Système d'exploitation - Partie 1
Un système d'exploitation (SE) est un logiciel système qui gère les ressources matérielles et logicielles d'un ordinateur et fournit des services communs aux programmes informatiques.
Les systèmes d'exploitation à temps partagé planifient les tâches pour une utilisation efficace du système et peuvent également inclure un logiciel de comptabilité pour la répartition des coûts du temps processeur, du stockage de masse, des périphériques et d'autres ressources.
Pour les fonctions matérielles telles que les entrées-sorties et l'allocation de mémoire, le système d'exploitation sert d'intermédiaire entre les programmes et le matériel informatique, bien que le code applicatif soit généralement exécuté directement par le matériel et effectue fréquemment des appels système à une fonction du SE ou soit interrompu par celui-ci. Les systèmes d'exploitation sont présents sur de nombreux appareils intégrant un ordinateur, des téléphones portables et des consoles de jeux vidéo aux serveurs web et aux supercalculateurs.
En septembre 2024, Android était le système d'exploitation le plus populaire avec 46 % de parts de marché, suivi de Microsoft Windows avec 26 %, iOS et iPadOS avec 18 %, macOS avec 5 % et Linux avec 1 %. Android, iOS et iPadOS sont des systèmes d'exploitation mobiles, tandis que Windows, macOS et Linux sont des systèmes d'exploitation de bureau. Les distributions Linux dominent les secteurs des serveurs et des supercalculateurs. D'autres classes spécialisées de systèmes d'exploitation (systèmes d'exploitation à usage spécifique), tels que les systèmes embarqués et temps réel, existent pour de nombreuses applications. Il existe également des systèmes d'exploitation axés sur la sécurité. Certains systèmes d'exploitation ont une configuration système minimale (par exemple, une distribution Linux légère). D'autres peuvent avoir une configuration système plus exigeante.
Certains systèmes d'exploitation nécessitent une installation ou sont préinstallés sur les ordinateurs achetés (installation OEM), tandis que d'autres peuvent s'exécuter directement depuis un support (par exemple, un Live CD) ou une mémoire flash (par exemple, une clé USB LiveUSB).
Définition et objectif
Un système d'exploitation est difficile à définir[6], mais il a été qualifié de « couche logicielle qui gère les ressources d'un ordinateur pour ses utilisateurs et leurs applications ». Les systèmes d'exploitation incluent le logiciel en cours d'exécution, appelé noyau, mais peuvent également inclure d'autres logiciels. Les deux autres types de programmes exécutables sur un ordinateur sont les programmes système (associés au système d'exploitation, mais ne faisant pas nécessairement partie du noyau) et les applications (tous les autres logiciels).
Un système d'exploitation remplit trois fonctions principales :
Il alloue des ressources entre les différentes applications, en décidant quand elles recevront du temps processeur (CPU) ou de l'espace mémoire. Sur les ordinateurs personnels modernes, les utilisateurs souhaitent souvent exécuter plusieurs applications simultanément. Afin d'empêcher un programme de monopoliser les ressources matérielles limitées de l'ordinateur, le système d'exploitation attribue à chaque application une part de la ressource, soit en temps (CPU), soit en espace (mémoire). Le système d'exploitation doit également isoler les applications les unes des autres afin de les protéger des erreurs et des failles de sécurité du code d'une autre application, tout en permettant la communication entre elles.
Les systèmes d'exploitation fournissent une interface qui abstrait les détails d'accès aux données matérielles (comme la mémoire physique) pour simplifier la tâche des programmeurs. La virtualisation permet également au système d'exploitation de masquer les ressources matérielles limitées ; Par exemple, la mémoire virtuelle peut donner à un programme l'illusion d'une mémoire quasi illimitée, dépassant la mémoire réelle de l'ordinateur.
Les systèmes d'exploitation fournissent des services communs, tels qu'une interface d'accès aux périphériques réseau et disques. Cela permet à une application d'être exécutée sur différents matériels sans avoir à la réécrire. Les services à inclure dans un système d'exploitation varient considérablement, et cette fonctionnalité constitue la grande majorité du code de la plupart des systèmes d'exploitation.
Types de systèmes d'exploitation
Systèmes d'exploitation multi-ordinateurs
Avec les multiprocesseurs, plusieurs processeurs partagent la mémoire. Un multi-ordinateur, ou cluster, possède plusieurs processeurs, chacun disposant de sa propre mémoire. Les multi-ordinateurs ont été développés car les grands multiprocesseurs sont difficiles à concevoir et d'un coût prohibitif ; ils sont universels dans le cloud computing en raison de la taille de la machine requise. Les différents processeurs doivent souvent s'envoyer et recevoir des messages ; pour garantir de bonnes performances, les systèmes d'exploitation de ces machines doivent minimiser cette copie de paquets. Les systèmes plus récents sont souvent multi-files d'attente, séparant les groupes d'utilisateurs dans des files d'attente distinctes, afin de réduire le besoin de copie de paquets et de prendre en charge davantage d'utilisateurs simultanés. Une autre technique est l'accès direct à la mémoire à distance, qui permet à chaque processeur d'accéder à la mémoire des autres processeurs. Les systèmes d'exploitation multi-ordinateurs prennent souvent en charge les appels de procédure à distance, permettant à un processeur d'appeler une procédure sur un autre processeur, ou la mémoire partagée distribuée, dans laquelle le système d'exploitation utilise la virtualisation pour générer une mémoire partagée inexistante.
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