In It Micro

ESAT/DGF/DMSI

INITIATION A LA MICRO-INFORMATIQUE

Version juillet 1998

ESAT/DMSI

Initiation à la microinformatique

TABLE DES MATIERES

GENERALITES......................................................................................................................................................3 INTRODUCTION.................................................................................................................................................3 CONSTITUTION D’UN SYSTEME INFORMATIQUE....................................................................................4 L’INFORMATION, PREMIER BESOIN D'UN ORDINATEUR.......................................................................5 LES ENTREES-SORTIES.....................................................................................................................................5 LE TRAITEMENT ET LA MEMOIRE...............................................................................................................5 LES INSTRUCTIONS............................................................................................................................................6 LA REPRESENTATION DE L’INFORMATION..............................................................................................7 L'ARCHITECTURE D'UN ORDINATEUR.......................................................................................................7 LA MEMOIRE CENTRALE................................................................................................................................8 L'UNITE ARITHMETIQUE ET LOGIQUE........................................................................................................9 LES MICROPROCESSEURS............................................................................................................................11 L'UNITE DE COMMANDE...............................................................................................................................11 SYNTHESE........................................................................................................................................................14 LES MEMOIRES..................................................................................................................................................14 LA RAM (RANDOM ACCES MEMORY)....................................................................................................................14 LA ROM (READ ONLY MEMORY)..........................................................................................................................15 D'AUTRES MEMOIRES....................................................................................................................................15 LES PERIPHERIQUES.......................................................................................................................................16 LES PERIPHERIQUES D'ENTREE-SORTIE...................................................................................................16 LES PERIPHERIQUES DE STOCKAGE.........................................................................................................19 LE SYSTEME D'EXPLOITATION...................................................................................................................24 GENERALITES..................................................................................................................................................24 CHARGEMENT DU SYSTEME D'EXPLOITATION.....................................................................................24 RÔLE DU SYSTEME D'EXPLOITATION.......................................................................................................24 FONCTIONNALITES DE BASE DU SYSTEME D'EXPLOITATION...........................................................25 LES DIFFERENTES COUCHES D'UN SYSTEME D'EXPLOITATION........................................................26 LA GESTION DES FICHIERS...........................................................................................................................28 LE SYSTEME DE GESTION DE FICHIERS DE MS-DOS SUR UNE DISQUETTE 3,5''............................28

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GENERALITES INTRODUCTION L'informatique est née au début du vingtième siècle (correspond à la création de la société IBM). On a construit une machine capable d'effectuer plusieurs opérations sans intervention humaine. Le premier véritable ordinateur est créé en 1942 à Berlin : il s'agit du Z3. En 1946 on construit l'E.N.I.A.C. qui suit le modèle d'ordinateur inventé par M. Von Neumann, considéré comme le fondateur de l'informatique moderne. Il comporte 800 km de fils, 18000 lampes, 50000 commutateurs, pèse 30 tonnes et consomme 150 kW. Depuis cette date, des développements très rapides ont eu lieu, et deux domaines sont apparus : le matériel et le logiciel (hardware et software). Les deux domaines ont progressé ensemble et on distingue à ce jour quatre à cinq générations d'ordinateurs. Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

1945

1

er

HISTORIQUE Ordinateur

1

ere

1960

génération tubes électroniques

2

Traitement par lots

eme

1970

Réseau 1980

Graphisme 1990 2000

génération transistors

Temps partagé

3

eme

génération mini-ordinateurs

Processeurs micro-ordinateurs

Convivialité et Transparence

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En 1960, apparaissait un type nouveau de machines : les ordinateurs de gestion. Ces machines ne faisaient plus seulement des calculs, elles allaient révolutionner le monde de l’entreprise et de l’administration en apportant des outils entièrement nouveaux. L’introduction d’un ordinateur aujourd’hui ne permet pas seulement de travailler plus vite, mais de travailler, de s’organiser autrement. L’informatique fait partie de la vie quotidienne de chacun, que ce soit dans ses activités privées ou ses activités professionnelles. La RATP se sert de nombreux ordinateurs pour des applications très diverses : l’information magnétique sur la bande du ticket est lue puis transmise à un ordinateur qui la vérifie et ouvre le portillon. Les rames sont pilotées par des ordinateurs qui freinent en fonction des feux et qui gardent une vitesse constante aux rames. Les systèmes de réservation de la SNCF ou dans les avions se font à l’aide de nombreux ordinateurs. L’administration des impôts et de la sécurité sociale ne peuvent plus se passer de l’informatique. Les machines à laver sont pilotées par un micro processeur, en bref, on en trouve partout (voitures, montres, etc...). Et ce n’est rien quand on songe maintenant à la place prépondérante qu’a pris la Bureautique dans toutes sortes de métier, toutes ces utilisations n’ayant qu’un seul but : simplifier et alléger les tâches administratives.

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Ce cours a pour but de poser les premiers jalons permettant de comprendre les principes fondamentaux qui régissent le fonctionnement des ordinateurs. Son but n’est pas seulement de décrire les aspects matériels de l’informatique, mais, à travers leur présentation, de montrer comment les matériels fonctionnent et pourquoi le système d'exploitation est indispensable aux utilisateurs d'un ordinateur.

CONSTITUTION D’UN SYSTEME INFORMATIQUE D'après John Von Neumann, un système informatique comporte toujours les caractéristiques suivantes : - au moins une unité de traitement qui réalise des opérations sur les données (processeur), - au moins une unité de stockage qui mémorise l'information, - au moins une unité d'entrée, - au moins une unité de sortie. Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

MODELE DE VON NEUMANN

Unité d'entrée

Unité de sortie

Unité de traitement

Unité de stockage

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Si l’on prend l'exemple d'un P.C., on peut définir ce qui suit :

Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

EXEMPLE D'UN PC Supports de stockage

Périphériques de sortie Ecran

Imprimante

Disquette

Microprocesseur

Mémoire

Clavier

Souris

Périphériques d'entrée ESAT/DMSI/Cours Architecture

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Disque dur

Unité centrale

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L’INFORMATION, PREMIER BESOIN D'UN ORDINATEUR Les algorithmes constituent le fondement de l’informatique, toutefois, il faut aussi expliquer pourquoi et comment ils permettent à un système informatique de fonctionner. Il faut donc présenter les matériels qui permettent d’automatiser un processus. Nous verrons par la suite que les matériels utilisés en informatique ont des fonctions naturelles très proche de l’homme. En outre, nous étudierons de façon sommaire comment l’information est représentée dans un ordinateur.

LES ENTREES-SORTIES

Il faut d’abord alimenter le travail de l’ordinateur. Dans l’exemple précédent, la secrétaire lit d’abord la carte de visite : elle doit acquérir l’information nécessaire à son travail. C’est une opération d’entrée. A l’inverse, quand elle dépose la feuille qu’elle a remplie, elle restitue l’information. Elle effectue une opération de sortie. Ces opérations se font à l’aide de matériels que l’on appelle périphériques. Nous décrirons plus loin les différents périphériques qui permettent de réaliser la liaison entre l’homme et la machine. On peut d’ores et déjà définir deux grandes catégories de périphériques : - les premiers permettent simplement d’effectuer des opérations d’entrée/sortie comme celles décrites précédemment, - les seconds jouent, en plus du rôle d’entrée / sortie, le rôle de mémoire de masse. En effet, ils peuvent supporter de grandes masses d’informations généralement organisées sous forme de fichiers. Le bac dans lequel se trouvent les fiches des clients joue le rôle de la mémoire de masse. Ce fichier constitue une partie du capital en informations de l’entreprise.

LE TRAITEMENT ET LA MEMOIRE

Dans un ordinateur, la mémoire centrale joue le rôle de mémoire de travail immédiate. Elle contient, à un moment donné, les entrées, les sorties et le programme ( suite des instructions à exécuter ). Définition : La mémoire est un dispositif capable de stocker des informations accessibles n'importe quand par la machine. Toutefois, le fait de posséder les informations ne suffit pas. Il faut pouvoir réaliser des opérations de recopie, de comparaison et de calcul. Les deux dernières opérations sont réalisées dans un ordinateur par l’ Unité Arithmétique et Logique ( UAL ). Entre la mémoire centrale et L’UAL se trouvent les organes de commande, ils permettent au programme résidant en mémoire centrale de s’exécuter tel qu’il a été écrit. Les périphériques, l’UAL, la mémoire centrale et les organes de commandes sont reliés par des bus. Ce sont des lignes de communication permettant le transfert d’informations d’un organe à un autre. On utilise le terme d’unité centrale pour regrouper l’UAL, la mémoire centrale et les organes de commande.

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LES INSTRUCTIONS

Dans cette présentation, outre les matériels et les organes dont les fonctions viennent d’être précisées, plusieurs types d’opérations peuvent être utilisées. Elles correspondent à des instructions que la machine est capable d’exécuter : - les instructions d’entrée / sortie - les instructions de transfert (recopie) - les instructions de calcul arithmétique (addition, multiplication ....) - les instructions de calcul logique (comparaisons et opérations logiques) Tout traitement automatique d’informations requiert des organes remplissant les fonctions décrites ci-dessus. Nous pouvons maintenant établir un premier plan de notre ordinateur : Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

STRUCTURE SOMMAIRE D'UN ORDINATEUR P é r i p h é r i q u e

P é r i p h é r i q u e

P é r i p h é r i q u e

1

2

3

Périphériques

U A L

BUS

O R G A N E S D E C O M M A N D E

MEMOIRE CENTRALE

Unité Centrale

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Dans la suite du cours, le fonctionnement d’un ordinateur sera présenté à l’aide d’une machine fictive permettant d’étudier les principes de fonctionnement de la plupart des machines actuelles. Ensuite, les principaux périphériques seront décrits.

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LA REPRESENTATION DE L’INFORMATION

Afin de donner des notions simples en matière de représentation de l’information, seuls seront abordés ici les grands principes. Ainsi, les nombres négatifs ou décimaux, les opérations autres que l’addition ne seront pas traités. Toute l’information traitée par les machines dont on dispose actuellement est codée sous forme binaire. L’information est traitée par quantité de taille fixe, appelée MOTS. Ces mots se composent d’un certain nombre de chiffres binaires (des 0 et des 1 ) appelés BITS (contraction de BInary digiT). Le nombre de Bits qui composent les mots est variable selon les types de machines. On appelle OCTET un ensemble de 8 chiffres binaires. C’est souvent la plus petite quantité d’information que l’on puisse manipuler. C’est pourquoi on mesure couramment la longueur des mots en octets. Par exemple, un mot de 16 bits est composé de 2 octets. De plus, on a l’habitude de numéroter les bits d’un mot de droite à gauche en commençant par 0 : 0

0

0

0

1

0

1

0

7

6

5

4

3

2

1

0

Dans cet exemple, le contenu du mot représente le nombre entier 10 en système binaire.

L'ARCHITECTURE D'UN ORDINATEUR

Comme nous l’avons vu en fin de chapitre un, il y a trois organes essentiels dans l’unité centrale : l’unité arithmétique et logique, la mémoire centrale, les organes de commande. Ces organes sont reliés par un ou plusieurs bus. Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

ORGANES PRINCIPAUX Microprocesseur

U A L

O R G A N E S D E C O M M A N D E

MEMOIRE CENTRALE

BUS ESAT/DMSI/Cours Architecture

Unité Centrale

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LA MEMOIRE CENTRALE La mémoire centrale est, en général, constituée d’un ensemble fini de mots de longueur fixe. La taille d’un mot est définie par le constructeur en fonction des caractéristiques qu’il souhaite donner à la machine. Les micro ordinateurs actuels travaillent sur des mots de huit, seize, trente deux voire soixante quatre bits. Il faut que la mémoire centrale soit à accès direct, c’est à dire qu’il soit possible d’accéder à un mot en donnant son emplacement. De ce fait, les mots sont repérés par leur numéro d’ordre que l’on appelle adresse (@). Le premier mot a pour adresse 0, le second 1 et ainsi de suite. Le nombre de mots de la mémoire centrale définit sa capacité (taille). Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

LA MEMOIRE CENTRALE Ensemble fini de mots de longueur fixe

ADRESSES

0

1101110010101100

1

1001001010111100

2

1101010010101111

3

1101110111111100

4

1101001011101100

5

1001110010101101

6

1101111100101101

MOTS de 16 bits

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Les mémoires peuvent être de grandes dimensions. On utilise, pour caractériser leurs tailles ou capacités, les unités suivantes : - Le bit est l’unité de stockage élémentaire (0 ou 1). Un bit correspond à un transistor capable de distinguer deux états. Un bit code deux informations, l’une correspond à 0, l’autre à 1. Avec 2 éléments binaires, on peut coder 2 x 2 = 4 informations avec les codes : 00, 01, 10, 11. Avec 3 bits on a 23 = 2x2x2 = 8 codes différents. Avec n bits, on a 2n codes. - L’octet est en général une association de 8 bits : 1 Octet = 8 bits. L’octet fournit 28 = 256 codes. Capacités : 1 Ko = 1024 Octets = 210 octets # 1000 octets 2 Ko = 2 x 1024 octets = 2028 octets 1 Mo = 1024 Ko = 1,048576 Millions d'octets = 220 octets 1 Go = 230 octets (Go : giga octet) 1 To = 240 octets (To : tera octet) Exemple : dire «une machine X possède une mémoire centrale de 64 k mots » n’est pas suffisant. Pour être capable de caractériser vraiment cette machine il fait savoir quel est le format (la taille) du mot (pour la machine X, 32 bits c’est à dire 4 octets) cela signifie que la mémoire centrale à une taille de 256 Ko (256 000 caractères). Cette unité de mesure est plus parlante on cherchera toujours à y revenir. 8

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L'UNITE ARITHMETIQUE ET LOGIQUE L’UAL (ALU en anglais) permet d’effectuer : - les opérations mathématiques traditionnelles. Toute UAL comporte au moins un additionneur et quasiment toutes sont équipées d’une unité de calcul en virgule flottante (FPU : Floating Point Unit) beaucoup plus rapide et permettant des calculs plus précis. - les opérations logiques telles que OR, NOR, XOR, AND, ... - les comparaisons de deux nombres ou test. - les transferts de données. - ... En dehors de l’unité de calcul proprement dite, on trouve dans l’UAL divers composants : registres indicateurs, registres accumulateurs, registres de stockage, ...

Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

L'UNITE ARITHMETIQUE ET LOGIQUE Circuit de Calcul

Mot Interne

+

ADD

BUS

A C C U M U L A T E U R

DECODEUR de Fonction REGISTRE

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L’unité arithmétique et logique est un ensemble de circuits d’addition, de multiplication, de soustraction, d’opérations logiques ... munis chacun d’un mot interne de même format que ceux de la mémoire centrale. La machine qui nous servira de modèle n’aura qu’un nombre restreint de circuits de calcul. Chacun sera donc repéré par l’adresse d’un mot interne de l’UAL qui lui sera propre, et, pour accéder à un circuit de calcul, il suffira d’accéder au mot de ce circuit. Il suffit alors de réaliser un sélecteur d’adresses pour cet ensemble de mots. On l’appellera un décodeur de fonctions. Pour simplifier le propos et par choix de codification, au lieu de repérer un circuit de calcul par un numéro d’ordre, on se servira d’un mnémonique (ADD, etc ...). De plus, chacun des circuits de calcul est relié à un mot, ayant la même taille que les mots de la mémoire centrale ; on appelle ce mot l’accumulateur.

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Le schéma suivant reprend ces notions : Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

L'UNITE ARITHMETIQUE ET LOGIQUE A C C U M U L A T E U R

Circuit de Calcul

Mot Interne

+

ADD DECODEUR de Fonction

BUS

REGISTRE ESAT/DMSI/Cours Architecture

Un circuit de calcul comme l’addition fonctionne de la manière suivante : si une donnée est déjà inscrite dans l’accumulateur, au moment où une donnée est écrite dans le mot interne, le circuit d’addition effectue le calcul et range le résultat dans l’accumulateur en effaçant l’ancienne valeur. Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

L'UNITE ARITHMETIQUE ET LOGIQUE

Mot Interne

Circuit de Calcul

Mot Interne

Circuit de Calcul

5 12

17

+

12

DECODEUR

+

DECODEUR

BUS

BUS ADD

SOUS

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L’ensemble de circuits arithmétiques fonctionne sur ce principe.

10

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LES MICROPROCESSEURS Dans la puce d’un micro processeur, on intègre des milliers de transistor sur quelques dizaines de millimètres carrés. Le micro processeur réalise des opérations arithmétiques et logiques assurant ainsi les fonctions de l’UAL et de l’unité de commande. Certaines fonctions logicielles sont directement implantées sur ses circuits. Le fait que seules quelques grandes familles soient utilisées dans les micro ordinateurs a permis une certaine standardisation des matériels et l’apparition d’outils logiciels compatibles (système d’exploitation, compilateurs et interpréteurs, progiciels).

L'UNITE DE COMMANDE Un ordinateur, petit ou gros , dispose des organes déjà présentés. Il s’agit maintenant de préciser ceux qui constituent l’unité de commande. le sélecteur d’adresse La mémoire centrale est constituée de mots distincts, tous de même taille. Il est nécessaire d’accéder directement à chacun d’entre eux à partir d’un point d’entrée unique. Supposons que la mémoire centrale soit très petite (8 mots). Pour accéder à un de ces mots il faut concevoir un système d’aiguillage permettant d’y accéder à partir d’une voie unique. Le schéma suivant montre comment un tel système peut être réalisé si l’on ne dispose que d’aiguillages à deux positions : Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

LE REGISTRE D'ADRESSE MEMOIRE C'est le point d'entrée unique de la mémoire centrale.

0 1

0

1

0

POUR ADRESSER :

8 MOTS 64K MOTS

0

11111011

000

0

1 0

11010000

001

1

10000011

010

2

1 0

00110011

011

3

01010011

100

4

1 0

11010011

101

5

11110011

110

6

1

01010111

111

7

1

REGISTRE DE 3 BITS REGISTRE DE 16 BITS

Mémoire

Registre d'adresses

1

0

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1

Adresses

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Il faut trois niveaux pour fabriquer ce système. On désigne la position haute de chaque aiguillage par 0 et la position basse par 1. On constate alors que la suite des trois positions binaires, qui repère la position des trois niveaux, fournit une description exacte du chemin à suivre pour aller à une case. Un sélecteur d’adresse fonctionne suivant le même principe : les aiguillages correspondent à des portes que l’on peut commander en série à partir d’impulsions. Dès que l’on aura inscrit dans le registre l’identification du mot mémoire auquel on veut avoir accès, le sélecteur d’adresse sera positionné de telle sorte que le chemin accès à ce mot soit ouvert. L’identification du mot de la mémoire s’appelle l’adresse. C’est en fait le numéro d’ordre du mot dans la mémoire centrale. Le sélecteur s’appelle le registre d’adresse mémoire. Prenons une mémoire centrale de 64 K mots, on sait qu’il faut un registre de format 16 car 64 = 26 et 64 K = 26 X 210=216. le registre de données mémoire Le point d’accès unique à la mémoire centrale est connecté à un mot de même format que les mots de la mémoire centrale. Ce mot, appelé registre de données mémoire (RDM), permet de faire attendre une valeur avant de déclencher une opération de lecture/écriture dans la mémoire centrale. Le schéma suivant représente la mémoire centrale avec le sélecteur d’adresses et les deux registres RDM et RAM : Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

LE REGISTRE DE DONNEES MEMOIRE RAM R E G I S T R E

D' A D R E S S E M E M O I R E

Point de sortie unique de la mémoire centrale 0

1011101010111100

1

1001001010111100

2

1101010010101111

3

1101110111111100

4

1101001011101100

5

1001110010101101

6

1101111100101101

MEMOIRE CENTRALE ESAT/DMSI/Cours Architecture

12

RDM

D E

R E G I S T R E

D O N N E E S M E M O I R E

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le compteur ordinal Avant de pouvoir connaître le contenu d’une instruction il faut aller la chercher en mémoire centrale. C’est le rôle d’un registre particulier, le compteur ordinal , dont le contenu désigne l’adresse de l’instruction à exécuter avant de pouvoir la lire en mémoire centrale. On remarquera que le format du compteur ordinal doit être le même que celui du registre du sélecteur d’adresse, le registre d’adresse mémoire. le registre d'instruction Pour réaliser une addition, il faut disposer du code ADD et de l’adresse du mot de la mémoire centrale que l’on veut additionner. Une instruction machine sera donc, au moins, constituée du code opération et d’une adresse d’un mot de la mémoire centrale, car le programme est rangé en mémoire centrale. Une instruction machine a donc, en principe, un format égal à ceux des mots de la mémoire centrale comme le représente le schéma suivant :

Code Opération

Adresse d'un mot de la mémoire

De la même façon que le nombre de mots de la mémoire définit précisément le format de l’adresse, le nombre de circuits de l’UAL définit le format du code opération (pour sa valeur réelle en binaire). Le constructeur d’un ordinateur devrait donc respecter le formule suivante : format du code opération + format de l’adresse = format d’un mot de la mémoire centrale On peut en déduire que plus le format des mots de la mémoire centrale est grand, plus il peut y avoir de circuits dans l’UAL et, surtout, plus la capacité de la mémoire centrale peut être grande. Si le contenu du compteur ordinal permet de pointer sur l’instruction à exécuter et de lancer l’opération de lecture qui permettra de la récupérer dans le registre de données mémoire, il faut ensuite la décomposer en deux parties : le code opération et l’adresse du mot de la mémoire centrale sur laquelle elle s’effectuera. Cette opération de découpage de l’instruction se fait dans un registre particulier, le registre d’instruction. Il a le même format que les mots de la mémoire centrale et est conçu de telle sorte que l’on puisse lire de façon séparée la partie code opération et la partie adresse.

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SYNTHESE Nous pouvons, à présent, détailler le schéma de notre machine fictive : Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

RI

UAL

Mot Interne

Circuit de Calcul

12

+

A C C U M U L A T E U R

C O

C O D E

O P E R A T I O N A D R E S S E

DECODEUR de FONCTIONS

ADD

RDM

RAM D ' A D RR EE GS I S SE T RM EE M O I R E

0

101110101011100

1

100100101011100

2

1101010010101111

3

1101110111111100

4

1101001011101100

5

1001110010101101

6

1101111100101101

MEMOIRE CENTRALE

D E R E G I S T R E

D O N N E E S M E M O I R E

BUS ESAT/DMSI/Cours Architecture

LES MEMOIRES

Il existe globalement deux types de mémoires : les mémoires mortes ROM, et les mémoires vives, les RAM.

LA RAM (Random Acces Memory) C’est pour ainsi dire la véritable mémoire centrale. Elle fonctionne comme celle de l’homme. Elle mémorise seulement ce dont le microprocesseur a besoin immédiatement. Elle est volatile et d’accès très rapide. Quelques caractéristiques : permet la lecture et l’écriture, adressable octet par octet, volatile, capacité limitée mais extensible, temps d’accès environ 60 ns (SIMM EDO) ou 12 ns (DIMM). La mémoire centrale est de type DRAM (Dynamic RAM). Elle utilise un condensateur de stockage par bit. Cependant, les condensateurs ayant des fuites, il faut rafraîchir la RAM périodiquement. Pendant ces phases de rafraîchissement, très longues à l’échelle des fréquences de travail des processeurs, la RAM est indisponible ce qui entraîne un accroissement des temps d’accès (c.f. plus loin mémoires cache).

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LA ROM (Read Only Memory) C’est une fausse RAM. Le constructeur y inscrit définitivement un programme qui est toujours exécuté dès le lancement de la machine, et ce indépendamment de la volonté de l’utilisateur. Cette mémoire est en quelque sorte gravée. Elle contient également des petits programmes nécessaires à la réalisation d’échanges entre le cœur de la machine et les périphériques. Le contenu de la ROM est connu sous le nom de BIOS (Basic Input Output System). La ROM est accessible par le microprocesseur de la même manière que la RAM ; la différence vient du fait qu’elle ne perd pas son contenu lorsque l’on éteint la machine. Quelques caractéristiques : lecture seule, adressable octet par octet, non volatile, capacité très limitée.

D'AUTRES MEMOIRES PROM (programmable read only memory) : mémoire dont le contenu est programmable une seule fois par l’utilisateur. L’utilisation de ces mémoires est réservée à des applications nécessitant une faible production pour laquelle l’utilisation de ROM aurait été trop coûteuse. EPROM (erasable programmable read only memory) : comme les précédentes, mémoires programmables par l’utilisateur. Toutefois, il est possible d’effacer ces mémoires en exposant le boîtier à un rayonnement ultraviolet, ce qui a pour effet de supprimer les charges. Ces mémoires sont plus particulièrement utilisées pendant les phases de mise au point en raison de la facilité de correction des erreurs. EEPROM (electricaly erasable programmable read only memory) : mémoires identiques aux EPROM. La différence réside dans la technique d’effacement : ce dernier est effectué en appliquant des tensions plus élevées que celles utilisées pour la lecture ou l’écriture. Mémoires cache : les mémoires cache sont de type SRAM (Static RAM) ; elles ne requièrent pas de rafraîchissement : l’information est stockée en la faisant circuler en circuit fermé, elle « s’auto rafraîchit » et est donc toujours disponible en accès. Ce sont les mémoires les plus chères. L’emploi de ces mémoires est combiné avec des stratégies de stockage de données par anticipation (algorithmes). Cache interne ou de premier niveau : mémoire de petite taille (8 à 64 Ko) très rapide (6 ns) placée dans le processeur afin d’éviter à ce dernier des temps d’attente trop longs pour les accès mémoire. Cache externe ou de deuxième niveau : compte tenu de la faible taille du cache interne, on rajoute au processeur une mémoire cache externe de plus grande capacité (128 à 512 Ko ou plus), moins rapide (8 à 10 ns) que le cache interne mais plus rapide que la mémoire conventionnelle. Mémoire vidéo : C’est dans cette mémoire que sont écrites les données qui doivent s’afficher à l’écran. Mémoire CMOS : C’est une mémoire de petite taille, contenue dans un composant spécifique, alimenté par une pile ou batterie. Elle contient des informations qu’il est impératif de conserver d’une cession de travail à l’autre (heure système, paramètres de configuration des matériels, etc.). Son contenu est modifié par un programme de la ROM, le Setup. Les CMOS récentes sont des Flash EPROM : sorte d’EPROM dont le contenu peut être modifié par l’utilisateur grâce à un logiciel et se conserve grâce à une petite pile ou batterie (selon les machines).

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LES PERIPHERIQUES

Un périphérique est un organe complémentaire de l’unité centrale destiné à fonctionner en relation avec celle-ci pour permettre le stockage, l’introduction de données et de programmes, la sortie de résultats ou encore pour étendre ses possibilités. On distinguera deux types de périphériques : - les périphériques d’entrée-sortie destinés à permettre les échanges homme / machine ou environnement / machine. - les périphériques de stockage qui servent comme stockages auxiliaires ou comme stockage de masse.

LES PERIPHERIQUES D'ENTREE-SORTIE les claviers Un clavier est un ensemble de contacts organisés matriciellement. Un programme explore ces contacts pour détecter une fermeture. La position du contact est transformée en code caractère qui est mis en mémoire.

les écrans Avec le clavier, l’écran est le périphérique d’entrée / sortie le plus utilisé et le plus connu. Constitué d’un tube cathodique ou d’une matrice de cristaux liquides, de formes et de dimensions très variables, il peut fonctionner en mode alphanumérique, semi-graphique ou graphique. Les écrans alphanumériques (terminaux) ne permettent que de représenter du texte en utilisant le principe matriciel, on définit dans ce cas le mode d’affichage en caractères par ligne et en nombre de lignes (ex : 80 car. par ligne sur 24 lignes, on parle aussi de colonnes). Lorsqu’ils sont graphiques ou semi-graphiques, ils permettent de représenter des points de telle sorte qu’il soit permis de tracer des courbes, des surface ou même des volumes. La dimension d’un écran correspond à la diagonale de l'aire d'affichage exprimée en pouce. La taille du point (pixel) est la caractéristique fondamentale car il faut afficher chaque point avec stabilité. La taille maximum acceptable d'un point est obtenue quand le diamètre du point est égal à la distance qui sépare deux points consécutifs. 16

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Pour les écrans monochromes le problème est facilement résolu. Pour les écrans couleur, chaque point est en fait formé de trois points correspondant aux trois couleurs fondamentales. La convergence des trois rayons ne pouvant être parfaite, on considérera comme point le cercle incluant ces trois points élémentaires. Le diamètre de ce cercle, appelé pitch ou dot pitch, doit être au maximum égal à la distance séparant deux points virtuellement adressables. Dans la réalité, des effets de bord subsistent et les superpositions résultantes donnent un effet de flou.

Pixel Pitch

Matrice de pixels

La définition d’un écran est en fait double. La définition technologique fait référence à la tache lumineuse élémentaire. On parle alors de résolution, c-à-d le nombre de points affichables dans la largeur et le nombre de points affichables dans la hauteur de l'écran. La définition informatique s’attache au nombre maximum de points adressables de l'écran, ce nombre étant directement lié à la taille de la mémoire vidéo et au mode d'affichage (couleur ou monochrome). Le tableau qui suit donne une idée des résolutions supportables par les écrans en fonction de leur taille. Les résolutions en italique gras sont les résolutions les mieux adaptées. 15 POUCES 640 X 480 800 X 600 1024 X 768

17 POUCES 640 X 480 800 X 600 1024 X 768 1280 X 1024

19 POUCES 640 X 480 800 X 600 1024 X 768 1280 X 1024 1600 X 1200 1800 X 1440

21 POUCES 640 X 480 800 X 600 1024 X 768 1280 X 1024 1600 X 1200 1800 X 1440

La fréquence horizontale est la fréquence en Khz du signal analogique vidéo, elle correspond en fait à la vitesse à laquelle va s'afficher une ligne de pixels. Plus la résolution est importante, plus la fréquence horizontale doit être élevée. Les moniteurs multi-fréquences permettent cela. L’image se forme par balayages successifs de toute la surface de l’écran. La fréquence verticale dite de rafraîchissement est la fréquence à laquelle l’image est reconstituée. Une fréquence de balayage de 50 Hz est suffisante pour un téléviseur. Pour un moniteur, un fréquence de 60 ou 72 Hz donne un résultat satisfaisant.

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L’entrelacement est un artifice utilisé en télévision qui consiste à afficher alternativement les lignes paires puis les lignes impaires. Si, pour des images animées, l'inertie (rémanence) de l'écran permet à l'œil de reconstituer l'image, l'image informatique supporte difficilement cette technique (instabilité). La création du signal vidéo par le contrôleur se fait à partir d'informations qui sont stockées dans une mémoire spécifique : la mémoire vidéo. Physiquement, cette mémoire peut être soit un sous-ensemble de la mémoire centrale de la machine soit une mémoire spécifique à la carte contrôleur. La taille de la mémoire vidéo détermine directement la résolution maximale possible. Si l'écran était monochrome, un pixel ne pouvant être que noir ou blanc, 1 bit suffirait pour coder l'allumage ou l'extinction du pixel correspondant. Dans le cas d'un écran en 256 niveaux de gris ou 256 couleurs, il faut coder 256 valeurs différentes soit 28 valeurs. Pour afficher un pixel, il faut donc 8 bits soit un octet. On peut alors exprimer la taille T en octets (octet à 8 bits) de la mémoire vidéo nécessaire pour une résolution et une palette donnée par la formule : T = ( nb_pixel_largeur x nb_pixel_hauteur x ( ln ( nb_couleurs ) / ln ( 2 ) ) ) / 8 On obtient, arrondi en taille mémoire, le tableau suivant : COULEURS RESOLUTIONS 640 X 480 800 X 600 1024 X 768 1280 X 1024 1600 X 1200 1800 X 1440

16 couleurs 4 bits

256 couleurs 8 bits

65000 couleurs 16 bits

16,7 M de couleurs 24 bits

512 Ko 512 Ko 1 Mo 1 Mo 2 Mo 2 Mo

512 Ko 1 Mo 1 Mo 2 Mo 2 Mo 4 Mo

1 Mo 2 Mo 2 Mo 4 Mo 4 Mo 8 Mo

2 Mo 2 Mo 4 Mo 4 Mo 8 Mo 8 Mo

les imprimantes Destinées à produire du papier, à générer des listings ou autres les imprimantes correspondent à un type de périphérique dont on peut difficilement se passer. Dans l’ordre chronologique on distingue : - les imprimantes matricielles ou à impact : à aiguilles, à boule, à marguerite, à chaîne. - les tables traçantes. - les imprimantes thermiques : à papier thermo-sensible, à sublimation. - les imprimantes à encre : jet et bulle. - les imprimantes laser. d’autres périphériques d’entrée / sortie Les claviers, écrans et imprimantes sont des périphériques incontournables. Il existe, par ailleurs, tout un éventail de périphériques permettant d’étendre les possibilités de la machine : - des périphériques de pointage :souris, boules, tablettes graphiques. - des périphériques d’acquisition et de restitution du son : microphone, haut-parleur, tuner F.M. - des périphériques d’acquisition et de restitution d’image : scanner, appareil photo. - des périphériques d’acquisition et de restitution vidéo : caméra, tuner T.V. - des périphériques de télécommunication : réseau, fax, téléphone. 18

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LES PERIPHERIQUES DE STOCKAGE Les périphériques de stockage servent à supporter des données, des textes et des programmes soit pour les archiver durant un laps de temps préétabli, soit pour les stocker de façon transitoire de telle sorte que l’ordinateur puisse y faire appel pour un traitement à un instant donné. On dit souvent que les supports de périphérique de stockage sont des mémoires de masse dans la mesure où ils peuvent contenir une très grande quantité d’informations alors que la mémoire centrale d’un ordinateur a une capacité plus restreinte. En fonction de leurs organisations physiques, ils jouent des rôles aux spécialisations croissantes. On utilise le plus souvent la bande magnétique pour des archivages provisoires ou durables (sauvegardes) ou le disque optique pour l’archivage définitif, alors que le disque magnétique est un support pour tous les traitements interactifs ou conversationnels dans lequel l’utilisateur veut avoir un accès immédiat aux données. les supports magnétiques L’envoi d’un courant dans le bobinage de la tête de lecture - écriture crée un champ magnétique à la pointe de l’électro-aimant, ce qui se traduit par la création d’un champ magnétique permanent sur le support. Comme il existe deux sortes d’orientation pour le champ magnétique, on peut les faire correspondre avec les deux valeurs de codification 0 ou 1. Pour lire les données sur le support, il faut que celui ci se déplace à vitesse constante de telle sorte que le champ magnétique présent sur le support crée une variation de flux magnétique à la pointe de l’électro-aimant, ce qui provoque un courant électrique dans le bobinage de la tête de lecture écriture.

Oxyde

Support

les bandes magnétiques On distinguera deux grands types de bandes magnétiques, basé sur leur conditionnement : les bandes sur bobine et les bandes en cassette. Ces bandes magnétiques sont semblables à celles dont on dispose pour des magnétophones de haute fidélité. Le support d’une bande magnétique est constituée de mylar de longueur et largeur variable, recouvert d’une couche d’oxyde d’épaisseur comprise entre 50 et 100 microns. La bande est divisée en pistes ou canaux de façon à encoder un caractère dans une largeur élémentaire de bande. La tête de lecture/écriture comporte autant d’électro-aimants accolés qu’il y a de canaux sur la bande.

Famille DEROULEUR • Bande amovible, • 7, 9 ou 18 pistes, • Principe de codage identique aux streamers. 19

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Famille STREAMER • Bande non amovible, • 4 à 32 pistes, • Enregistrement séquentiel des bits en parallèle sur plusieurs pistes. La densité d’enregistrement se mesure en nombre de caractères au pouce (bit per inch bpi). L’enregistrement sur une bande magnétique se fait par blocs, appelés aussi enregistrements physiques séparés par des espaces interblocs. La plupart des enregistreurs - lecteurs possèdent une double tête de lecture / écriture de façon à relire immédiatement après l’écriture pour pouvoir réaliser des vérifications. La lecture peut, en général, se faire dans les deux sens, ce qui n’est pas le cas de l’écriture. On ne modifie jamais une bande, on ne peut ni rajouter ni supprimer, ni modifier un enregistrement : lorsqu’il faut mettre un fichier à jour sur une bande, on doit le recopier avec les modifications sur une autre bande. La bande est un support physiquement séquentiel, il peut donc falloir plusieurs minutes pour retrouver un bloc situé à l’extrémité opposée. C’est un support relativement lent et qui ne convient pas à des accès rapides, la recherche ne pouvant se faire que séquentiellement. Pour la quantité de données qu’elle peut contenir, la bande magnétique est un support de faible coût. Elle sert principalement pour archiver des données ou des programmes d’utilisation rare. les unités de disques magnétiques Depuis 1955, de nombreuses techniques ont été utilisés. On trouve : - les disques durs à têtes fixes, - les disques fixes à têtes mobiles, - les disques à cartouches avec plateaux fixes et têtes mobiles, - les disques amovibles, - les disques flexibles ou souples. Le disque magnétique est constitué d’un support rigide ou souple recouvert d’une couche magnétique. Chaque face peut être utilisée. Les enregistrements sont réalisés sur des pistes concentriques. Les disques rigides fixes ou amovibles peuvent comprendre un ou plusieurs plateaux empilés sur un même axe. La capacité d’un disque est fonction de trois critères : - la densité de bits par unité de longueur (bits par pouce BPI Bits per inch), - la densité de pistes par unité de longueur (pistes par pouce ou TPI pour track per inch), - le nombre de pistes par cylindre (le nombre de plateaux). Elle va de quelques Ko pour un disque souple à plusieurs To (Tera Octets) pour des disques durs de gros systèmes : - 1 Ko = 210 octets = 1024 octets. - 1 Mo = 210 Ko = 220 octets. - 1 Go = 210 Mo = 220 Ko = 230 octets. 20

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- 1 To = 210 Go = 220 Mo = 240 octets. les disques souples (disquettes) Les disques souples sont amovibles. Le peigne de lecture - écriture se réduit à deux têtes pour les unités double face et un peigne pour les simples faces.

Disquette 5.25"

Disquette 3.5"

Capacités : Disquettes 5.25 : - 360 Ko (40 pistes, 9 secteurs) - 1,2 Mo (80 pistes, 15 secteurs) Disquettes 3.5 : - 720 Ko (80 pistes, 9 secteurs) - 1,44 Mo (80 pistes, 18 secteurs) Disquette ZIP : - 65 Mo à 100 Mo. les disques durs En technologie traditionnelle : Pour les disques rigides l’unité de lecture est constituée d’un logique de commande, d’un moteur d’entraînement, et d’un peigne de lecture - écriture comprenant une tête de lecture - écriture par face utile de chaque plateau.

En technologie WINCHESTER : L’unité de lecture - écriture ne comprend que la logique de commande et le moteur d’entraînement. L’ensemble des têtes de lecture - écriture est solidaire des plateaux au sein d’un module fermé, étanche et maintenu en surpression pour être à l’abri. Chaque face de chaque plateau est recouverte d’un film de plastique extrêmement mince et liquide qui joue le rôle de lubrifiant et qui facilite le décollage et l’atterrissage des têtes lorsque le plateau se met à tourner (3600 t/mn) ou lorsqu’il s’arrête. A l’arrêt, les têtes reposent sur une zone ou aucune donnée n’est enregistrée (landing zone).

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Bras de lecture

Plateaux du disque

Le disque magnétique est un support à accès direct dans la mesure où dans le temps d’une rotation du disque il est possible d’avoir accès à n’importe quel emplacement pour y lire ou écrire les données. Il joue ainsi un rôle privilégié d’aide à la mémoire centrale qui ne peut contenir d’aussi grandes masses d’information : il sert donc de mémoire dite « auxiliaire ». Il faut distinguer l’organisation physique des disques de leur organisation logique. Sur les disques durs (rigides) l’accès aux données est organisée de deux façons différentes: Soit les pistes sont découpées en secteurs repérables par leur adresse (n° plateau, n° face, n° secteur ) ce qui permet d’avoir un accès direct à l’information élémentaire contenue dans le secteur. Soit l’ensemble du disque est organisé par cylindre, lu en bloc, et correspondant à un numéro de piste puisque le peigne des têtes permet de lire ou d’écrire sur toutes les pistes portant le même numéro sur chaque face de chaque plateau simultanément. Le cylindre ainsi lu est transféré en mémoire centrale où les données recherchées peuvent y être extraites plus rapidement que dans la méthode précédente. Pour réaliser ces organisations logiques on effectue une opération de formatage physique, qui consiste à découper la disquette en pistes et secteurs. STRUCTURE D’UNE DISQUETTE OU DISQUE DUR (sur un disque dur, les pistes s'appellent cylindres)

secteur 1

secteur 2

piste 0

piste 1 22

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les supports optiques : principes de fonctionnement

Structure et Fonctionnement des Ordinateurs

Emission Laser

LES DISQUES OPTIQUES

Prisme

Photodétecteur Rayon

Principe de fonctionnement

Cuvette

ESAT/DMSI/Cours Architecture

Le disque optique comprend sur sa couche métallique un certain nombre de cuvettes "creusées" au laser. Ces cuvettes sont placées sur une piste unique, continue, qui se poursuit en spirale vers le centre du disque. Etant donné que la densité de l'information doit être constante pour conserver le même débit, la vitesse de rotation du lecteur doit être variable pour respecter une vitesse linéaire constante. Pour ce qui est de l’optique, la tête est composée de deux parties : - l'une qui émet le faisceau laser, - l'autre qui reçoit le rayon après qu'il ait frappé le disque. C'est à un photodétecteur que revient la tâche de décortiquer l'information. Pour éviter que le faisceau ne revienne sur la tête émettrice, un prisme est chargé de dévier le rayon vers le photo détecteur.

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Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les trous ne correspondent pas à l'un des deux états binaires reconnus en informatique. C'est le passage du fond d'une cuvette à un "pic" qui produit l'information. Ainsi, c'est juste lorsque la tête de lecture passe en surplomb d'un bord de cuvette que l'information passe à "1", le reste du temps, la valeur est à "0". Au bout d'un certain nombre d'intervalles de temps, par exemple 8 ou 16, la succession des valeurs binaires forme un nombre. Concrètement, lorsque le faisceau atteint le fond d'une cuvette, le rayon est concentré vers le photo détecteur. A l'inverse, au passage au sommet d'un pic, le faisceau est plus largement diffusé. C'est le changement d'intensité lumineuse sur le détecteur qui génère l'information.

LE SYSTEME D'EXPLOITATION GENERALITES observation pratique. Démarrons un P.C. sans disque dur. Après quelques tests, la machine demande d'insérer une disquette ("disquette système"). Sans cette disquette, le P.C. reste bloqué, il ne sait pas dialoguer avec l'utilisateur. Il manque le système d'exploitation qui est nécessaire au fonctionnement d'un ordinateur.

CHARGEMENT DU SYSTEME D'EXPLOITATION Cette opération est appelée "boot strap" (chausse-pied) ou bien "boot". Sur certaines machines, le système est entièrement contenu en ROM et s'initialise dès la mise sous tension. Sur les autres, en particulier sur les P.C., seule une toute petite partie est présente en ROM (appelée le BIOS). Le BIOS est tout d'abord initialisé, puis, le reste du système est chargé en mémoire centrale à partir d’une disquette système (bootable) ou du disque dur. Le système est ensuite lancé.

RÔLE DU SYSTEME D'EXPLOITATION Le système d’exploitation gère les ressources matérielles et logicielles de la machine sur demande du programme ou de l’utilisateur directement. Les fonctions du système d’exploitation sont très variées, néanmoins on peut classer ses diverses fonctionnalités en deux catégories : Celles qui sont mises à la disposition de l’utilisateur pour qu’il puisse adapter son environnement de travail, créer ou effacer des fichiers, préparer des supports de stockage d’information (formater), ... On appelle cette catégorie les commandes utilisateurs ou interface de dialogue entre l’utilisateur et la machine. Elles permettent de lancer des opérations complexes avec des instructions simples. Celles qui permettent le fonctionnement du système informatique. Ces fonctionnalités sont pratiquement inaccessibles à l’utilisateur. Dans ce domaine, le système d’exploitation assure : - la gestion de l’environnement, - la gestion des entrées sorties, - la gestion des interruptions, - la gestion des ressources, - la gestion des travaux, - la gestion de la mémoire, - la gestion des fichiers, - la gestion des programmes, - la gestion des erreurs.

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FONCTIONNALITES DE BASE DU SYSTEME D'EXPLOITATION

interface homme machine (environnement utilisateur) Le système d'exploitation doit permettre à l'utilisateur de dialoguer avec la machine par un ensemble de commandes simples (voir précédemment) ou même de manière graphique (surcouche du système). gestion des entrées-sorties et des interruptions Le système d'exploitation s'occupe du dialogue avec les périphériques (échange de données). gestion des ressources et des travaux Le système d’exploitation doit fournir des outils permettant à plusieurs processus de se synchroniser entre eux et de pouvoir s’exécuter dans l’unité centrale en s’imbriquant. gestion de la mémoire Il gère la mémoire centrale afin d'allouer la quantité nécessaire aux programmes qui en demandent. Il doit ainsi optimiser au maximum l'espace mémoire disponible. gestion des fichiers Le système d'exploitation doit organiser à tout moment la structure des supports de stockage. C'est lui qui est responsable de la gestion des fichiers sur disque et de leur cohérence. traitement des programmes d’application C'est le système qui doit assurer le chargement et l'exécution correcte des programmes d'application. Il peut également (mais ce n'est pas systématique) mettre à disposition des outils (compilateurs, assembleurs, éditeurs de liens) permettant au programmeur de réaliser ses propres logiciels exécutables. gestion des erreurs La gestion des erreurs susceptibles de se produire pendant l'exécution d'une opération revient également au système d'exploitation. Il doit ou bien essayer de résoudre le problème, ou bien le signaler soit à l'utilisateur par le biais de messages d'erreurs, soit au programme en cours d'exécution grâce aux codes d'erreurs.

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LES DIFFERENTES COUCHES D'UN SYSTEME D'EXPLOITATION

décomposition globale d’un système informatique

Logiciel d'Application

Système d'exploitation BIOS(Rom) Matériel

Matériel : L’ensemble des éléments composant la machine et les périphériques. BIOS : Le BIOS (Basic Input Output System) permet à un système d’exploitation standard de fonctionner sur des machines dont les caractéristiques internes peuvent varier. Le BIOS contient des petits programmes permettant à la machine de communiquer avec l’extérieur (unité centrale / périphériques standards). Par exemple, la réception d'un caractère du clavier. Système d’exploitation : Le système d'exploitation regroupe l’ensemble des primitives (petits programmes) exécutant chacune une tâche précise. Ces primitives sont appelée par l'utilisateur ou le logiciel d'application. Exemple : affichage à l'écran d'un caractère saisi au clavier.

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décomposition du système d’exploitation

INTERPRETEUR DE COMMANDES PRIMITIVES NOYAU BIOS(Rom)

Couche système = Interpréteur + (Primitives + Noyau) Noyau : Le noyau, cœur du système correspond à l’ensemble des sous-programmes constituant le système d’exploitation. Cette partie correspond aux fichiers MSDOS.SYS et IO.SYS de MS/DOS. Sous UNIX, le noyau assure les fonctions suivantes (entre autres) : - gestion des données du système (informations sur les éléments de la machine); - protection du système et des données (le système est chargé en mémoire dans une zone réservée); - transfert de l’information entre les différents éléments de la machine; - fonctionnement multi-utilisateurs en gérant l’exploitation du processeur; - gestion de la mémoire centrale. Primitives : Les primitives constituent l’ensemble (liste) des sous-programmes d’appel au système, l’ensemble des points d’entrée dans le noyau. La primitive Write ()” d’UNIX permet de lancer le sous - programme d’écriture disque. Ces primitives sont à la disposition de l’utilisateur et du programme d’application. Le programme fera appel aux primitives pour réaliser des opérations déjà programmées dans le système d’exploitation et souvent exécutables uniquement par le système. Interpréteur de commandes : L’interpréteur de commandes (Shell sous UNIX) vérifie les commandes entrées par l'utilisateur, les déchiffre et les exécute si elles sont correctes. Il correspond au fichier COMMAND.COM de MS/DOS. Il donne aussi la possibilité à l’utilisateur de créer lui-même ses propres commandes.

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LA GESTION DES FICHIERS

Tout système d’exploitation doit posséder des outils de gestion de fichiers : MS-DOS possède un système de gestion de fichiers propre, Unix utilise un File System particulier, Windows NT utilise NTFS (NT File System) étudié pour ce système. Le système de gestion de fichiers d’un ordinateur est responsable de l’organisation et de l’accès aux informations. Pour l’utilisateur, un fichier est une identité de dimension arbitraire qui forme un tout. Pour le système de gestion de fichier, un fichier est une unité logique qu’il doit pouvoir gérer en fonction des espaces physiques disponibles sur les supports périphériques. Un système de gestion de fichiers doit : - permettre la création et la suppression de fichiers. - permettre l’accès au fichier en lecture et en écriture. - gérer automatiquement les mémoires de masse dont l’utilisateur ne doit pas s’occuper. - permettre d’appeler les fichiers par un nom symbolique que manipulera l’utilisateur. - protéger les fichiers contre les défaillances du système de façon à assurer leur intégrité. - permettre le partage de fichiers entre utilisateurs tout en les protégeant contre les accès non autorisés. Pour arriver à réaliser ces fonctions, le système de gestion de fichier, partie intégrante du système d’exploitation, dispose au moins d’une table de correspondance (répertoire, catalogue) qui fait le lien entre le nom symbolique du fichier et les caractéristiques physiques du fichier sur la machine qui sont : - unité où il est implanté, - taille, - type du fichier, - éléments de contrôle d’accès, - date et heure de dernière mise à jour. L’ouverture d’un fichier est une procédure qui permet au système d’exploitation d’assurer le flot d’entrée-sortie en contrôlant l’unité périphérique et le support de stockage du fichier. Afin de donner des notions simples, le système de gestion de fichiers sera abordé au travers de l’exemple d’une disquette de 3,5’’ formatée sous MS-DOS.

LE SYSTEME DE GESTION DE FICHIERS DE MS-DOS SUR UNE DISQUETTE 3,5'' Avant de se servir d'un disque dur ou d'une disquette il est nécessaire d'effectuer un formatage physique puis un formatage logique. Le formatage physique s'effectue en atelier chez le constructeur on appelle aussi ce formatage le formatage de bas niveau. Il consiste à tracer les pistes magnétiques sur la surface des disques et à découper ces pistes en secteurs.

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formatage physique :

secteur 1

secteur 2

piste 0

piste 1

Le formatage logique consiste à installer le système de gestion de fichiers sur la disquette : secteur 0 : secteur de Boot

secteurs 1 à 9 : 1° ex. de la FAT

secteurs 10 à 18 : 2° ex. de la FAT secteurs 19 à 32 : catalogue (racine)

Une fois formatée, nous trouvons sur la disquette : - un secteur de boot (premier secteur du support : secteur 0) qui permet de repérer s'il s'agit d'une disquette système ou d'un disque dur "bootable" (auto - démarrage). Dans ce cas, la petite routine qui s'y trouve charge les fichiers de MS/DOS. Si la disquette n’est pas une disquette système, on retrouve les caractéristiques de la disquette et un message d’erreur. - la FAT (File Allocation Table : table d'allocation des fichiers) qui contient la liste des secteurs du disque utilisés par chaque fichier (secteurs 1 à 9). - une copie de sûreté de la FAT (secteurs 10 à 18). - un catalogue (directory) qui contient la liste des fichiers et leurs attributs (caché, système, lecture seule...) ainsi que des sous-répertoires (secteurs 19 à 32). Une disquette 1,44 MO contient 2880 secteurs il reste donc 2880-32 = 2848 secteurs pour les utilisateurs.

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