Syst

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Système dexploitation

• Larchitecture des ordinateurs en bref

2
Ordinateur personnel simple
3
Le processeur (CPU)

• Extrait les instructions de la mémoire et les
  exécute.
• Cycle de base
• Extraire
• Décoder
• Exécuter
• Plusieurs registres de 32 ou 64 bits.
• Trois registres spéciaux
• Compteur ordinal (PC)
• Pointeur de pile (SP)
• Mot détat (PSW)

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Pipeline
Le processeur possède des unités séparées pour
lextraction, le décodage et lexécution. Différe
ntes étapes de différentes instructions peuvent
être traitées en parallèle.
5
Processeur superscalaire
On dispose de plusieurs unités dexécutions
(ex. arithmétique entière, en point flottant et
logique). Deux ou plusieurs opérations sont
traité à la fois
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Processeur multi-coeurs
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Modes utilisateur et noyau

• 2 modes de fonctionnement
• Mode noyau Accès à lensemble du système
• Mode utilisateur Accès restreint
• Le système dexploitation tourne en mode noyau
• Un des bits du PSW indique le mode.

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Appels système

• Pour accéder aux services du système
  dexploitation, un programme utilisateur doit
  effectuer un appel système qui consiste en
• Basculer en mode noyau
• Invoquer le système dexploitation
• Revenir en mode utilisateur
• Retourner le contrôle au programme utilisateur.
• Exemple Lecture ou écriture sur le disque dur.

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Interruption

• La bascule entre les modes utilisateur et noyau
  est générée par linstruction trap qui interrompt
  le programme en cours pour donner le contrôle à
  un gestionnaire dinterruption
• Passe en mode noyau
• Trouve ladresse de la fonction cible dans une
  table dinterruption
• Exécute la fonction
• Selon le type dinterruption, le gestionnaire
  effectue laction appropriée.
• Exemple Une interruption peut aussi être
  déclenchée par le matériel pour avertir dune
  situation imprévue (division par 0, débordement
  de pile, etc.).

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Langage assembleur sur Pentium

• eax et ebx sont deux des registres de 32 bits.
• add eax, ebx eax eax ebx
• mov eax, 3 eax 3
• mov ebx, eax ebx eax
• mov ebx, eax ebx eax
• inc ecx ecx
• sub eax, ebx eax eax ebx
• cmp eax, ebx compare eax et abx et
• modifie le PSW (FLAGS)

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Langage assembleur sur Pentium

• Linstruction cmp modifie le bit ZF de FLAGS
• Par exemple, le code C suivant
• if (EAX 0)
• EBX 1
• Else
• EBX 2
• peut sécrire

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Langage assembleur sur Pentium

• cmp eax, 0 if ( eax0) ZF1 else ZF0
• jz A1 if (ZF1) goto A1
• mov ebx, 2 ebx2
• jmp A2 goto A2
• A1
• mov ebx, 1 ebx1
• A2

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Langage assembleur sur Pentium

• Appels de fonctions effectués à laide de la
  pile.
• Le registre ESP contient ladresse du dessus de
  la pile.
• L'instruction CALL fait un saut inconditionnel
  vers une sous-routine (empile ladresse de
  linstruction suivante).
• Linstruction RET dépile une adresse et saute à
  cette adresse.
• Linstruction PUSH sert à empiler les arguments
• Linstruction POP sert à dépiler les arguments

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La mémoire
La mémoire est construite comme une Hiérarchie de
couches
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La mémoire cache

• Principalement contrôlée par le matériel.
• Souvent plusieurs niveaux.
• Utilise le principe de la localité qui dit quune
  ressource utilisée à un instant donné risque fort
  dêtre utilisée à nouveau dans un futur proche.

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La mémoire principale

• RAM (Random Access Memory)
• La capacité augmente rapidement
• Présentement on peut facilement atteindre 16 Go
  sur un ordinateur personnel

17
Les disques durs
Plusieurs millions de fois plus lents que la
mémoire principale
18
Les bandes magnétiques

• Le principal avantage est le très faible coût
• Peut prendre plusieurs minutes pour accéder à
  linformation.
• Utilisé pour larchivage des données et pour
  stocker de grandes quantités dinformation.

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Systèmes multitâches

• Plusieurs programmes sont en mémoires.
• Quand un programme est bloqué parce quil attend
  le résultat dune E/S alors un autre programme
  peut utiliser le CPU.
• Deux problèmes se posent
• Comment protéger les programmes les uns contre
  les autres?
• Comment reloger les programmes en mémoires?

20
Les registres base-limite
21
Les périphériques

• Matériel
• contrôleur
• Périphérique
• Logiciel
• Pilote

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Le pilote de périphérique

• Fonctionne habituellement en mode noyau
• 3 façons de linstaller
• Lier avec le noyau et redémarrer le système
  (plusieurs systèmes UNIX fonctionnent ainsi)
• Ajouter une entrée dans un fichier spécial et
  redémarrer le système (Windows fonctionne ainsi)
• Ajouter sans arrêter le système et sans
  redémarrage (plug-and-play)

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Le contrôleur de périphérique

• Fourni une interface simple au système
  dexploitation
• Possède un petit nombre de registres utilisés
  pour la communication.
• Le pilote reçoit une commande du SE quil
  converti en valeurs quil écrit dans les
  registres du contrôleur.
• Registres mappés en mémoire
• Instructions IN, OUT avec numéro de port.

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Les entrées/sorties

• Trois méthodes
• Attente active
• Utilisation des interruptions
• Accès direct à la mémoire

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Attente active

• Un appel système est effectué par un programme
  utilisateur.
• Le noyau appelle le pilote approprié qui demeure
  actif tant que lopération nest pas terminée.
• Le contrôle est retourné au programme utilisateur.

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Utilisation des interruptions

• Le pilote demande au contrôleur de périphérique
  deffectuer une interruption lorsque lopération
  sera terminée.
• À la réception de linterruption, le pilote lira
  linformation en provenance du contrôleur de
  périphérique.

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Accès direct à la mémoire (DMA)

• Nécessite du matériel supplémentaire puce DMA
  (Direct Memory Access)
• Pour communiquer avec un périphérique, le CPU
  initialise la puce DMA.
• Celle-ci soccupera de la communication avec le
  périphérique ainsi que du transfert de données
  entre la mémoire et le contrôleur. Il avertira le
  processeur lorsque lopération sera complétée.