Structure des Syst

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Structure des Systèmes Informatiques

• Opérations des Systèmes Informatiques
• Structure des E/S
• Structure de stockage
• Hiérarchie de stockage
• Protection matérielle
• Structure réseau

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Un SI Moderne
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Opérations des SI

• Périphériques dE/S et la CPU peuvent sexécuter
  simultanément
• Chaque contrôleur de périphérique est en charge
  dun type particulier de périphériques
• Chaque contrôleur de périphérique a un tampon
  local
• CPU transfère les données de/à la mémoire
  centrale au/du tampon local
• E/S se fait du périphérique au tampon local du
  contrôleur
• Le contrôleur de périphérique informe la CPU
  quil a fini lopération en générant une
  interruption

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Fonctions Communes des Interruptions

• Une interruption transfère le contrôle à une
  fonction de service de linterruption à travers
  le vecteur dinterruption qui contient les
  adresses de tous les services
• Ladresse de linstruction interrompue doit être
  sauvegardée
• Les interruptions sont désactivées tant quune
  interruption est en cours de traîtement pour ne
  pas avoir une interruption perdue
• Une trap est un interruption logicielle causée
  par une erreur ou une requête utilisateur
• Les OSs modernes sont dirigés par les
  interruptions

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Traîtement des Interruptions

• LOS sauvegarde létat de la CPU (registre,
  compteur de programme)
• Détermine quelle interruption a eu lieu
• polling
• Vecteur dinterruption
• Différentes fonctions du noyau correspondent aux
  traîtement rattachés à chaque interruption

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Diag. de Temps dune Interruption dE/S
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Structure des E/S

• E/S Synchrones Après le début de lE/S, le
  contrôle ne retourne au processus utilisateur
  quà la terminaison de lopération dE/S
• Instruction Wait qui fait attendre la CPU jusquà
  la nouvelle interruption
• Boucle Wait (contentieux sur laccès mémoire)
• Au plus 1 E/S en cours, pas dE/S simultanées
• E/S Asynchrones Après le début de lE/S, le
  contrôle retourne au processus utilisateur sans
  attendre la fin de lE/S
• Appel système requête à lOS pour permettre à
  lutilisateur dattendre la fin de lE/S
• Table de Statut de Périphérique contient une
  entrée par périphérique dE/S indiquant son type,
  son adresse, et son état
• LOS regarde dans cette table dE/S pour
  déterminer létat du périphérique, pour y ajouter
  une requête, et pour refléter loccurrence dune
  interruption

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Deux Méthodes dE/S
Synchronous
Asynchronous
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Table de Statut de Périphérique
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Direct Memory Access (DMA)

• Utilisé pour les périphériques dE/S rapides
  capables de transmettre linformation à des
  vitesses proches de celle de la mémoire
• Le contrôleur transfère des blocs de données du
  tampon de stockage vers la mémoire sans
  lintervention de la CPU
• Seulement une interruption est générée par bloc,
  plutôt quune interruption par octet

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Storage Structure

• Mémoire Principale le seul média de stockage
  que la CPU peut accéder directement
• Mémoire Secondaire extension de la mémoire
  centrale qui offre un espace de stockage
  persistent
• Disques Magnétiques plateaux couverts de
  matériel magnétique pour le stockage
  dinformations
• Surface du disque décomposée logiquement en
  pistes, divisées elles-mêmes en secteurs
• Le contrôleur de disque fait lintermédiaire
  entre la vue logique du disque par lOS et sa
  disposition physique réelle

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Mécanisme des Têtes dun Disque
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Hierarchie de Stockage

• Systèmes de stockage organisés en une hiérarchie
• Vitesse
• Coût
• Volatilité
• Cache copier linformation dans un média de
  stockage plus rapide mémoire centrale peut-être
  vue comme un dernier cache pour la mémoire
  secondaire

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Hiérarchie des Périphériques de Stockage
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Cache

• Utilisation dune mémoire très rapide daccès
  pour maintenir des informations dernièrement
  accédées
• Besoin dune polititque de gestion de cache
• Le cache introduit un autre niveau de stockage
• Besoin que les données stockées à plusieurs
  niveaux soient cohérents

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Transfert dun Entier A du Disque au Registre
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Protection Matérielle

• Opération en Mode Double
• Protection E/S
• Protection de la Mémoire
• Protection CPU

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Operation en Mode Double

• Le partage des ressources requiert que lOS
  assure quun processus incorrect ou quun
  utilisateur se comportant mal ne puisse pas
  compromettre lexécution des autres processus
• Le système doit fournir un support matériel pour
  différencier au moins 2 modes dopération
• 1. Mode Utilisateur exécution en tant
  quutilisateur
• 2. Mode Moniteur (aussi Mode Noyau ou Mode
  Système) exécution en tant quOS

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Operation en Mode Double (Cont.)

• Bit de Mode ajouté au matériel pour indiquer le
  mode actuel de fonctionnement moniteur (0) ou
  utilisateur (1)
• A loccurence dune interruption ou dune faute,
  le matériel passe en mode moniteur

Interruption/faute
moniteur
utilisateur
Passer en mode utilisateur
Des instructions privilégiées peuvent être émises
uniquement en mode moniteur
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Protection E/S

• Les instructions dE/S sont des instructions
  privilégiées
• Doit assurer quun processus utilisateur ne peut
  pas prendre le contrôle du système en mode
  moniteur (I.e., un processus utilisateur qui
  essaye de placer dans le vecteur dinterruption
  ladresse dune fonction louche pour la gestion
  dune interruption !)

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Utilisation dun Appel Système pour les E/S
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Protection Mémoire

• Doit assurer la protection mémoire au moins pour
  le vecteur dinterruption et les fonctions de
  traîtement de ces dernières
• Pour avoir la protection mémoire, on a besoin
  dau moins 2 registres pour déterminer la plage
  des adresses légales accessibles par un
  processus
• Registre de Base contient la plus petite
  adresse physique légale
• Registre de Limite contient la taille de la
  plage accessible
• La mémoire en dehors de cette plage est protégée

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Utilisation dun Registre de Base et dun
Registre de Limite
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Dispositif Matériel de Protection dAdresses
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Protection Matérielle

• En mode moniteur, lOS a accès à lensemble de la
  mémoire sans aucune restriction
• Les instructions de chargement des registres de
  base et de limite sont privilégiées

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Protection CPU

• Timer interrompt le CPU après une période bien
  précise pour assurer le maintien de contrôle de
  lOS sur le système
• Timer est décrémenté à chaque tick dhorloge
• Quand le timer arrive à 0, une interruption a
  lieu
• Timer communément utilisé pour implanter le temps
  partagé
• Timer utilisé aussi pour calculer le temps actuel
• Le chargement du timer est une instruction
  privilégiée

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Architecture Système Générale

• Les E/S étant des instructions privilégiées,
  comment un processus utilisateur peut en
  effectuer ?
• Appel Système la méthode utilisée par un
  processus pour demander une action privilégiée à
  lOS
• Prend généralement la forme dun déroutement
  (trap) vers un emplacement dans le vecteur
  dinterruptions
• Le contrôle passe via le vecteur dinterruption à
  une fonction dans le noyau, et le bit de mode est
  mis à mode moniteur
• Le moniteur vérifie que les paramètres sont
  corrects et légaux, exécute la requête, et
  retourne le contrôle à linstruction suivant
  lappel système

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Structure Réseau

• Réseau Local (LAN)
• Réseau Large Echelle (WAN)

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Structure Réseaux Locaux
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Structure Réseaux Large Echelle