Introduction aux systèmes d'exploitation et services

Leçon 1 • Ce que fait un système d'exploitation

Définit les responsabilités d'un SE : gestion des ressources, abstraction et interface utilisateur. Ancre tous les sujets suivants en établissant la raison d'être d'un SE.

Leçon 2 • Historique et évolution des systèmes d'exploitation

Retrace le développement des SE, des systèmes par lots aux environnements modernes multicœurs. Fournit le contexte des décisions de conception rencontrées tout au long du cours.

Leçon 3 • Types de systèmes d'exploitation

Passe en revue les SE par lots, temps réel, embarqués, mobiles et distribués. Prépare les étudiants à associer le type de SE au contexte de déploiement.

Leçon 4 • Appels système et interfaces du SE

Explique comment les applications sollicitent les services du SE via des appels système. Relie les programmes de l'espace utilisateur aux fonctionnalités du noyau abordées dans les chapitres suivants.

Leçon 1 • Algorithmes d'ordonnancement du CPU

Analyse les algorithmes FCFS, SJF, Round Robin et à priorité. Les étudiants calculent les temps de rotation et d'attente pour comparer l'efficacité des algorithmes.

Leçon 2 • Création et terminaison de processus

Couvre les modèles fork, exec et hiérarchie des processus. Les étudiants comprennent comment les SE créent et nettoient les processus dans les systèmes réels.

Leçon 3 • Ordonnancement multiprocesseur et multicœur

Étend l'ordonnancement sur un seul CPU au multitraitement symétrique et aux systèmes multicœurs. Aborde les concepts d'équilibrage de charge et d'affinité de processeur.

Leçon 4 • Threads et processus légers

Présente les threads comme unités d'utilisation du CPU au sein d'un processus. Compare les modèles de threading au niveau utilisateur et au niveau noyau, pertinents pour les applications modernes.

Leçon 1 • Caractérisation et prévention des interblocages

Applique les quatre conditions nécessaires à un interblocage et les stratégies de prévention. Les étudiants modifient l'allocation des ressources pour éliminer le potentiel d'interblocage.

Leçon 2 • Moniteurs et variables conditionnelles

Présente les moniteurs comme des constructions de synchronisation de haut niveau. Démontre comment les variables conditionnelles simplifient la logique de synchronisation complexe.

Leçon 3 • Verrous mutex et sémaphores

Couvre les sémaphores binaires et compteurs ainsi que la sémantique des verrous mutex. Les étudiants implémentent des solutions producteur-consommateur et lecteur-rédacteur.

Leçon 4 • Évitement et récupération des interblocages

Couvre l'algorithme du banquier pour la détection d'état sûr et les techniques de récupération. Les étudiants évaluent les compromis entre la charge de l'évitement et l'utilisation du système.

Leçon 1 • Hiérarchie mémoire et espaces d'adressage

Passe en revue le cache, la RAM et le stockage secondaire dans la hiérarchie mémoire. Présente les espaces d'adressage logiques et physiques comme base de la mémoire virtuelle.

Leçon 2 • Pagination et tables de pages

Explique les mécaniques de la pagination, les structures des tables de pages et le fonctionnement du TLB. Les étudiants calculent les temps d'accès effectifs avec et sans succès du TLB.

Leçon 3 • Segmentation et schémas combinés

Couvre la segmentation en tant que modèle mémoire logique et les hybrides de segmentation paginée. Relie la protection mémoire aux attributs des descripteurs de segment.

Leçon 4 • Mémoire virtuelle et pagination à la demande

Présente la pagination à la demande, les défauts de page et le modèle de l'ensemble de travail. Les étudiants évaluent comment la mémoire virtuelle permet des espaces d'adressage plus grands que la RAM physique.

Leçon 1 • Algorithmes de remplacement de pages

Compare les politiques de remplacement FIFO, optimale, LRU et Clock. Les étudiants calculent les taux de défauts de page pour évaluer la pertinence des algorithmes.

Leçon 2 • Systèmes d'E/S et gestion des périphériques

Couvre le matériel d'E/S, les pilotes de périphérique et les E/S pilotées par interruption. Relie la gestion des périphériques aux services du noyau du SE présentés précédemment.

Leçon 3 • Structure du stockage de masse

Décrit la géométrie des HDD, l'architecture des SSD et les configurations RAID. Fournit les fondations physiques de stockage pour les chapitres sur les systèmes de fichiers.

Leçon 4 • Fiabilité du stockage et gestion des erreurs

Aborde la gestion des blocs défectueux, la journalisation et la redondance du stockage. Les étudiants appliquent des techniques de fiabilité pour protéger l'intégrité des données dans les systèmes de production.

Leçon 1 • Concepts et attributs des fichiers

Définit les types de fichiers, leurs attributs et les opérations exposées par le SE. Établit le modèle de fichier logique avant d'explorer le mappage de stockage physique.

Leçon 2 • Gestion de l'espace libre et journalisation

Couvre les vecteurs de bits, les listes chaînées et le regroupement pour le suivi de l'espace libre. Introduit la journalisation pour garantir la cohérence du système de fichiers après des pannes.

Leçon 3 • Structures de répertoires et nommage

Compare les répertoires à un seul niveau, à deux niveaux, en arborescence et en graphe acyclique. Les étudiants naviguent et manipulent les hiérarchies de répertoires à l'aide de commandes du SE.

Leçon 4 • Montage et partage des systèmes de fichiers

Explique le montage, les systèmes de fichiers virtuels et le partage de fichiers réseau. Relie les concepts de système de fichiers locaux aux environnements de stockage distribués.

Leçon 1 • Authentification et identité utilisateur

Couvre le hachage des mots de passe, l'authentification multi-facteurs et les méthodes biométriques. Relie la vérification d'identité à la connexion au SE et à la gestion des sessions.

Leçon 2 • Menaces et attaques courantes sur les SE

Identifie les dépassements de tampon, l'escalade de privilèges, les rootkits et les vecteurs de logiciels malveillants. Les étudiants reconnaissent les schémas d'attaque pour appliquer les contre-mesures appropriées.

Leçon 3 • Mécanismes de sécurité et durcissement

Applique la randomisation de l'espace d'adressage, l'isolation par bac à sable et le contrôle d'accès obligatoire. Les étudiants durcissent une configuration de SE contre les vecteurs de menace identifiés.

Leçon 4 • Objectifs et principes de protection

Définit les domaines de protection, le moindre privilège et la séparation du mécanisme et de la politique. Établit les objectifs de sécurité qui guident tous les sujets de protection suivants.

Leçon 1 • Systèmes de fichiers distribués

Couvre la conception d'un système de fichiers distribué, la mise en cache et les modèles de cohérence. Relie les connaissances sur les systèmes de fichiers locaux aux architectures de stockage réseau.

Leçon 2 • Fondamentaux des systèmes distribués

Définit les systèmes distribués, leurs avantages et leurs défis clés tels que la latence et la panne partielle. Fait le pont entre les connaissances sur les SE mono-nœud et les environnements réseau.

Leçon 3 • Appels de procédure distants et intergiciel

Explique la sémantique des RPC, la sérialisation et les couches d'intergiciel. Les étudiants retracent un appel distant, du stub client à l'exécution sur le serveur via le réseau.

Leçon 4 • Virtualisation et hyperviseurs

Explique les hyperviseurs de type 1 et de type 2, le cycle de vie des VM et la para-virtualisation. Les étudiants déploient et gèrent des machines virtuelles en tant que plateformes de services du SE.