Cours sur les systèmes d'exploitation

Leçon 1 • Ce que fait un Système d'Exploitation

Définit l'OS comme un gestionnaire de ressources et une couche d'abstraction. Ancre tous les sujets suivants en clarifiant le double rôle de l'OS.

Leçon 2 • Appels Système et API

Explique comment les programmes utilisateur demandent des services OS via des appels système. Fait le pont entre le code applicatif et l'exécution du noyau.

Leçon 3 • Démarrage et Initialisation de l'OS

Couvre le firmware, les bootloaders et les séquences de démarrage du noyau. Donne aux étudiants une image concrète de la façon dont un OS prend vie.

Leçon 4 • Styles d'Architecture de l'OS

Compare les conceptions monolithiques, microkernel et hybrides. Prépare les étudiants à évaluer les choix architecturaux dans les chapitres suivants.

Leçon 1 • Threads et Processus Légers

Distingue les threads des processus et couvre le threading au niveau utilisateur vs. noyau. Prépare les étudiants aux sujets de concurrence à venir.

Leçon 2 • Concepts de Processus et Cycle de Vie

Définit les processus, les PCB et les transitions d'état. Établit le vocabulaire utilisé dans les chapitres d'ordonnancement et de synchronisation.

Leçon 3 • Ordonnancement Multiprocesseur et Temps Réel

Étend l'ordonnancement mono-CPU aux contraintes multicœurs et temps réel. Couvre l'équilibrage de charge et les politiques basées sur les échéances.

Leçon 4 • Algorithmes d'Ordonnancement CPU

Analyse FCFS, SJF, Round Robin et ordonnancement par priorité. Les étudiants calculent les temps de rotation et d'attente pour comparer les politiques.

Leçon 1 • Problèmes Classiques de Synchronisation

Applique les sémaphores et les moniteurs au producteur-consommateur, aux lecteurs-rédacteurs et aux philosophes à table. Renforce le raisonnement correct sur la correction concurrente.

Leçon 2 • Sémaphores et Moniteurs

Introduit les sémaphores compteurs et les constructions de moniteur pour la synchronisation structurée. Fait le lien avec les problèmes classiques résolus dans la section suivante.

Leçon 3 • Conditions de Course et Sections Critiques

Identifie les courses aux données et définit le problème de section critique. Motive le besoin de primitives de synchronisation introduites ensuite.

Leçon 4 • Détection et Prévention des Interblocages

Définit les conditions d'interblocage et couvre les stratégies d'évitement, de détection et de récupération. Complète le chapitre sur la concurrence avec des garanties de vivacité.

Leçon 1 • Mémoire Virtuelle et Pagination à la Demande

Introduit le chargement différé, les défauts de page et l'espace d'échange. Permet l'exécution correcte de programmes plus grands que la RAM physique.

Leçon 2 • Segmentation et Protection Mémoire

Couvre l'adressage par segments et les bits de protection matériels. Fait le lien entre l'isolation mémoire et la sécurité de l'OS abordée dans les chapitres suivants.

Leçon 3 • Organisation de la Mémoire Physique

Couvre les espaces d'adressage, la hiérarchie mémoire et l'allocation contiguë. Établit la couche physique avant les abstractions de mémoire virtuelle.

Leçon 4 • Algorithmes de Remplacement de Page

Analyse les politiques FIFO, LRU et de remplacement optimal. Les étudiants calculent les taux de défauts de page pour sélectionner les algorithmes appropriés.

Leçon 1 • Accès Direct Mémoire (DMA)

Explique les contrôleurs DMA et leur rôle dans le déchargement des transferts en bloc du CPU. Couvre les problèmes de cohérence de cache introduits par le DMA.

Leçon 2 • Architecture des Pilotes de Périphériques

Décrit le modèle de pilote en couches, les périphériques caractère vs. bloc et les interfaces de pilotes. Fait le lien entre les spécificités matérielles et les abstractions au niveau de l'OS.

Leçon 3 • Mécanismes d'Interruption et de Scrutation

Compare les E/S pilotées par interruption et par scrutation pour la latence et l'utilisation du CPU. Explique les vecteurs d'interruption et le traitement différé.

Leçon 4 • Matériel d'E/S et Architecture de Bus

Couvre les contrôleurs de périphériques, les bus et les E/S mappées en ports vs. mappées en mémoire. Établit le contexte matériel pour les discussions sur les pilotes et les interruptions.

Leçon 1 • Opérations sur les Fichiers et Méthodes d'Accès

Explique les sémantiques d'ouverture, lecture, écriture et recherche au niveau de l'OS. Fait le lien entre les interfaces d'appel système et les structures sous-jacentes du système de fichiers.

Leçon 2 • Algorithmes d'Ordonnancement de Disque

Compare les politiques FCFS, SSTF, SCAN et C-SCAN pour l'accès disque. Les étudiants calculent le mouvement de la tête pour évaluer le débit et l'équité.

Leçon 3 • Journalisation et Cohérence en Cas de Panne

Introduit la journalisation par écriture anticipée et la journalisation ordonnée pour la durabilité. Prépare les étudiants à raisonner sur la fiabilité du système de fichiers en cas de pannes.

Leçon 4 • Matériel de Disque et Bases des E/S

Décrit la géométrie du disque, le temps de recherche et le cycle de vie d'une requête d'E/S. Ancre l'analyse de performance du système de fichiers dans le comportement matériel physique.

Leçon 1 • Audits et Détection d'Intrusion

Introduit l'audit des appels système, l'analyse des logs et la détection d'anomalies. Ferme le chapitre sur la sécurité avec des stratégies de surveillance et de réponse.

Leçon 2 • Techniques de Durcissement de l'OS

Couvre le durcissement du noyau, la suppression des capacités et la mise en bac à sable (sandboxing). Réduit la surface d'attaque via des configurations de moindre privilège.

Leçon 3 • Authentification et Gestion des Identifiants

Explique le hachage des mots de passe, les jetons (tokens) et l'authentification multi-facteurs au niveau de l'OS. Fait le lien entre la vérification d'identité et l'application du contrôle d'accès.

Leçon 4 • Modèles de Contrôle d'Accès

Couvre les modèles DAC, MAC et RBAC avec les mécanismes d'application de l'OS. Les étudiants mappent les politiques aux structures de permissions réelles.

Leçon 1 • Profilage de Performance de l'OS

Couvre les outils de traçage, les flame graphs et l'identification des goulots d'étranglement dans les sous-systèmes de l'OS. Permet un réglage basé sur les données de l'ordonnancement, de la mémoire et des E/S.

Leçon 2 • Virtualisation et Hyperviseurs

Couvre les hyperviseurs de type 1 et type 2, le modèle trap-and-emulate et la virtualisation assistée par le matériel. Fait le lien avec l'isolation des conteneurs discutée ensuite.

Leçon 3 • Architectures Émergentes d'OS

Examine les unikernels, les OS bibliothèques et les conceptions d'OS pour la mémoire persistante. Prépare les étudiants à évaluer les choix de logiciels système de nouvelle génération.

Leçon 4 • Concepts d'OS Distribué

Introduit les appels de procédure distante, la mémoire partagée distribuée et les modèles de cohérence. Étend les connaissances d'OS mononœud aux environnements en réseau.