SYSTÈMES D'EXPLOITATION, informatique

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Évolution des systèmes

La présentation de l'évolution des systèmes d'exploitation permet d'introduire les principaux concepts qui régissent les systèmes actuels.

Les moniteurs d'enchaînement

Dans les années 1940, les premiers ordinateurs tels que Mark I (1944) ou l'E.N.I.A.C. (Electronic Numerical Integrator and Computer, 1945) ne disposaient pas de système d'exploitation pour partager les ressources entre les différents programmes. De ce fait, un seul programme bénéficiait de l'intégralité des ressources de la machine. L'interaction avec l'utilisateur était directe, ce dernier exécutait les instructions pas à pas et pouvait modifier directement le contenu de la mémoire sans aucune restriction.

Vers la fin des années 1950 sont apparus les premiers embryons de systèmes, les moniteurs d'enchaînement, qui visaient à automatiser le lancement des programmes. Ces moniteurs, responsables de l'exécution d'une séquence de travaux, étaient constitués par une suite de programmes et de jeux de données associés. Des mécanismes de protection ont alors été introduits pour limiter le temps d'exécution des programmes, protéger la zone mémoire réservée au moniteur et contrôler les échanges de données avec les périphériques d'entrées/sorties.

Les gros systèmes

Les gros systèmes (mainframes) sont apparus dans les années 1960. Ils ont introduit les principaux concepts des systèmes d'exploitation modernes : la multiprogrammation, le temps partagé et la mémoire virtuelle.

La multiprogrammation et le traitement par lots

L'accès aux périphériques d'entrées/sorties (tels que les bandes magnétiques et les cartes perforées) étant particulièrement lent, l'unité centrale était souvent inoccupée. Pour optimiser l'utilisation de cette ressource onéreuse, des processeurs autonomes, spécialisés dans les transferts de données et appelés unités d'échanges ou canaux, ont été introduits au cours des années 1960. Ceux-ci permettaient une simultanéité d'exécution entre les programmes de l'unité centrale et le transfert de données depuis ou vers les périphériques.

Dans ces systèmes pouvaient cohabiter plusieurs programmes bloqués, qui attendaient des données en cours de transfert, et un programme qui s'exécutait sur l'unité centrale. Cette présence simultanée de plusieurs programmes en mémoire est appelée la multiprogrammation ou multitâches. Un programme en mémoire est alors communément appelé processus ou tâche. Chaque tâche s'exécute dans un espace confiné contenant, entre autres, l'ensemble de ses variables. Les systèmes de traitement par lots (batch processing) furent les premiers systèmes d'exploitation à utiliser le concept de multiprogrammation. Ils planifiaient l'exécution des différentes tâches. Cette planification permettait d'optimiser le taux d'occupation de l'unité centrale et des unités d'échanges, mais elle entraînait aussi une rigidité de fonctionnement préjudiciable aux utilisateurs de ces systèmes : horaires de lancement des tâches figés, temps de réponse éventuellement très longs.

Au début des années 1960, la plupart des ordinateurs utilisaient un système de traitement par lots. On peut citer Atlas (1962), le premier système d'exploitation à introduire la notion d'appels système et Harvest d'I.B.M. (1962).

Le temps partagé

Le concept de temps partagé (time sharing) est une extension de la multiprogrammation. Il a été introduit la première fois en 1962 par le M.I.T. (Massachusetts Institute of Technology) dans le système CTSS (Compatible Time Sharing System). Son but était de pallier la rigidité des systèmes de traitement par lots, en garantissant à chaque programme un temps de réponse acceptable. Ce résultat est obtenu en allouant successivement l'unité centrale aux différentes tâches, par tranches de temps très courtes (de l'ordre de 10 à 100 millisecondes) appelées quanta ou time slices. Dans ce type de systèmes d'exploitation, l'ordonnanceur (scheduler) choisit la tâche à exécuter sur l'unité centrale et lui alloue un quantum de temps. Les différentes tâches sont choisies à tour de rôle, donnant l'illusion aux utilisateurs que toutes les tâches s'exécutent en parallèle. À la fin d'un quantum de temps, le passage d'une tâche à une autre est appelé commutation.

À partir de 1962, la majorité des systèmes d'exploitation fonctionnent en temps partagé. Il s'agit de systèmes complexes pouvant gérer un grand nombre d'utilisateurs simultanément. En 1964, la société I.B.M. (International Business Machines) commence la série des systèmes OS/360 (Operating S [...]

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Microprocesseur : le Pentium. 4

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Informatique : architecture d'un ordinateur

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Informatique : système d'exploitation dans l'architecture d'un système d'informatique

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  • : professeur à l'université Pierre et Marie Curie (Paris-VI), directeur-adjoint du LIP6

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Pour citer l’article

Pierre SENS, « SYSTÈMES D'EXPLOITATION, informatique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/systemes-d-exploitation-informatique/