Cours sur les systèmes d'exploitation

Leçon 1 • Ce que fait un système d'exploitation

Définit l'OS en tant que gestionnaire de ressources et 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 à l'OS via des appels système. Fait le lien entre le code applicatif et l'exécution dans le noyau.

Leçon 3 • Démarrage et initialisation de l'OS

Couvre le firmware, les chargeurs d'amorçage et les séquences de démarrage du noyau. Donne aux étudiants une image concrète de la mise en route d'un OS.

Leçon 4 • Styles d'architecture d'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 par rapport au niveau 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 sur l'ordonnancement et la synchronisation.

Leçon 3 • Ordonnancement multiprocesseur et temps réel

Étend l'ordonnancement sur un seul 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 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 aux problèmes producteur-consommateur, lecteurs-rédacteurs et philosophes attablés. Renforce un raisonnement correct sur la correction en concurrence.

Leçon 2 • Sémaphores et moniteurs

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

Leçon 3 • Conditions de course et sections critiques

Identifie les risques de données partagées et définit le problème de la 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. Achève le chapitre sur la concurrence avec des garanties de vivacité.

Leçon 1 • Mémoire virtuelle et pagination à la demande

Introduit le chargement paresseux, les défauts de page et l'espace d'échange. Permet à des programmes plus grands que la RAM physique de s'exécuter correctement.

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 pages

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 à la mémoire (DMA)

Explique les contrôleurs DMA et leur rôle dans le déchargement des transferts en masse 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 des pilotes. Fait le lien entre les spécificités matérielles et les abstractions au niveau OS.

Leçon 3 • Mécanismes d'interruption et de scrutation (polling)

Compare les E/S pilotées par interruption et par scrutation pour la latence et l'utilisation 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 la sémantique d'ouverture, lecture, écriture et déplacement au niveau OS. Fait le lien entre les interfaces d'appels 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 au disque. Les étudiants calculent le mouvement des têtes pour évaluer le débit et l'équité.

Leçon 3 • Journalisation et cohérence après panne

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

Leçon 4 • Matériel 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 des performances du système de fichiers dans le comportement matériel physique.

Leçon 1 • Audit et détection d'intrusion

Introduit l'audit des appels système, l'analyse des journaux et la détection d'anomalies. Achève 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 réduction des capacités et l'isolation (sandboxing). Réduit la surface d'attaque grâce à des configurations suivant le principe du moindre privilège.

Leçon 3 • Authentification et gestion des identifiants

Explique le hachage de mots de passe, les jetons et l'authentification multifacteur au niveau 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 adaptent les politiques aux structures de permissions réelles.

Leçon 1 • Profilage des performances 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 matériel. Fait le lien avec l'isolation par conteneurs abordée ensuite.

Leçon 3 • Architectures émergentes d'OS

Passe en revue 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 distribués

Introduit les appels de procédure distante (RPC), la mémoire partagée distribuée et les modèles de cohérence. Étend les connaissances sur l'OS à nœud unique aux environnements réseau.