An le système d'exploitation (OS) gère toutes les autres applications et programmes d'un ordinateur et est chargé dans l'ordinateur par un programme de démarrage. Il permet aux applications d’interagir avec le matériel d’un ordinateur. Via une interface de programme d'application désignée, les programmes d'application demandent des services au système d'exploitation (API). Le noyau est le logiciel qui contient les composants essentiels du système d’exploitation. Pour exécuter d'autres programmes, chaque ordinateur doit avoir au moins un système d'exploitation installé.

Fenêtres, Linux/Unix, et Android sont des exemples de systèmes d'exploitation qui permettent à l'utilisateur d'utiliser des programmes tels que MS Office, le Bloc-notes et des jeux sur l'ordinateur ou le téléphone mobile. Il est nécessaire d'avoir au moins un système d'exploitation installé sur l'ordinateur pour exécuter des programmes de base comme les navigateurs.

Fonctions du système d'exploitation

Les fonctions d'un système d'exploitation (OS) sont diverses et cruciales pour le fonctionnement efficace d'un système informatique. Ces fonctions incluent :

• Gestion de la mémoire: Le système d'exploitation gère la mémoire principale, en l'allouant et en la désallouant si nécessaire pour divers processus. Il garantit que différents processus peuvent coexister en mémoire sans interférer les uns avec les autres.
• Gestion/planification du processeur: Cela implique de gérer le temps et les ressources du CPU entre les différents processus. Le système d'exploitation sélectionne les processus qui reçoivent du temps CPU et garantit une utilisation efficace et équitable du processeur.
• Gestion des appareils: Le système d'exploitation régule la connexion et l'interaction avec divers périphériques d'entrée et de sortie via des pilotes de périphérique. Il alloue et libère les appareils à différents processus et assure le suivi de l'état des appareils.
• Gestion de fichiers: Le système d'exploitation gère les fichiers sur un ordinateur, en gérant des tâches telles que la création, la suppression, le transfert et le stockage. Il maintient également l’intégrité et la sécurité des données contenues dans ces fichiers.
• Gestion du stockage: Le système d'exploitation est responsable du stockage et de l'accès aux fichiers et répertoires, d'optimiser l'utilisation de divers périphériques de stockage et de garantir l'intégrité des données et une récupération efficace.
• Sécurité: Les systèmes d'exploitation modernes utilisent des mesures de sécurité telles que des pare-feu pour se protéger contre les accès non autorisés et les intrusions. Ils surveillent l'activité du système et bloquent les menaces potentielles.
• Comptabilité des tâches et contrôle des performances du système: Le système d'exploitation assure le suivi de toutes les activités du système, y compris la mémoire, l'utilisation des ressources et les erreurs. Il surveille également les indicateurs de performance pour garantir un fonctionnement efficace.
• Détection d'erreur: Le système d'exploitation vérifie en permanence les erreurs et les menaces du système, protégeant le système des dommages potentiels et alertant les utilisateurs pour qu'ils prennent les mesures appropriées.
• Coordination entre le logiciel et les utilisateurs: Il coordonne les composants matériels et dirige diverses applications logicielles, garantissant un fonctionnement fluide et une interaction utilisateur.

En plus des fonctions traditionnelles d'un système d'exploitation (OS), il existe plusieurs fonctions avancées et évolutives que les systèmes d'exploitation modernes intègrent de plus en plus :

• Prise en charge de la virtualisation : Les systèmes d'exploitation modernes incluent souvent la prise en charge de la virtualisation, permettant à plusieurs machines virtuelles de s'exécuter sur une seule machine physique. Cela facilite une utilisation efficace des ressources et l’isolation des différents environnements informatiques.
• Intégration Cloud: De nombreux systèmes d'exploitation offrent désormais une intégration cloud intégrée, permettant un accès transparent au stockage et aux services cloud, et facilitant la synchronisation et la sauvegarde des données sur tous les appareils.
• Gestion de l'énergie: Avec l'utilisation croissante des appareils mobiles, les systèmes d'exploitation se concentrent de plus en plus sur la gestion de l'énergie pour prolonger la durée de vie de la batterie. Cela inclut l’optimisation de l’utilisation des ressources matérielles et la gestion des processus en arrière-plan.
• Caractéristiques de sécurité avancées: Les systèmes d'exploitation modernes sont équipés de fonctionnalités de sécurité avancées telles que l'authentification biométrique, le cryptage, des systèmes avancés de pare-feu et anti-malware, ainsi que des mises à jour de sécurité continues pour se protéger contre les menaces émergentes.
• Mises à jour et maintenance automatisées: Les systèmes d'exploitation incluent désormais souvent des mises à jour automatiques du système et des fonctionnalités de maintenance, garantissant que le système reste à jour avec les dernières fonctionnalités et correctifs de sécurité sans nécessiter d'intervention manuelle.
• Prise en charge de l'IoT: Avec la prolifération des appareils Internet des objets (IoT), les systèmes d'exploitation sont conçus pour prendre en charge les applications IoT, notamment la gestion et l'interaction avec une vaste gamme de capteurs et d'appareils intelligents.
• AI et apprentissage automatique Intégration: L'intégration d'algorithmes d'IA et d'apprentissage automatique pour l'analyse prédictive, la personnalisation et l'interaction utilisateur améliorée devient une fonctionnalité clé des systèmes d'exploitation modernes.

Ces fonctionnalités supplémentaires reflètent la nature évolutive des systèmes d'exploitation à mesure qu'ils s'adaptent aux nouvelles avancées technologiques et aux besoins des utilisateurs.

Caractéristiques des systèmes d'exploitation

Voici une liste de certaines fonctionnalités importantes des systèmes d'exploitation :

1. Fournit une plate-forme pour exécuter des applications
2. Gère la gestion de la mémoire et la planification du processeur
3. Fournit une abstraction du système de fichiers
4. Fournit un support réseau
5. Fournit des fonctionnalités de sécurité
6. Fournit une interface utilisateur
7. Fournit des utilitaires et des services système
8. Prend en charge le développement d'applications

Avantages du système d'exploitation

Les systèmes d'exploitation présentent plusieurs avantages. Nous en avons listé quelques-uns ci-dessous :

1. Assurer une utilisation correcte et efficace du matériel informatique.
2. Autoriser différentes applications à s'exécuter simultanément.
3. Gestion des fichiers et dossiers.
4. Fournir une interface utilisateur.
5. Gérer la sécurité.
6. Gestion des ressources.
7. Gestion de l'impression.
8. Fournir une plate-forme pour le développement de logiciels.

Inconvénients du système d'exploitation

Les systèmes d'exploitation présentent plusieurs inconvénients. Nous en avons listé quelques-uns ci-dessous :

• Ils peuvent être complexes et difficiles à utiliser.
• Ils peuvent être coûteux à acheter et à entretenir.
• Ils peuvent être vulnérables aux attaques d'utilisateurs malveillants.

Types de systèmes d'exploitation

Les types de systèmes d'exploitation (OS) ont considérablement évolué, s'adaptant aux progrès technologiques et à l'évolution des besoins des utilisateurs. Voici un résumé des différents types de systèmes d’exploitation :

• Système d'exploitation par lots: Traditionnellement utilisé pour exécuter une série de travaux sans intervention manuelle. Bien qu’elle reste pertinente dans des contextes spécifiques, l’informatique moderne a largement dépassé le traitement par lots en raison de l’essor de systèmes plus interactifs et en temps réel.
• Système d'exploitation distribué : Ces systèmes gèrent un réseau d'ordinateurs interconnectés, répartissant la charge de travail entre eux. Ils deviennent de plus en plus pertinents avec l’essor du cloud computing et de l’edge computing. Les systèmes distribués sont essentiels pour gérer efficacement les applications distribuées à grande échelle.
• Système d'exploitation multitâche : Ces systèmes, capables d’exécuter plusieurs tâches simultanément, continuent d’évoluer. Les systèmes d'exploitation multitâches modernes sont plus efficaces dans l'allocation des ressources, garantissant un fonctionnement plus fluide même avec de nombreuses applications en cours d'exécution.
• Système d'exploitation réseau : Ceux-ci sont conçus pour gérer les ordinateurs en réseau, offrant un accès partagé à des ressources telles que des fichiers et des imprimantes. Avec la prolifération des services cloud, les systèmes d'exploitation réseau intègrent de plus en plus de fonctionnalités cloud pour une connectivité et un partage de ressources améliorés.
• Système d'exploitation en temps réel (RTOS) : Les RTOS sont cruciaux dans les scénarios où des opérations urgentes sont nécessaires, comme dans les systèmes embarqués, la robotique et les appareils IoT. Ils garantissent un traitement et des réponses rapides, une exigence clé dans les systèmes autonomes et l’automatisation industrielle.
• Système d'exploitation mobile : Les systèmes d'exploitation mobiles ont connu des progrès significatifs, notamment en termes d'intégration avec les services cloud, de fonctionnalités de sécurité et d'améliorations de l'interface utilisateur. L'accent a été mis sur une synchronisation transparente entre les appareils et les plates-formes, offrant une expérience utilisateur cohérente.
• Intégration IdO : Les systèmes d'exploitation modernes évoluent pour mieux gérer et s'intégrer à un nombre croissant d'appareils IoT. Ils deviennent centraux dans le contrôle et la surveillance de ces appareils, offrant des interfaces unifiées pour divers appareils intelligents.
• Prise en charge AR/VR : L’accent est de plus en plus mis sur la prise en charge des technologies de réalité augmentée (AR) et de réalité virtuelle (VR). Les futurs systèmes d'exploitation devraient offrir des environnements optimisés pour les applications AR/VR, avec des capacités avancées en matière de rendu graphique, de suivi de mouvement et d'audio spatial.
• Sécurité et confidentialité améliorées : Les menaces numériques étant de plus en plus sophistiquées, les systèmes d’exploitation mettent l’accent sur des mesures de sécurité et des contrôles de confidentialité plus stricts. Cela inclut des techniques de cryptage avancées, des processus de démarrage sécurisés et des fonctionnalités de confidentialité centrées sur l'utilisateur.
• Compatibilité multiplateforme: La tendance est aux systèmes d’exploitation qui offrent une intégration et une compatibilité transparentes sur divers appareils et plates-formes. Cela inclut l'intégration du stockage dans le cloud et des cadres d'applications universels pour une expérience multi-appareil cohérente.
• Edge Computing et systèmes distribués : À mesure que l'informatique s'étend au-delà des centres de données traditionnels, les systèmes d'exploitation s'adaptent pour gérer les ressources dans des architectures distribuées, y compris des scénarios d'informatique de pointe. Cette tendance s’oriente vers des applications plus rapides et plus réactives.
• Apprentissage automatique et capacités prédictives : Les systèmes d'exploitation exploitent de plus en plus l'apprentissage automatique pour l'analyse prédictive et l'optimisation. Cela inclut une gestion intelligente de l’énergie et des expériences utilisateur personnalisées.

Systèmes d'exploitation monotâches ou multitâches : 
Les systèmes d'exploitation monotâches permettent à un seul programme de s'exécuter à la fois, tandis que les systèmes d'exploitation multitâches permettent à plusieurs programmes de s'exécuter simultanément.
Systèmes d'exploitation de bureau ou mobiles : 
Les systèmes d'exploitation de bureau, tels que Windows et macOS, sont conçus pour être utilisés sur des ordinateurs de bureau et portables, tandis que les systèmes d'exploitation mobiles, tels que iOS et Android, sont conçus pour être utilisés sur des smartphones et des tablettes.
Systèmes d'exploitation open source ou propriétaires : 
Les systèmes d'exploitation open source sont développés par une communauté de développeurs et sont disponibles gratuitement, tandis que les systèmes d'exploitation propriétaires sont développés par une seule entreprise et doivent être achetés.

Composants du système d'exploitation

• coquillage
• Noyau

Qu'est-ce que Shell ?

Shell gère les interactions des utilisateurs. Il s'agit de la couche la plus externe du système d'exploitation et gère l'interaction entre l'utilisateur et le système d'exploitation en :

• Inviter l'utilisateur à donner son avis
• Interprétation de l'entrée pour le système d'exploitation
• Gestion de la sortie du système d'exploitation.

Shell fournit un moyen de communiquer avec le système d'exploitation en prenant soit les entrées de l'utilisateur, soit le script shell. Un script shell est une séquence de commandes système stockées dans un fichier.

Pour une compréhension approfondie de ce sujet, consultez cet article gratuit cours de système d'exploitation.

Qu'est-ce que le noyau ?

Le noyau est le composant principal d'un système d'exploitation pour un ordinateur (OS). Tous les autres composants du système d'exploitation s'appuient sur le cœur pour leur fournir des services essentiels. Il sert d'interface principale entre le système d'exploitation et le matériel et aide au contrôle des périphériques, de la mise en réseau, des systèmes de fichiers et de la gestion des processus et de la mémoire.

Fonctions du noyau

Le noyau est le composant central d'un système d'exploitation qui agit comme une interface entre les applications, et les données sont traitées au niveau matériel.

Lorsqu'un système d'exploitation est chargé en mémoire, le noyau est chargé en premier et reste en mémoire jusqu'à ce que le système d'exploitation soit arrêté. Après cela, le noyau fournit et gère les ressources de l'ordinateur et permet à d'autres programmes d'exécuter et d'utiliser ces ressources. Le noyau configure également l'espace d'adressage mémoire pour les applications, charge les fichiers avec le code d'application dans la mémoire et configure la pile d'exécution pour les programmes.

Le noyau est chargé d'effectuer les tâches suivantes :

• Gestion des entrées-sorties 
• Gestion de la mémoire 
• Gestion des processus pour l'exécution de l'application. 
• Gestion des appareils 
• Contrôle des appels système 

Auparavant, tous les services système de base tels que la gestion des processus et de la mémoire, la gestion des interruptions, etc., étaient regroupés dans un seul module dans l'espace du noyau. Ce type de noyau s'appelait le noyau monolithique. Le problème avec cette approche était que le noyau entier devait être recompilé même pour un petit changement.

Dans une approche moderne de l'architecture monolithique, un micro-noyau contient différents modules tels que la gestion des périphériques, la gestion des fichiers, etc. Il est chargé et déchargé dynamiquement. Avec cette approche moderne, la taille du code du noyau a été réduite tandis que sa stabilité a augmenté. 

Types de noyau

Linus Torvalds a introduit le concept de noyau monolithique en 1991 dans le cadre du noyau Linux. Un noyau monolithique est un seul grand programme qui contient tous les composants du système d'exploitation. Cependant, le noyau Linux a évolué au fil des ans et se compose désormais de différents types de noyaux, comme indiqué ci-dessous.

1. Noyau monolithique Comme son nom l'indique, un noyau monolithique est un seul grand programme qui contient tous les composants du système d'exploitation. Le noyau entier s'exécute en mode privilégié du processeur et fournit un accès complet au matériel du système. Les noyaux monolithiques sont plus rapides que les micro-noyaux car ils n'ont pas la surcharge de transmission de messages. Ce type de noyau est généralement utilisé dans les systèmes embarqués et les systèmes d'exploitation temps réel.

2. Micro-noyau Un micro-noyau est un noyau qui ne contient que les composants essentiels nécessaires au fonctionnement de base du système d'exploitation. Tous les autres composants sont supprimés du noyau et implémentés en tant que processus de l'espace utilisateur. L'approche micro-noyau offre une meilleure modularité, flexibilité et extensibilité. Il est également plus stable et sécurisé que les noyaux monolithiques.

3. Noyau hybride Un noyau hybride est un noyau qui combine les meilleures caractéristiques des noyaux monolithiques et des micro-noyaux. Il contient un petit micro-noyau qui fournit les composants essentiels au fonctionnement de base du système d'exploitation. Les composants restants sont implémentés en tant que processus d'espace utilisateur ou en tant que modules de noyau chargeables. Cette approche offre le meilleur des deux mondes, à savoir les performances des noyaux monolithiques et la modularité des micro-noyaux.

4. Exokernel Un exokernel est un noyau qui fournit le strict minimum de composants requis pour le fonctionnement de base du système d'exploitation. Tous les autres composants sont supprimés du noyau et implémentés en tant que processus de l'espace utilisateur. L'approche exokernel offre les meilleures performances possibles car il n'y a pas de surcharge du noyau. Cependant, il est aussi le plus difficile à mettre en œuvre et n'est pas largement utilisé.

Voyons maintenant les différents types de systèmes d'exploitation.

Système d'exploitation 32 bits contre système d'exploitation 64 bits

Systèmes d'exploitation populaires

Certains des systèmes d'exploitation les plus populaires utilisés aujourd'hui incluent :

• Windows: Windows est le système d'exploitation de bureau le plus populaire, utilisé par plus d'un milliard d'utilisateurs dans le monde. Il dispose d'un large éventail de fonctionnalités et d'applications, notamment la suite Office, des outils de jeux et de productivité.
• macOS: macOS est le système d'exploitation de bureau utilisé par les ordinateurs Apple Mac. Il est connu pour son interface claire et conviviale et est populaire parmi les professionnels de la création.
• linux: Linux est un système d'exploitation open source disponible gratuitement et pouvant être personnalisé pour répondre à des besoins spécifiques. Il est utilisé par les développeurs, les entreprises et les particuliers qui préfèrent un système d'exploitation open source et personnalisable.
• iOS: iOS est le système d'exploitation mobile utilisé par les iPhones et iPads d'Apple. Il est connu pour son interface conviviale, son intégration étroite avec le matériel et les logiciels Apple et ses fonctionnalités de sécurité robustes.
• Android: Android est le système d'exploitation mobile le plus populaire, utilisé par plus de 2 milliards d'utilisateurs dans le monde. Il est connu pour sa nature open source, ses options de personnalisation et sa compatibilité avec une large gamme d'appareils.

Part de marché des systèmes d'exploitation

Choisir le bon système d'exploitation

Lors du choix d’un système d’exploitation, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment :

• Prix: Certains systèmes d'exploitation, comme Linux, sont gratuits, tandis que d'autres, comme Windows et macOS, doivent être achetés.
• Compatibilité: Certains logiciels et matériels peuvent ne fonctionner qu'avec certains systèmes d'exploitation, il est donc important de choisir un système d'exploitation compatible avec vos besoins.
• Facilité d'utilisation: Certains systèmes d'exploitation, tels que macOS et iOS, sont connus pour leurs interfaces conviviales, tandis que d'autres, comme Linux, peuvent avoir une courbe d'apprentissage plus abrupte.
• Sécurité : Certains systèmes d'exploitation, tels que macOS et iOS, sont connus pour leurs fonctionnalités de sécurité robustes, tandis que d'autres, comme Windows, peuvent être plus vulnérables aux menaces de sécurité.

Générations de systèmes d'exploitation

Les systèmes d'exploitation ont évolué au fil du temps à travers différentes générations, chacune marquée par des caractéristiques et des avancées distinctes. Explorons ces générations avec des exemples en temps réel :

1. Première génération :

• Période : des années 1940 au début des années 1950
• Caractéristiques : Programmation de tubes à vide et langage machine.
• Exemple : ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) – L'un des premiers ordinateurs à utiliser des tubes à vide pour les calculs.

2. Deuxième génération :

• Période : de la fin des années 1950 au milieu des années 1960
• Caractéristiques : Programmation de transistors et langage assembleur.
• Exemple : IBM 1401 – Transistors utilisés, permettant un traitement plus rapide et plus fiable que les tubes à vide.

3. Troisième génération :

• Période : du milieu des années 1960 au milieu des années 1970
• Caractéristiques : Circuits intégrés (CI) et langages de programmation de haut niveau.
• Exemple : IBM System/360 – Introduction d'une famille d'ordinateurs utilisant des logiciels et des périphériques compatibles.

4. Quatrième génération :

• Période : de la fin des années 1970 aux années 1990
• Caractéristiques : Microprocesseurs, ordinateurs personnels et interfaces utilisateur graphiques (GUI).
• Exemple : Apple Macintosh – Introduction d'une interface graphique et d'une interface pilotée par la souris, rendant les ordinateurs plus conviviaux.

5. Cinquième génération :

• Période : des années 1990 à aujourd'hui (continue)
• Caractéristiques : Intelligence artificielle (IA), traitement du langage naturel et traitement parallèle.
• Exemple : Deep Blue d'IBM – A battu le champion du monde d'échecs Garry Kasparov en 1997, démontrant ainsi la puissance de l'IA dans la prise de décision complexe.

6. Sixième génération (spéculative) :

• Caractéristiques : IA avancée, informatique quantique, interfaces cerveau-ordinateur.
• Exemple : les ordinateurs quantiques développés par des sociétés comme IBM et Google pourraient révolutionner les calculs complexes.

7. Générations futures (hypothétiques) :

• Caractéristiques : IA encore plus avancée, intégration avec la cognition humaine, nouveaux paradigmes informatiques.
• Exemple : Une génération future pourrait impliquer des ordinateurs qui s'interfacent de manière transparente avec le cerveau humain, permettant ainsi des interactions directes basées sur la pensée.

Ces générations démontrent comment les systèmes d'exploitation ont évolué depuis des instructions de base au niveau machine jusqu'à des systèmes sophistiqués capables de gérer des tâches et des interactions complexes avec les utilisateurs. Chaque génération s’appuie sur les réalisations de la précédente, en intégrant de nouvelles technologies et capacités.

Conclusion

Alors que le besoin de technologie grandit de jour en jour dans les jours à venir et que les jeunes générations comme Gen Alpha grandissent et rejoignent la main-d'œuvre, un système d'exploitation bon et efficace sera la priorité absolue de chaque environnement d'entreprise. Si vous envisagez d'obtenir un diplôme en informatique, c'est maintenant le meilleur moment pour commencer.

FAQ sur le système d'exploitation

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• La source: https://www.mygreatlearning.com/blog/what-is-operating-system/