Initiation aux technologies de l information

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1 Initiation aux technologies de l information Frédéric Gava (MCF) gava@univ-paris12.fr LACL, bâtiment P2 du CMC, bureau 221 Université de Paris XII Val-de-Marne 61 avenue du Général de Gaulle Créteil cedex

2 Systèmes d exploitation

3 Pourquoi? Qui est censé travailler sur un ordinateur : Albert Einstein? Stevee avec bouriquet? Comment rendre le système d exploitation accessible pour M. Quelconque? Comment rendre la vie facile pour les programmeurs dans le système? Est-ce que le système devrait permettre de rajouter/enlever des composants? Quel est le degré de communication du système avec d autre déjà existants? Quel est son degré d intégration dans un système plus grand? 3/11

4 Sources Caron_files/ENS/LMD/se.html A. TANENBAUM, Systèmes d exploitation, Prentice Hall, 1994 J.-M. RIFFLET, La programmation sous Unix. 3ème éd., Ediscience, 1993 A. SILBERSCHATZ et P.-B. GALVIN, Principes des syst`emes d exploitation, Addison- Wesley, /11

5 Histoire

6 Première génération Des énormes machines pour des tâches pointues Concepteurs, programmeurs, opérateurs et responsable d entretien formaient une seule et même équipe, souvent les compétences s entremêlaient Programmation = construction d un tableau de connexion! Ordinateurs réservaient à une seule tâche à la fois Mode d opération : L opérateur réserve la machine sur le planning L opérateur prend sa table de connexion et la branche sur la machine L opérateur croise les doigts pour qu aucun tube cathodique ne grille pas L opérateur récupère les résultats sur papier Grande optimisation : lecteur de carte perforées 6/11

7 Seconde génération Ordinateurs de plus en plus fiable grâce aux transistors et au principe de l unité centrale Distinction entre les précédents métiers Programmeur écrit des programmes sur papier, ensuite fait perforer ses carte par une machine dédiée Programmeur donne sa pile de cartes perforées à l opérateur puis se prend une grande pause café dans l attente des résultats sur papier L opérateur rajoute des «piles génériques» utilisées par les programmeurs (bibliothèques de calcul etc.) Goulot d étranglement : Temps d unité centrale perdu si l opérateur doit rechercher les bonnes «piles» (d autres cartes perforées) Temps perdu par le programmeur car s il y a la moindre erreur même petite, il doit tout recommencer (une journée de perdu) 7/11

8 Progrès des architectures Partage des tâches au niveau matériel : Machines dédiées à la lecture de carte perforées sur bande magnétique Machines plus performantes en calculs numérique avec E/S sur bande magnétique Traitement par lots : déconnexion du temps d E/S du temps de programmation E/S en différées : imprimantes déconnectées de l ordinateur (périphérique externe) Problèmes d optimisations : comment placer plusieurs tâches sur une bande afin de sorte que les temps d attentes moyen soient minimisés /11

9 Troisième génération Circuit intégrés Intégration de systèmes dédiés dans une seule architecture On commence à trouver des systèmes compatibles, pouvant utiliser les mêmes logiciels, différenciés seulement par les capacités matérielles (IBM ) : Portabilité Facilité de développement (équipe unique de concepteurs du SE, OS «operating system» en anglais) Faiblesse, les SE sont de grosses «usines à gaz» comprenant des millions de lignes de code avec donc pleins de bogues Début des systèmes UNIX 9/11

10 Progrès de cette génération Multi-tâches/utilisateurs : partage de la mémoire entre plusieurs tâches et utilisateurs : problèmes de protection d accès mémoire partage du temps entre les différents tâches et utilisateurs Spooling = opérations d E/S exécuté en ligne Les racines des SE actuels se trouvent dans les SE développés pour les systèmes de 3 ème génération 10/11

11 Quatrième génération Progrès majeur, les GUI «Graphical user interface» possible grâce au nouveau faible coût des terminaux (moniteurs) graphiques plus grande facilité d utilisation mais pas de concepts vraiment nouveaux Windows, Mac OS, OS/2 etc. 11/11

12 Concepts fondamentaux

13 De quoi parle t on? Ordinateur : Machine permettant de stocker des informations et d effectuer des calculs (beaucoup plus rapide que l humain) Cet ordinateur regroupe un certain nombre de composants que nous appellerons matériel (hardware) Les logiciels sont des séquences d instructions que l on appelle souvent programmes. Un programme est l implantation d un ensemble de méthodes de résolution de problèmes dans un langage compris par l ordinateur La méthode de résolution est ce que l on appelle l algorithme Le système d exploitation d un ordinateur est un programme servant d interface entre le matériel et les utilisateurs. Son but est de rendre le maniement de l ordinateur facile et de proposer une utilisation efficace de celui-ci 13/11

14 Objectifs essentiels (1) On peut faire une décomposition de l ordinateur selon les 4 grandes classes suivantes : Les utilisateurs (et leurs programmes), Les programmes d application Le système d exploitation, Le matériel Utilisateurs Système d exploitation Machine virtuelle Ressources 14/11

15 Objectifs essentiels (2) Le système d exploitation (ou OS, pour «Operating System») est chargé d assurer la liaison entre : Les ressources matérielles via les pilotes («drivers»); c est une application qui sert d interface entre l SE et le matériel (carte réseau, etc.) ; sans pilote, chaque application devrait apprendre à parler à tous les matériels L utilisateur Les applications Le SE permet ainsi à l utilisateur de s affranchir de la complexité du matériel en communiquant à travers une interface homme machine (IHM, GUI en anglais) Les buts sont donc : masquer le matériel rendre la machine plus «friendly» Fournir des méthodes standards d accès aux ressources mémoires/calculs Permette un usage efficace des ressources indépendamment du programme à exécuter Permettre un usage honnête aux utilisateurs honnêtes (protection fichiers/programmes, comptes utilisateurs, etc.) 15/11

16 En résumé Utilisateurs Programmes Interface utilisateur Pilotes (Drivers) Système d exploitation Ordinateur / Matériel 16/11

17 Aspects d un SE Illusionniste : machine virtuelle Gestionnaire par politique de gestion des ressources Impérialiste : le plus général possible et on doit quasiment toujours passer par lui Protectionniste : utilisateurs entre-eux, utilisateurs extérieurs (pirates), systèmes des utilisateurs Contradictoire : général, simple et efficace = compromis à faire 17/11

18 Exemple Un système informatique complexe peut être composé d une multitude de périphériques. Imaginez ce qui se passerait si trois programmes s exécutant sur la même machine tentaient d imprimer leur résultat simultanément: Aurait-on une ligne provenant de chacun des programmes? un caractère? On voit ici que le rôle du système d exploitation dans la répartition des périphériques aux différents utilisateurs est essentiel C est donc le SE qui stocke les données allant vers l imprimante et qui s occupe de gérer une file d attente. 1/11

19 Principaux composants Le SE est essentiellement composé : d un gestionnaire des processus (ordonnanceur) gestionnaire de la mémoire vive simulateur d une grande mémoire vive («swapper») système de fichier droit d accés sauvegarde classement (répertoires, fichiers, recherches logiques) Le tout est gérer par un chef d orchestre appelé noyau («kernel») et qui gère aussi les périphériques interruptions systèmes etc. en gros, tout ce qui se passe dans la machine 19/11

20 L interface graphique

21 Qu est-ce? L interface graphique d un SE est la partie visible de l iceberg C est ce que l utilisateur voit. Bien «comprendre» la machinerie que se cache dernière l interface permet de mieux l utiliser L interface est un environnement de travail graphique permettant d'effectuer les diverses tâches dévolues à un micro-ordinateur Et ce, de la manière la plus conviviale possible Parfois au dépend de l efficacité d où des compromis et de longue études : les utilisateurs lambda préfère la facilité à l efficacité les informaticiens le contraire les pro non informaticiens (les vrais cibles de l industrie) oscillent entre les 2 Un grand nombre de principes (souris, fenêtre, icônes, menu, menu déroulant, etc.) n ont pas changé depuis longtemps 21/11

22 Et pour nous? Dans notre cas, nous allons regarder et étudier Windows XP Pourquoi? Alors très répandu Celui qui est installé dans les salles machines Seul Windows qu à l enseignant (en plus de Linux) Facile d emploie mais pas des plus efficace GNU/Linux, en général, plus efficace mais plus compliqué Mac OS X, les 2 mais plus cher et bcp moins répandue 22/11

23 icône de raccourci Windows (1) icône de dossier fenêtre menu démarrer barre des tâches 23/11

24 Animation (double clic dessus) menu-démarrer.swf 24/11

25 Windows (2) icônes standards : dossier, fichier (document, programme...), raccourci icônes spéciales : poste de travail, corbeille Le menu Démarrer donne notamment l'accès : aux programmes du disque dur, dont l'explorateur Windows (qui procure une interface pour gérer les dossiers) aux paramètres (dossier Panneau de configuration et dossier Imprimantes) à la fonction Rechercher, qui permet de retrouver un fichier à partir d'une partie de son nom à l'aide et l'option Arrêter qui propose alors d'arrêter ou de redémarrer Le panneau de configuration ; il contient, parmi d'autres, les éléments suivants : Affichage, pour gérer l'écran : fond d'écran, taille et nombre de couleurs, économiseur d'écran (écran de veille) Ajout de nouveau matériel, pour installer un périphérique Ajout/suppression de programmes, pour désinstaller un programme, ajouter des composants de Windows ou créer une disquette de démarrage Système, pour gérer les périphériques et les performances du système 25/11

26 Exemple fenêtre : le poste de travail barre des menus mise en barre des tâches agrandissement/réduction fermeture icône sélectionnée 26/11

27 Animation (double clic dessus) fenêtre.swf 27/11

28 Raccourcies clavier Son contenu dépend de l'application utilisée (Windows, Word,...). Les éléments standards : Menu Fichier Nouveau Ctrl+N nouveau fichier / dossier Ouvrir Ctrl+O ouvrir un fichier Fermer Enregistrer Ctrl+S enregistrer un document Enregistrer sous... enregistrer ailleurs Quitter Ctrl+Q quitter l'application en cours Menu Edition Annuler Ctrl+Z annule la dernière opération Couper Ctrl+X supprime et mémorise Copier Ctrl+C copie et mémorise Coller Ctrl+V insère l'élément mémorisé 2/11

29 Presse papier (ou copier/coller) Zone commune à toutes les applications fonctionnant sous Windows et même à Windows lui même (fichier dans l explorateur etc.) Emplacement des éléments copiés Presse papier Document word Document excel 29/11

30 Presse papier (ou copier/coller) Presse papier Document word Document excel copier 30/11

31 Presse papier (ou copier/coller) Presse papier Document word Document excel coller 31/11

32 Animation (double clic dessus) copier_coller_texte.swf 32/11

33 Bouton droit de la souris Il ouvre un menu déroulant (menu contextuel) qui dépend de l'objet pointé par la souris. Exemple d un disque : 33/11

34 Boîte de dialogue Elles permettent de spécifier les paramètres de l'action en cours. Elles apparaissent généralement quand on choisit une option d'un menu dont le nom se termine par des pointillés. Exemple (menu Démarrer option Rechercher... ) : zone de saisie bouton par défaut (appui sur Entrée) menu déroulant 34/11

35 Animation (double clic dessus) recherche_fichier.swf 35/11

36 Les menus sous Windows (1) Le menu «Fichier» permet de créer des nouveaux «projets» (fichiers), de les mettre sur le disque dur, de les reprendre du disque Il permet d autres opérations générales, comme quitter l application 36/11

37 Les menus sous Windows (2) Le menu édition permet de copier, coller, supprimer des données de la zone de travail Ces copies peuvent avoir lieu entre applications On peut aussi «annuler» la ou les dernières manipulations effectuées 37/11

38 Divers La corbeille Elle permet de supprimer un fichier. Il suffit de déplacer (cliquer / glisser) l'icône d'un fichier et de le placer sur la corbeille (qui doit être grisée). On peut aussi supprimer un fichier par le bouton droit de la souris (option supprimer). La corbeille est un dossier qui contient tous les fichiers supprimés, lesquels peuvent être récupérés en cas d'erreur. Quand la corbeille occupe beaucoup de place sur le disque dur, il faut la vider (clic droit sur l'icône de la corbeille). Les éléments sont alors définitivement supprimés. La copie et le déplacement d'un fichier ; Plusieurs solutions sont possibles. utiliser l'explorateur Windows utiliser le copier / coller (vs couper / coller qui déplace le fichier puisque supprimer à l origine) utiliser l'option envoyer vers (clic droit sur l'élément) utiliser le cliquer / glisser : on déplace ainsi un ou plusieurs fichiers d'une fenêtre vers l'intérieur d'une autre fenêtre ou alors vers une icône de dossier ou de disque ; Important : si le dossier d'origine et le dossier destinataire appartiennent au même support magnétique, il y aura déplacement. Dans le cas contraire, il y aura copie (le signe + apparaît). On peut forcer la copie en appuyant sur la touche Ctrl quand on relâche le bouton de la souris. 3/11

39 Les processus et leurs ordonnancement

40 Définition Un processus est un programme en cours d exécution. C est-àdire, un programme à l état actif. Un processus regroupe un programme exécutable sa zone de données son compteur ordinal (où est-ce que l on en ai dans la suite d instruction du programme?) ainsi que toutes autres informations nécessaire à l exécution du programme (pile d exécution, fichiers ouverts, etc.) Un seul processus est exécuté à la fois sur un processeur (donc si 2 processeurs, 2 processus en même temps ). Comme le processeur commute entre les différents processus, on a une impression de parallélisme. Le compteur ordinal permet de garder en mémoire la prochaine instruction à exécuter. 2 processus peuvent être associés au même programme Histoire de la confiture de «maman» 40/11

41 Cycle de vie d un processus Chaque processus peut se trouver dans un des états suivants : Nouveau ; le processus est en cours de création Élu ; le processus est en cours d exécution sur le processeur Éligible (ou prêt) ; le processus attend d être sélectionné En attente (ou bloqué) ; le processus attend qu un évènement extérieur se produise Terminé ; le processus a fini son exécution PECA 41/11

42 Ordonnanceur (1) Le SE comporte donc un ordonnanceur «scheduller» qui a pour but de sélectionner les processus élus Cette ordonnanceur comporte donc ; une file d attente des processus table des processus contenant des informations sur leur état (compteur ordinal, registres UC utilisés, priorité du processus, information sur la mémoire et les E/S utilisée Le rôle majeur de l ordonnancement est de maximiser l utilisation des ressources. Un bon algorithme d ordonnancement doit être capable de : assurer que chaque processus reçoit sa part du temps processeur utiliser le temps processeur à 100% (au maximum) minimiser le temps de réponse des processus interactifs maximiser le nombre de travaux effectués dans un intervalle de temps. 42/11

43 Ordonnanceur (2) PECA Pour s assurer qu un processus ne prendra pas tout le temps CPU, chaque ordinateur dispose d une horloge qui génère des interruptions. A chaque interruption de l horloge le noyau reprend la main et décide si le processus doit continuer ou donner la main (ordonnancement avec réquisition ou préemptive) Elle s oppose à la stratégie qui consiste à laisser finir la tâche L ordonnancement avec réquisition pose le problème de l actualisation des données. Supposons un processus P1 en train de mettre à jour des données. Ce processus est interrompu en cours de tâche. Le processus p2 est élu. Ce dernier va lire les données précédentes qui sont cependant dans un état instable. Des mécanismes de synchronisation sont alors nécessaires. Voyons maintenant différentes méthodes d ordonnancement 43/11

44 Méthodes d ordonnancement «Premier arrivé, premier servi» : le plus simple, un processus rentre dans la file d attente, et attend que ces prédécesseurs aient tous été exécuté Exemple : PECA Processus P1 P2 P3 Temps de cycle Temps d attente moyen = ( )/3 = 17ms 44/11

45 Méthodes d ordonnancement «Le plus court d abord» : à chaque fois, le processus ayant un temps de cycle le plus court (temps d exécution) est traité en premier Exemple : PECA Le temps moyen d attente est cette fois de ( )/3 = 2ms. Cet algorithme est optimal, mais cependant il est difficile (impossible même) de pouvoir estimer le temps d exécution d un programme 45/11

46 Méthodes d ordonnancement Le tourniquet : Méthode la plus courante PECA On définit une petite tranche de temps appelée quantum ; chaque processus est donc autorisé à s exécuter pendant ce quantum puis doit laisser la main à un autre qui s exécutera un quantum etc. etc. etc. Le principal problème de ce modèle est de fixer la taille du quantum de temps. Il faut donc trouver un juste équilibre afin d obtenir à la fois un temps d attente convenable et une perte de temps processeur raisonnable 46/11

47 Méthodes d ordonnancement L ordonnancement avec priorité : On définit des priorités aux processus (par exemple, un processus système est sûrement plus important qu un processus utilisateur) Un algorithme d ordonnancement avec des files d attente multi-niveaux regroupe les processus prêts selon leur priorité. Chaque file d attente possède son propre algorithme d ordonnancement. On doit également avoir un algorithme d ordonnancement entre les files Chaque file d attente est absolument prioritaire par rapport à la file immédiatement inférieur. Un processus interactif ne sera élu que lorsque la file des processus système sera vide. Une autre possibilité consiste à assigner des tranches de temps aux files. Chaque file obtient un pourcentage du temps processeur PECA 47/11

48 Méthodes d ordonnancement PECA Les files multiples avec déplacement : L idée ici est d allouer un quantum de temps particulier pour les processus de chaque file. On alloue des quanta de temps plus faible aux files les plus prioritaires. Supposons un ordonnanceur de files multiples à quatre niveaux. Pour qu un processus de la file 2 puisse s exécuter, il faut que les files 0 et 1 soient vides. Un processus entrant dans la file 1 provoquera l interruption d un processus de la file 2. Un processus rentre dans la file 0, il dispose donc d un quantum de temps. Si au bout de ce temps son cycle n est pas terminé (fin du processus, demande d E/S), il passe à la queue de la file immédiatement inférieure, ainsi de suite. Pour chaque file on utilise un tourniquet. Cet algorithme est le plus général et donc le plus puissant mais également le plus difficile à mettre en oeuvre. C est celui que l on trouve (avec des amélioration très techniques bien entendu) dans les SE modernes (Linux, Windows etc.) 4/11

49 Méthodes d ordonnancement Premier arrivé premier servi Le plus court d abord Priorités PECA Tourniquet 49/11

50 Moralité Ce qu il faut retenir : Un processus au plus par processeur en même temps Chaque processus est créé, exécuté puis meurt Un ordonnanceur permet de faire exécuter plusieurs processus «en même temps» (point du vue humain) Un programme processus Parfois, cela sature (beaucoup de «gros» processus) il faut donc attendre que l ordonnanceur redonne la main au processus désiré Expérience : sous Windows XP, taper «ctrl-alt-suppr» afin d afficher l ordonnanceur, les performances, etc regarder le «processus inactif». D après vous, à quoi sert t il? 50/11

51 Exemple sous Windows (1) 51/11

52 Exemple sous Windows (2) 52/11

53 Exemple sous Windows (3) 53/11

54 Système de fichier

55 Rappels (1) Icône Poste de travail Icône Corbeille Barre d outils Arrière-plan Barre de tâches Bouton Démarrer Barre d outils systèmes 55/11

56 Rappels (2) Barre de titre Boutons de : - Réduction - Agrandissement - Fermeture Barre d outils Barre de menus Zone de travail Barre d état Cadre 56/11

57 Raison d être (1) Les processus peuvent de stocker (avoir accès) à une grande quantité de mémoire L information doit survire à la terminaison du processus qui utilise cette mémoire On doit permettre à plusieurs processus d accéder à l information, parfois «en même temps» L information utilisé par les processus doit être indépendante des processus qu ils l utilisent Enfin, les programmes eux-mêmes doivent être stockés pour être lancés quand on le désire 57/11

58 Raison d être (2) La mémoire secondaire d un ordinateur comprend différentes formes de supports : disques, disquettes, cédéroms etc. dont les caractéristiques communes les plus essentielles sont qu ils : permettent de stocker durablement l information sont plus longs d accès que la mémoire principale (RAM) permettent un accès séquentiel plus rapide que l accès direct. L intérêt de cette mémoire vient donc de la possibilité d y stocker en permanence de gros volumes d informations. La gestion de ces informations pour les mettre à la disposition des processus du système doit prendre en compte les contraintes liées au temps d accès. Cette gestion est à la charge du système de fichiers. 5/11

59 Fichiers et système Fichiers : Ensembles d informations rangées séquentiellement (une séquence d octets) Le fichier est la plus petite unité «logique» d information accessible à l utilisateur en mémoire secondaire. Système de fichiers : Méthode d organisation des données persistantes sur un médium durable (disque dur, cédérom, clef USB ) Il offre à l utilisateur une vision abstraite de ses données. Fonctionnalité d un système de fichiers : Correspondance entre fichiers et dispositifs physiques (placement des données sur les disques, le cédérom etc.) Organisation interne et externe des fichiers Gestion des requêtes pour l accès aux fichiers Protection des fichiers 59/11

60 Arborescences (1) Les fichiers sont regroupés dans des collections nommées répertoires (fichiers particuliers) Les répertoires sont organisés en arborescence Il existe un répertoire racine. Chaque répertoire peut contenir : D autres répertoires Des fichiers Ceci permet d avoir une adresse unique (chemin complet) pour retrouver ses fichiers : sous Windows c:\home\fred\cours\l3\cours3.ppt sous Unix/Linux /home/fred/cours/l3/cours3.ppt 60/11

61 Arborescences (2) Répertoire racine Sous-répertoires Fichiers 61/11

62 Exemple d un disque dur C: Mes documents TC1A essai.doc essai2.doc TC1B... TC1C... TC1D... MSOffice Excel excel.exe... Winword... Windows Font... System... Temp autoexec.bat command.com... winword.exe... 62/11

63 Répertoires Conteneur de fichiers Organisé en arborescence : une seule hiérarchie de répertoire et de fichiers Si chargement d un nouveau volume (disque, clef etc.) alors connexion de l arborescence sur le nouveau volume de l arborescence existante Exception : sous Windows (due a des vieilles bêtises), chaque volume a sa propre arborescence (a:\ disquette, c:\ disque dur, d:\, e:\ les cd/dvdrom ou les clef etc.) excepté si l on «part» de «bureau de travail». Mais les SE offrent aussi la possibilité de partager des fichiers : pour rendre l accès plus facile, on a des liens vers des fichiers ou des répertoires Possibilité de partager une partie de l arborescence à d autres machines via le réseau (NFS sous Linux, partage réseaux sous XP) Cela pose des problèmes de cycle dans la hiérarchie Protection des répertoires : nom du propriétaire, droit d accès 63/11

64 Noms et types d un fichier Pour permettre à l utilisateur de distinguer les fichiers, le système permet d associer un nom à chaque fichier. Les noms de fichiers comportent des extensions qui donne une idée de leur fonction. Deux types de fichiers peuvent être présents dans un système : fichiers de donnés : contiennent uniquement des donnés (textes, images, sons etc...) fichiers binaires de code : permettent de stocker des programmes dans un langage directement compréhensible par le processeur. Du point de vue du système un fichier se caractérise par différents attributs, par exemple : sa taille, son type, son propriétaire, les droits d accès dates : création, dernier accès, dernière modification etc... 64/11

65 Opérations Le système de fichiers doit permettre de faire les opérations suivantes sur chaque fichier : créer, supprimer, ouvrir, fermer un fichier lire, écrire dans un fichier modifier la position courante dans le fichier lire les attributs, fixer les attributs du fichier renommer le fichier Le système de fichiers doit permettre de faire les opérations suivantes sur un répertoire : créer/supprimer un répertoire ouvrir le répertoire pour y lire les noms des fichiers et répertoires qu il contient, fermer le répertoire lire un nom de fichier ou répertoire renommer le répertoire lier un nom de fichier ou de répertoire à l intérieur du répertoire d élier un nom de fichier ou de répertoire du répertoire 65/11

66 Types de documents (1) selon l application : bureautique multimédia internet pour l archivage : formats d archives pérennité des supports pour la diffusion : par courrier électronique sur un site web indépendamment du système d exploitation. 66/11

67 Types de fichiers de Windows Documents Dossiers Applications Raccourcis 67/11

68 Document, dossier, unité (1) Un document se range dans un dossier Un dossier se range dans un autre dossier 6/11

69 Animation (double clic dessus) fichier_dossier.swf 69/11

70 Animation (double clic dessus) move_fichier.swf 70/11

71 Document, dossier, unité (2) Un dossier se range dans une unité On peut aussi ranger directement un document dans une unité 71/11

72 Les Unités Une unité représente généralement un support physique. Clé USB Disque dur Lecteur de CD-ROM Unité réseau V:, W: 72/11

73 Hiérarchie des fichiers (bis) 73/11

74 Raccourcis Un raccourci est un fichier qui contient la localisation d un document ou d une application On parle aussi de lien Le raccourci possède les mêmes propriétés que l original Redondance (pratique) Limitation de la place occupée (économique) est une localisation de Application Raccourci Signe distinctif 74/11

75 Identifiant d un fichier C: \ Windows \ Temp \ readme.txt Extension Windows Temp readme.txt 75/11

76 Synthèse 76/11

77 Formats des documents Il existe différents formats de documents Son Non-déterminé Word Web Les icônes associées permettent de les distinguer Le format est directement lié au contenu du document 77/11

78 Nouveau fichier (document) 7/11

79 Format et applications Il est possible de disposer de plusieurs applications permettant de traiter un format Word Document OpenOffice 79/11

80 Bureautique : Différents types (1) Les.txt sont des fichiers textes. Les.doc sont crées par le traitement de texte Microsoft Word. Les.xls sont crées par le tableur Microsoft Excel. Les.ppt sont crées par Microsoft PowerPoint. Multimédia Les.pdf sont lisibles par Adobe Reader. Les.bmp,.gif,.jpg,... sont des fichiers d images. Les.mov,.avi,.mpg,... sont des vidéos. Les.wav,.aif,.mp3... sont des fichiers de sons. Diffusion Les.htm,.xml... sont les fichiers diffusés par les serveurs Web. 0/11

81 Différents types (2) Types MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) L organisme international IANA (Internet Assigned Numbers Authority) gère les types de documents déclarés (colonne de droite). La correspondance est configuré directement sur n importe quel système d exploitation :.avi : video/x-msvideo.bin ou.exe : application/octet-stream.css : text/css.doc : application/msword.eps ou.ps : application/postscript.gif : image/gif.gz : application/x-gzip.htm ou.html : text/html.jpe ou.jpeg ou.jpg : image/jpeg 1/11

82 Différents types (3).mov : video/quicktime.mp2 ou.mp3 : audio/mpeg.mpeg ou.mpg : video/mpeg.pdf : application/pdf.png : image/png.ppt : application/mspowerpoint.rtf : text/rtf.tar : application/x-tar.txt : text/plain.xls : application/msexcel.xml : text/xml.zip : application/zip 2/11

83 Organismes standardisation IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. : POSIX (bibliothèque de programmation) en 19 OASIS = Organization for the Advancement of Structured Information Standards : OpenDocument en 2005 ANSI = American National Standards Institute : le langage de programmation C en 199 IETF = The Internet Engineering Task Force : le protocole TCP/IP en 191 avec les RFC (Request For Comments, bien que sans commentaires) 791,702 et 793 W3C = The World Wide Web Consortium : HTML en 1994 PECA ECMA = European Computer Manufacturers Association : Microsoft.NET en 2001 ISO = International Organization for Standardization : le langage C en 1999, Microsoft.NET en 2003, HTML en /11

84 Fichiers textes (rappel) ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Jeu de caractères anglo-saxon (sans accents) Complété avec l ISO 59-1 (aussi appelé ISO Latin 1) qui comporte en plus le jeu de caractères accentués de l Europe de l ouest. Unicode (standard ISO/IEC 10646) Tous les caractères (sur 32 bits, encodage le plus fréquent UTF-) 4/11

85 Document sur le web HTML (4.01) : HyperText Markup Language 1999 Ce sont les pages web les plus fréquentes XHTML (1.1) : Extensible HyperText Markup Language 2000 Améliore le format HTML ; pas encore très utilisé CSS (2) : Cascading Style Sheets 199 Permet d améliorer la présentation des pages web HTML XSL 1.0 : Extensible Stylesheet Language 2000 XML (1.1) : Extensible Markup Language 2004 Permet d échanger des données de manière standardisée. Très utilise pour les données sur le web 5/11

86 Format pdf Pour des documents non éditables (pour la visualisation ou l impression) Remplace le postscript (Adobe) Logiciel gratuit (non open source) pour visualiser et imprimer : Adobe Reader Spécification ouverte de Adobe. Standards ISO PDF/X-1a:2003 et PDF/X-3:2003 (uniquement pour sous-ensemble du PDF) Support natif sous Mac OS X 6/11

87 Multimédia (1) Format d un CD/DVD : CD : norme ISO 9660 DVD : norme UDF (Universal Disk Format, standard ISO 13346) Durée de vie d un cédérom : environ 25 ans. Archives (compressées ou non) :.tar : Tape ARchive format defined by POSIX specification..gz : IETF RFC GZIP file format specification version 4.3.zip : Spécification ouverte de PKWARE (non standardisé) Images : PNG (ISO 1594) : compression sans perte JPEG (ISO 1091) : compression avec perte (meilleure compression possible) JPEG-2000 (ISO/IEC 15444) : compression avec ou sans perte 7/11

88 Multimédia (2) Video (standards ISO/IEC) ; Différents CODEC (COmpression/DECompression) : MPEG-1 (1991) qualité VHS MPEG-2 (1994) qualité DVD MPEG-4 (199) Basé sur le format de fichier d Apple QuickTime. Meilleure compression (équivalent au DivX ) Audio MP3 = MPEG-1 layer III AAC (Advanced Audio Coding) = ajouté au MPEG-2 (repris dans MPEG-4) /11

89 Codage simple d une image On veut coder une image sur 64 bits (*) Chaque pixel correspond à 1 bit On associe les états du bit à Blanc ou Noir PECA 9/11

90 Codage simple d une image Le code binaire de cette image : PECA Il faut 64 bits pour la stocker séquentiellement ces bits dans un fichier 90/11

91 Codage simple d une image Si on veut une image plus «belle», on augmente la définition Exemple : 00 x 600 = bits pour la stocker en mémoire Si on veut une image en couleurs? Au lieu de coder chaque point sur 1 bit, on se donne plus de place. Exemple: 32 bits = millions de couleurs Code RGB par exemple sur le web: Les chiffres codent «combien» pour le rouge, le vert et le bleu. Exemple: FFFFFF = Blanc, = Noir Conclusion: pour stocker une image 00x600 en couleurs 16 bits, il faut à peu près 1Mo Remarque: Ceci est un format d image possible, mais on utilise d autres formats, compressés, pour que le stockage soit Plus optimisé (jpeg, png, ) 91/11

92 Compression, archivage La compression consiste à regrouper un ensemble de fichiers et à réduire leur taille le plus possible afin de faciliter leur transfert. Le fichier contenant l'ensemble des autres fichiers compressés est généralement appelé fichier archive. Le format d'archives zip est le plus répandu sous Windows (autre format : rar, ou.tar.gz plus performant que zip ) 92/11

93 Compression, archivage Simplifie le transfert (ou l envoi par courriel.) : un seul fichier plutôt que plusieurs Réduit la quantité de données à transférer, à sauvegarder (on peut en mettre plus sur sa clé USB, ou en attache d un courriel.) Il existe de nombreuses applications qui permettent de réaliser cette opération : WinZip ou Winrar PowerArchiver 7-zip (gratuit) 93/11

94 Animation (double clic dessus) compression.swf 94/11

95 Exemple simple compression On utilise le fait que les pixels peuvent se répéter Quand on a N fois la même couleur de pixel, alors on écrit «N puis la couleur» dans le fichier. Exemple précèdent (les. et les sont juste là pour la lisibilité) : Avec un codage de 5 bits pour les nombres, on obtient un fichier de taille : 11*(5+1)=66 bits D autres formats d images utilisent le fait qu une image est un ensemble de figures géométriques. Par exemple, on peut coder un carré avec sa couleur de remplissage. Les formats JPG etc. appliquent une perte d informations (en supposant que l œil humain ne distingue pas certaines variations dans les couleurs/ensembles pixels) Dans tout les cas : jamais une méthode de compression d un fichier donne systématiquement un fichier plus petit Pourquoi? 95/11

96 Mise en œuvre des fichiers Un fichier est stocké en mémoire secondaire (disque) sous la forme d une suite de blocs Le bloc représente l unité minimale d information manipulée par le système de fichier en mémoire secondaire. Sa taille varie selon les machines et les systèmes, elle doit être suffisamment grande afin de minimiser le nombre d accès en mémoire secondaire (qui est beaucoup plus lente que la mémoire principale), et suffisamment petite pour éviter le ralentissement par le chargement de données inutiles. Sur les systèmes actuelles la taille d un bloc est de l ordre d un kilo-octets. Il existe différentes méthodes permettant de représenter un fichier sous forme d une suite de blocs (non vu ici) 96/11

97 Gestion de l espace disque Le choix de la taille d un bloc a des répercussions sur : la vitesse de transfert : plus la taille d un bloc est importante, plus le transfert est rapide ; car moins il y a de blocs dans un fichier, moins il y a de temps perdu à charger les blocs (délais de recherche de blocs et rotation du disque) le taux de remplissage du disque : plus la taille d un bloc est importante, plus il y a de gaspillage d espace disque à cause des petits fichiers dont la taille est inférieur à la taille d un bloc. Ainsi si par exemple la taille moyenne d un fichier est de 1 Ko, en allouant 32Ko à un bloc, on perd 31/32 soit 97% de l espace du disque! 97/11

98 Fiabilité du système Le système de fichiers doit pouvoir réagir correctement en cas de problèmes qui peuvent survenir en mémoire secondaire : panne de courant (donc perte du cache) disques endommagés (blocs endommagés) etc... solution : des listes de blocs endommagé existent et des blocs sont dédiés à la cohérence du système de fichier. 9/11

99 Fiabilité (2) Il y a donc une «carte» pour l accès aux blocs des répertoires et des fichiers. La suppression d un répertoire/fichier implique la suppression de données dans ces blocs : par exemple les données du fichiers restent et l on peut donc y accéder plus tard avec des logiciels spéciaux (police scientifique ou sur le net) Seule écraser octet par octet les données permet de réellement les supprimer (la «vider poubelle» de Windows c est de l esbrouffe) Les blocs sont donc non-contiguës car les systèmes n utilisent pas tout de suite les anciens blocs : soit le système recupère les blocs automatiquement (Linux/Unix, Mac OS, promis dans Windows Vista) soit il faut défragmenter (re-ordonner les blocs) sous Windows 99/11

100 Mémoire virtuelle (1) Le principe de la mémoire virtuelle consiste à considérer un espace d adressage virtuel (donnée de la mémoire aux données des processus) supérieur à la taille de la mémoire physique, sachant que dans cette espace d adressage, et grâce au mécanisme de va-et-vient sur le disque (le swap), seule une partie de la mémoire virtuelle est physiquement présente en mémoire principale à un instant donné. Ceci permet de gérer un espace virtuel beaucoup plus grand que l espace physique sans avoir à gérer les changements d adresses physiques des processus après un va-et-vient car même après de multiples va-et-vients un processus garde la même adresse virtuelle. 100/1 1

101 Mémoire virtuelle (2) C est très utile dans les systèmes multiprogrammés dans lesquels les processus qui ne font rien (la plupart) occupent un espace virtuel qui n encombre pas nécessairement l espace physique. Par conséquent : les «vieux» processus sont souvent plus long à redémarrer Quand on veut lancer trop de processus qui utilise trop de mémoire (quoique un seul processus utilisant toute la mémoire principale posera le même problème) alors le système se voit obliger d utiliser massivement le système de va-et-vient, donc trop régulièrement la mémoire secondaire et donc les processus seront très très très très très très très très très leeeeeeeennnnnnttttttssssssss Moralité : «trop de processus tue le processus» 101/1 1

102 Propriétés (clic droit) d un disque 102/1 1

103 Propriétés systèmes d un disque 103/1 1

104 Systèmes spécifiques Il existe des systèmes de fichiers spécialisés pour des applications scientifiques ou autres Par exemple : système de fichiers cryptés pour ordinateurs portables afin que si le portable est perdu alors les données ne sont pas lisibles par le voleur (sécurité contre le piratage industrielle) système de fichiers génétiques car le génome ne comprend que 4 «caractères» au lieu des 256 de l ANSII donc on peut optimiser le stockage des génomes systèmes de fichiers distribués sur la grille de calcul du CERN pour l accélérateur à particule 104/1 1

105 Permissions A partir d un ordinateur plusieurs utilisateurs peuvent accéder à plusieurs fichiers Les permissions constituent un système de régulation permettant de limiter le type d accès autorisé : pour un fichier pour chaque utilisateur ou groupe d utilisateurs 105/1 1

106 Accès élémentaires Lire : Autorise l'affichage des données du fichier. Écrire : Autorise la modification des données du fichier. Exécuter : Autorise l'exécution du fichier, s'il s'agit d'un fichier de programme. Supprimer : Autorise la suppression du fichier. Changer des permissions : Autorise la modification des permissions d'un fichier. Prendre possession : Autorise l'appropriation du fichier. 106/1 1

107 Accès combinés 107/1 1 Exécuter Lire Écrire Supprimer Changer Permission Appropriation Contrôle total x x x x x x Modifier x x x x Lire & exécuter / Afficher contenu dossier x x Lecture x Écriture x

108 Groupes L administrateur est un utilisateur particulier qui a tous les droits Il organise les utilisateurs en groupes Un utilisateur peut appartenir à plusieurs groupes Il existe un groupe particulier, administrateurs, qui hérite des attributions de l administrateur 10/1 1

109 Propriétés (clic droit) d un fichier 109/1 1

110 Exemple Groupe (1) Le groupe Administrateurs dispose du Contrôle total sur le document permission.txt 110/1 1

111 Exemple Groupe (2) L'utilisateur azim ne dispose que du droit de Lecture sur le document permission.txt 111/1 1

112 L explorateur Windows (1) 112/1 1

113 L explorateur Windows (2) 113/1 1

114 Animation (double clic dessus) rangement.swf 114/1 1

115 Défragmenteur 115/1 1

116 Information système 116/1 1

117 Exemple MS-DOS 117/1 1

118 À la semaine prochaine!