Windows
Yaoundé, le 24 novembre 2009
Initialement conçu comme un intégrateur, Windows s’est peu à peu imposé comme un véritable SE remplaçant et supplantant peu à peu DOS. Malgré les carences qui ont été plus ou moins corrigées au fil des versions, Windows apparaît comme le système d’exploitation dominant dans le monde des micros ordinateurs. Windows a connu durant tout ce temps de nombreuses versions qu’on peut subdiviser en deux grandes familles :
- La famille 9X apparue dès les premières versions de Windows ;
- La famille NT apparue avec Windows NT dans les années 90.
Actuellement, toutes les versions récentes de Windows sont de la famille NT qui offre des systèmes plus robustes et mieux sécurisés.
La structure du SE Windows a été faite selon un cahier de charges qu’on peut résumer en six points :
1- Evolutivité
Le système devrait être évolutif et permettre au minimum de corriger les erreurs. (Les services PACK permettent de corriger les erreurs).
2- Portabilité
Le système devrait pouvoir être vendu à un public le plus large possible et pouvoir s’installer sous différents types de machines. Ce qui devrait permettre de changer de système sans avoir nécessairement besoin de changer de machine.
3- Fiabilité
Le système devrait fonctionner de manière fiable dans un environnement contraignant.
4- Compatibilité
Le système devrait permettre d’exécuter des anciens programmes développés sur des anciens systèmes.
5- Sécurité
Le système devrait offrir un partage sécurisé des ressources non seulement sur la machine localement, mais aussi en réseau.
6- Performance
Le système devrait exécuter les tâches qui lui étaient confiées le plus rapidement possible en utilisant un minimum de ressources.
Windows fonctionne dans deux modes différents : le mode noyau et le mode utilisateur.
- Le mode noyau est celui dans lequel s’exécute des fonctions vitales du SE. C’est un mode protégé où le code est très optimisé. Un programme qui s’exécute dans ce mode n’est pas soumis aux diverses contrôles de sécurité comme par exemple vérifier si la mémoire à laquelle il accède lui a été bien attribué. On retrouve dans le noyau tous les programmes utilisés en permanence par le SE. Théoriquement, il n’est pas possible de faire exécuter ses programmes dans ce mode ;
- Le mode utilisateur est celui dans lequel tourne tous les programmes soumis à la direction des EC. Ce mode est fourni par les programmes qui s’exécutent en ……
La stabilité de Windows est assurée grâce à ces deux modes. Le mode noyau est le cœur du SE et sa partie la plus petite devrait être sans erreur. Tout ce qui s’exécute en mode utilisateur est contrôlé par les programmes du mode noyau.
Composants du SE (voir Schéma à envoyer par mail au délégué)
HAL (Hardware Abstraction Layer= couche d’abstraction matérielle)
C’est grâce à cette couche que Windows est portable sur plusieurs types de machines. Son rôle est de masquer complètement la partie matérielle au SE lui-même. Tout matériel sera représenté virtuellement au SE. Le SE va donc utiliser le matériel via une interface unique sans se soucier du matériel informatique. C’est à la couche HAL de traduire les demandes au système physique. A un type de machine correspond une couche HAL spécifique. C’est aussi grâce à cette couche que le système multiprocesseur peut être géré.
| Noyau |
| HAL |
| Matériel |
Son rôle principal
Sur les différents processeurs virtuels en fonction de leur priorité, il va préempter les processus qui n’auront pas rendu eux-mêmes la main après le quantum de temps attribué. Il traite également les exceptions du processeur.
| 08/12/09 |
Le noyau s’exécute sur chaque processeur virtuel et ne peut être ni préempté, ni swapé. Il sert de base au service du système appelé Windows Executive Services.
Les services Windows executive sont les parties importantes indispensables au SE qui s’exécutent en mode noyau. Leur rôle est de fournir les services de bases au sous-système d’environnement. Parmi les services on a les suivants : IO Manager, Object Manager, Security Ressource Manager, Process Manager LPC, Virtual Memory Manager et Graphic Manager.
- Object Manager ou gestionnaire d’objets sous Windows.
Sous Windows, tout est représenté sous forme d’objet. Ainsi, un processus ou un périphérique quelconque sont des objets. Chaque objet contient une ACL (Access Control List). C’est une liste définissant les droits que les autres objets ont sur lui. Pour travailler avec un objet, on utilise une structure appelée handle. C’est une référence représentant l’objet. Il contient notamment un pointeur sur l’objet ainsi que les droits que l’on possède sur cet objet. C’est le gestionnaire d’objets qui fournit tous les handle que les autres objets lui demandent. Les objets sont crées, modifiés et supprimés par le gestionnaire d’objets, qui se charge également de supprimer les objets orphelins. Un objet ne doit exister que s’il est utilisé. Le gestionnaire d’objets compte le nombre d’objets qui utilise chaque objet. Quand le nombre arrive à zéro, l’objet est déclaré orphelin et donc supprimé. Le gestionnaire d’objets veille en outre à ce que chaque objet ne consomme pas trop de ressources.
- Process Manager
Son rôle est de créer, modifier l’état et supprimer les threads. Il renseigne sur l’état de chaque thread. Son rôle n’est pas de les cadencer. Tout processus contient au moins un thread initial dans laquelle s’exécute effectivement le programme.
- Virtual Memory Manager
Son rôle est d’allouer 4Go d’espace mémoire à chaque processus indépendamment de l’espace mémoire effectivement disponible sur le système. Sur ces 4Go, 2Go seront réservés au système, les 2Go restants seront à la disposition du programmeur.
Sur les systèmes contenant suffisamment de mémoire, il sera possible d’allouer plus d’espace pour la partie applicative.
Le VMM s’assure que chaque application reste dans son espace d’adressage attribué. C’est également lui qui gère le swap. Les programmes demandent des pages mémoire au gestionnaire et le gestionnaire les leur fournit qu’elles soient en mémoire vive ou dans le swap. Le programmeur n’a pas à se soucier du lieu où se trouve l’information qu’il demande.
- Local Procedure Call (Appel de Procédure Locale)
Dans un SE, il y a en permanence un certain nombre de thread qui s’exécute. Il y a aussi les sous environnement ainsi que les applications utilisatrices. Tous ces threads dialoguent en permanence entre eux. Tous ces dialogues passent par le LPC qui gère la communication entre threads. Il a été spécialement développé pour optimiser les communications locales entre processus.
- Security Ressources Manager ou gestionnaire de sécurité des ressources
Son rôle est de gérer la sécurité en local sur une machine. Il sécurise l’accès à tout objet du système. Quand un utilisateur veut objet il fait une demande de handle auprès du gestionnaire d’objets. Le gestionnaire d’objets demande au SRM quels droits l’utilisateur a effectivement sur l’objet demandé. Le SRM compare le SAT (Secure Access token) de l’utilisateur contenant les droits de l’utilisateur à l’ACL de l’objet demandé et en déduit le niveau d’accès de l’utilisateur sur l’objet. Ce niveau d’accès sera stocké dans le handle.
- I/O Manager
C’est une grosse partie du système d’exploitation. Il est divisé lui-même en plusieurs couches de manière à être le plus modulaire possible. Il est constitué de telle manière que lorsque l’on veut ajouter ou changer un driver quelconque, on ait le moins de codes possibles à développer. Il faudra simplement ajouter la couche qui va bien au bon endroit. Celle-ci s’appuiera sur ses couches supérieure et inférieure qui n’auront pas à être modifiées. Plus les couches sont hautes, moins elles connaissent le système physique.
Le gestionnaire d’entrée/sortie coordonne et gère les communications entre drivers. Ces communications se font avec des messages spéciaux appelés I/O Request Packets. Le I/O Manager gère notamment les systèmes de fichiers et les redirecteurs réseaux. Un redirecteur réseau est un système de fichier spécial.
Pour une application, la méthode pour aller chercher une information ne change pas quelque soit l’endroit et le type d’informations. L’I/O Manager gère également le cache-disque.
- Graphic Manager ou Gestionnaire graphique
Il regroupe les deux sous modules : GDI et USER correspondant respectivement à l’interface graphique et au gestionnaire des fenêtres.
|
|
| I/O Manager |
| Object Manager |
| SRM |
| Process Manager |
| LPC |
| VMM |
| Graphic Manager |
| Noyau |
| HAL |
| Matériel |
LES SOUS SYSTEMES D’ENVIRONNEMENT (SSE)
- Tous les SSE s’exécutent en mode utilisateur. Ils sont au nombre de trois : WIN 32, POSIX, OS/2. Leur rôle est d’offrir aux applications un environnement d’exécution. Le sous environnement natif est WIN32. Les deux autres ont été rajoutés pour que Windows se dise compatible. Windows sait dans quel environnement exécuter une application grâce à l’entête fichier.
Il signifie Portable Operating System Interface. Comme son nom l’indique, il définit une interface commune à tout SE qui veut être à la norme POSIX. Cette norme définit 13 niveaux de 0 à 12, 12 étant la norme la plus complète. Windows est conforme à la norme POSIX 1. Cette norme définit quelques critères sur le format de nom des systèmes de fichiers par NTFS.
OS/2 est l’interface de présentation qu’avait choisie Microsoft au départ pour la famille Windows NT. Mais, face au succès de Windows 3, c’est WIN32, évolution de WIN16 qui était utilisé dans Windows 3 qui a été finalement adopté. Néanmoins, Windows respecte la norme OS/2 1.X c’est-à-dire OS/2 en mode caractère. OS/2 2.X correspond au mode graphique. Les applications qu’il faut exécuter par l’un de ces deux sous systèmes ont leur propre espace d’adressage et s’exécutent en mode multitâche préemptif.
C’est lui qui gère le clavier et la souris. Les autres sous systèmes passent obligatoirement par lui en traduisant leur API en API WIN32. Les applications WIN32 disposent de leur propre espace d’adressage.
Table des matières
GENERALITES. 1
INTRODUCTION.. 1
DEFINITION D’UN SYSTEME D’EXPLOITATION.. 1
SE ET MACHINE VIRTUELLE. 1
DESCRIPTION DU SE. 1
ROLES DU SE. 1
1°) Gestion des processus. 1
2°) Gestion de la mémoire vive. 1
3°) Gestion des entrées/sorties. 2
4°) Gestion de l’exécution des applications. 2
5°) Gestion des droits. 2
6°) Gestion des fichiers. 2
7°) Gestion des informations. 2
COMPOSANTS DU SE. 2
LES CLASSES DE SYSTEME D’EXPLOITATION.. 3
LE SYSTEME D’EXPLOITATION DOS. 5
INTRODUCTION.. 5
BREVE HISTORIQUE. 5
CONSTITUANT DU MS-DOS. 5
Le système d’entrée sortie. 5
IO.SYS. 5
MS-DOS.SYS. 6
L’INTERPRETEUR DES COMMANDES. 6
Structure d’une commande. 6
Les caractères de remplacement. 7
DEMARRAGE DU DOS. 8
DESCRIPTION DES ETAPES. 9
LE SYSTEME D’EXPLOITATION WINDOWS. 10
INTRODUCTION.. 10
HISTORIQUE DE WINDOWS (VOIR INTERNET). 10
STRUCTURE DU SE WINDOWS. 10
1- Evolutivité. 10
2- Portabilité. 10
3- Fiabilité. 10
4- Compatibilité. 10
5- Sécurité. 10
6- Performance. 10
Composants du SE. 11
HAL. 11
LE NOYAU.. 11
LES SOUS SYSTEMES D’ENVIRONNEMENT (SSE). 14
o Le sous système POSIX. 14
o Le sous système OS/2. 14
o Le sous système WIN32. 14