
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appelés par des interruptions logicielles. Le processus positionne le numéro de
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l'appel un registre (`%eax` sur les processeurs Intel) et lance l'interruption.
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Côté noyau, une table contenant la liste des appels systèmes est positionnée en
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RAM.
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L'utilisation des appels systèmes est sécurisée : les processus ne joue pas avec
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des adresse mémoires contenant des routines, mais ne connaissent seulement son
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numéro. Les paramètres necessaires aux appels sont eux stockés sur la pile.
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### Dans les systèmes modernes.
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Ils sont nombreux : on en compte environ 330 dans Linux et plus de 500 dans
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MacOSX.
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Pour Linux, certaines routines sont inclues dans la `libc` et ne sont donc pas
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des appels système. Par exemple `printf` qui affiche des éléments à l'écran et
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inclu dans la `libc` utilise l'appel système `write`.
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