Cours de systèmes d'exploitation

Leçon 1 • Aperçu de l'architecture d'un SE

Présente les architectures monolithique, micro-noyau et hybride. Prépare les étudiants à évaluer les compromis abordés dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 2 • Évolution historique des systèmes d'exploitation

Retrace l'évolution des SE, des systèmes par lots aux environnements multi-cœurs modernes. Contextualise les décisions de conception abordées dans les chapitres suivants.

Leçon 3 • Définition et objectif d'un SE

Définit un SE comme un gestionnaire de ressources et une couche d'interface utilisateur. Établit la base conceptuelle de tous les chapitres suivants.

Leçon 4 • Principaux types de SE et exemples

Passe en revue les catégories de SE généralistes, temps réel, embarqués et mobiles. Aide les étudiants à associer un type de SE à un contexte de déploiement.

Leçon 1 • Principes de la communication inter-processus

Présente les tubes, les files de messages et la mémoire partagée comme mécanismes IPC. Prépare le terrain pour les chapitres sur la synchronisation et la concurrence.

Leçon 2 • Création et terminaison de processus

Aborde les motifs fork/exec et les arbres hiérarchiques de processus. Explique comment les relations parent-enfant affectent l'héritage des ressources.

Leçon 3 • Concept et structure d'un processus

Définit un processus comme un programme en cours d'exécution possédant son propre espace d'adressage. Ancre tous les sujets d'ordonnancement et de synchronisation qui suivent.

Leçon 4 • Mécanismes de changement de contexte

Détaille comment le SE sauvegarde et restaure l'état du CPU lors d'un changement. Quantifie le coût de surcharge pertinent pour les décisions d'ordonnancement.

Leçon 1 • Algorithmes d'ordonnancement préemptifs

Examine le Round Robin, le SRTF et l'ordonnancement par priorité avec préemption. Relie la préemption à la réactivité et aux risques de famine.

Leçon 2 • Ordonnancement par files d'attente multi-niveaux

Structure les processus en files d'attente fixes avec des politiques d'ordonnancement distinctes. Étend les modèles à file unique à des charges de travail hétérogènes.

Leçon 3 • Algorithmes d'ordonnancement non préemptifs

Couvre FCFS et SJF comme politiques non préemptives de base. Montre l'effet de convoi et l'ordonnancement optimal basé sur la durée des bursts.

Leçon 4 • Ordonnancement multiprocesseur et temps réel

Aborde l'équilibrage de charge, l'affinité processeur et l'ordonnancement sous contrainte d'échéance. Prépare les étudiants aux contextes modernes multi-cœurs et embarqués.

Leçon 1 • Bibliothèques de threads et API

Passe en revue les API POSIX Pthreads et Java thread pour une implémentation pratique. Fait le lien entre les modèles conceptuels de threads et les interfaces de programmation réelles.

Leçon 2 • Primitives de synchronisation

Présente les mutex, les sémaphores et les moniteurs comme outils de synchronisation. Prépare les étudiants à l'analyse de l'interblocage dans le chapitre suivant.

Leçon 3 • Concept de thread et avantages

Définit les threads comme des flux d'exécution partageant l'espace d'adressage d'un processus. Justifie le multithreading par la réactivité et l'efficacité des ressources.

Leçon 4 • Conditions de course et sections critiques

Identifie les conditions de course provenant d'un accès non synchronisé aux données partagées. Définit le problème de la section critique et ses trois propriétés requises.

Leçon 1 • Conditions de l'interblocage et modélisation

Présente les quatre conditions nécessaires à l'interblocage à l'aide de graphes d'allocation de ressources. Fournit le modèle formel utilisé dans toutes les stratégies de gestion de l'interblocage.

Leçon 2 • Détection et récupération de l'interblocage

Détecte l'interblocage après qu'il se soit produit et récupère par terminaison ou préemption. Compare le coût de la détection à celui de la prévention et de l'évitement.

Leçon 3 • Évitement de l'interblocage et algorithme du banquier

Maintient un état sûr en n'accordant des ressources que lorsque la sécurité est prouvable. Implémente l'algorithme du banquier pour les environnements multi-ressources.

Leçon 4 • Analyse du graphe d'allocation des ressources

Utilise des graphes orientés pour détecter les cycles d'interblocage dans les ressources à occurrence unique. S'étend aux ressources à occurrences multiples avec des graphes d'attente.

Leçon 1 • Tables de pages multi-niveaux et inversées

Réduit la surcharge mémoire des tables de pages grâce à des conceptions hiérarchiques et inversées. Aborde les défis de passage à l'échelle dans les espaces d'adressage 64 bits.

Leçon 2 • Pagination et tables de pages

Élimine la fragmentation externe en mappant des pages de taille fixe à des cadres. Explique la structure de la table de pages, le fonctionnement du TLB et le temps d'accès effectif.

Leçon 3 • Allocation mémoire contiguë

Couvre l'allocation par partitions fixes et variables avec les stratégies first-fit, best-fit et worst-fit. Introduit les problèmes de fragmentation interne et externe.

Leçon 4 • Hiérarchie mémoire et liaison d'adresses

Décrit la hiérarchie mémoire des registres au stockage secondaire. Explique la liaison d'adresses à la compilation, au chargement et à l'exécution.

Leçon 1 • Thrashing et modèle de l'ensemble de travail

Diagnostique le thrashing comme une pagination excessive due à un nombre insuffisant de cadres. Applique le modèle de l'ensemble de travail pour maintenir la localité et prévenir le thrashing.

Leçon 2 • Concepts de mémoire virtuelle

Définit la mémoire virtuelle comme la séparation de l'espace d'adressage logique de l'espace physique. Permet l'exécution efficace de programmes plus grands que la RAM physique.

Leçon 3 • Gestion des défauts de page

Trace les étapes du SE, de la détection du défaut de page au chargement de la page. Quantifie le temps d'accès effectif avec le taux de défauts de page.

Leçon 4 • Algorithmes de remplacement de pages

Compare les algorithmes FIFO, Optimal, LRU et Clock pour la sélection des cadres. Évalue chaque algorithme par rapport à l'anomalie de Belady et au taux de succès.

Leçon 1 • Gestion de l'espace libre

Suit les blocs disque non alloués à l'aide de vecteurs de bits, de listes chaînées et de regroupement. Relie l'efficacité de l'espace libre à la performance globale du système de fichiers.

Leçon 2 • Algorithmes d'ordonnancement de disque

Minimise le mouvement de la tête de disque en utilisant les politiques FCFS, SSTF, SCAN et C-SCAN. Sélectionne les algorithmes appropriés en fonction des motifs d'accès de la charge de travail.

Leçon 3 • Méthodes d'allocation d'espace disque

Compare l'allocation contiguë, chaînée et indexée pour le stockage des blocs de fichiers. Évalue chaque méthode pour les performances en accès séquentiel et aléatoire.

Leçon 4 • Implémentation du système de fichiers

Explique les structures sur disque incluant les blocs d'amorçage, les superblocs et les inodes. Couvre la gestion des tables de fichiers ouverts et des descripteurs de fichiers en mémoire.