EXPLOITATION (SYSTÈMES D’), informatique


EXPLOITATION (SYSTÈMES D’), informatique
EXPLOITATION (SYSTÈMES D’), informatique

EXPLOITATION SYSTÈMES D’, informatique

En informatique, le traitement d’une application (problème scientifique, statistique, de gestion, etc.) comporte un certain nombre d’étapes: analyse du problème, rédaction du programme dans un langage choisi selon des critères spécifiques, exécution du programme, analyse des résultats; la phase d’exécution est celle qui fait intervenir l’équipement disponible, la machine proprement dite, aux caractéristiques de laquelle le programme doit évidemment se conformer. Mais ce programme, dans sa structure d’origine, n’est pas directement exécutable par la machine. Une série d’opérations destinées à l’adapter à l’organisation interne de l’ordinateur, aux facilités et aux ressources offertes, doit être effectuée préalablement. À cause de leur complexité croissante, ces opérations (traduction en langage machine, gestion de la mémoire, gestion des entrées/sorties, etc.) ne peuvent plus être laissées à la charge du programmeur. Elles sont réalisées par un ensemble de programmes spécialisés, fournis par le constructeur, et qu’on désigne sous le nom de système d’exploitation (en anglais: Operating System , ou OS). L’objectif est d’optimiser l’utilisation de l’ordinateur de manière à réduire les temps d’exécution des programmes, quelles que soient les conditions d’exploitation (configuration de la machine, nombre d’usagers, taille de la mémoire, type d’application, etc.).

Les premiers programmeurs devaient connaître les caractéristiques physiques du matériel: les programmes étaient inscrits directement en mémoire sous forme binaire et les adresses étaient des adresses absolues. On ne pouvait donc exécuter qu’un programme à la fois et la traduction en clair des résultats était particulièrement fastidieuse. Par ailleurs, les dispositifs d’entrée/sortie ne fonctionnaient qu’à des vitesses médiocres et sans simultanéité avec l’unité centrale. Très rapidement, la nécessité de recourir à des langages plus faciles à manipuler que le binaire s’imposa. Avec le concept de langage source apparurent les premiers assembleurs et les premiers compilateurs (Fortran). En même temps, on voulut s’affranchir des contraintes d’adressage en réalisant des programmes dits translatables qui pouvaient être déplacés dans la mémoire centrale. Une nouvelle classe de programmes de gestion du système voyait le jour: les programmes de chargement, ou chargeurs, qui affectaient automatiquement une adresse physique réelle aux données sans que le programmeur ait à s’en préoccuper. Un système d’exploitation type comprenait ainsi un assembleur, un compilateur, un chargeur et quelques routines utilitaires. Plus tard, vers 1959-1960, avec les améliorations apportées au traitement des opérations d’entrée/sortie (canaux), les systèmes d’exploitation s’enrichirent de programmes spécialisés de gestion des entrées/sorties.

D’une manière générale, l’exécution d’un programme est subordonnée à un certain nombre de conditions qui interviennent à deux niveaux: le programme lui-même et son environnement. Dans le premier cas, les problèmes rencontrés sont des problèmes de traduction des langages, de définition d’espace mémoire, d’identification d’unités d’entrée/sortie, d’identification de sous-programmes et de routines diverses, et surtout des problèmes de chargement en mémoire des différentes parties du programme et des programmes associés. Ces opérations, indispensables, sont réalisées par des routines spécifiques parmi lesquelles on trouve les assembleurs, les compilateurs, les éditeurs de liens et les chargeurs. Dans le deuxième cas, on considère toutes les opérations d’organisation, de gestion et de contrôle propres à optimiser le fonctionnement global de l’ordinateur par rapport à l’ensemble des programmes qu’il doit traiter. Il est alors nécessaire de procéder au découpage des opérations qui doivent s’enchaîner d’une manière plus ou moins complexe. Dans ces conditions, on est conduit à définir un travail comme une application globale faisant appel à un ou à plusieurs programmes déterminés. Un travail comprend une ou plusieurs étapes. Chaque étape est une tâche qui doit être comprise comme la plus petite unité de travail pouvant utiliser les ressources du système. Dans certains cas la tâche est elle-même subdivisée en sous-tâches.

Un système d’exploitation a pour mission de gérer dans les meilleures conditions le déroulement de tous ces travaux, tâches et sous-tâches. Il dispose pour cela d’un certain nombre de programmes de contrôle qui ont pour fonction: de gérer les travaux pris dans leur succession; de superviser les tâches; d’organiser les données; et cela, dans tous les environnements possibles, par exemple monoprogrammation, multiprogrammation, temps partagé, télétraitement, traitement interactif, etc.

Les routines de gestion des travaux ont pour mission d’analyser les informations de contrôle fournies par l’utilisateur et d’identifier les travaux à exécuter de manière à permettre leur initialisation. Elles procèdent en outre à l’attribution des ressources nécessaires (entrées/sorties, mémoires auxiliaires), elles déterminent l’ordre d’attribution des travaux, leurs priorités respectives et, enfin, elles établissent la communication avec les opérateurs.

Les routines de gestion des tâches interviennent au moment de l’introduction d’une tâche en mémoire. Elles supervisent le bon déroulement de chaque tâche et gèrent l’espace mémoire et les ressources allouées à chaque tâche. Elles traitent également les interruptions.

Les routines de gestion des données prennent en charge tout ce qui concerne l’organisation des fichiers, et leurs méthodes d’accès. Elles coordonnent également les opérations d’entrée/sortie.

On comprend que ces opérations, simples dans un environnement de monoprogrammation, deviennent très complexes lorsqu’on fait appel aux techniques de multiprogrammation, les modes d’exploitation des ordinateurs favorisant en effet l’accès simultané d’utilisateurs nombreux et éloignés (télétraitement, temps partagé) aux ressources du système (mémoires, entrées/sorties). Ainsi, par exemple, le mode de traitement fondé sur la notion de page exige de fréquents échanges (swapping ) entre la mémoire principale et les mémoires auxiliaires. La gestion de ces échanges en multiprogrammation ne peut être efficacement contrôlée que par un système d’exploitation et ne peut en aucun cas être laissée sous la responsabilité des usagers.

Parmi les systèmes d’exploitation, on citera: Unix, développé d’abord pour les mini-ordinateurs puis pour les micro-ordinateurs; pour les micro-ordinateurs, MS-DOS (Microsoft-Disk Operating Systems ) et OS/2 d’I.B.M., multitâche.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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