INF3173 - Principes des systèmes d’exploitation
Plan de cours Été 2022
Version PDF du plan de cours
Site web du cours: https://inf3173.uqam.ca/
Enseignement
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- Le canal de discussion du cours est le moyen officiel de communication en dehors des séances de cours et/ou de laboratoire. En particulier il permettra d’interagir avec les enseignants, démonstrateurs et les autres étudiants. Un lien d’invitation vous sera envoyé par courriel.
- Pour des questions plus spécifiques, personnelles ou pour relancer, contactez le professeur par courriel.
- Aucune remise de TP ou de devoir par courriel ne sera acceptée.
Le site web officiel du cours est https://inf3173.uqam.ca/. Il contient l’information à jour sur le cours ainsi que le matériel du cours (diapositives, énoncés, etc.).
Description du cours
Objectifs
Maîtriser et appliquer les concepts fondamentaux des systèmes d’exploitation. Comprendre les mécanismes et les politiques mises-en-oeuvre par les systèmes d’exploitation. Maîtriser la programmation système UNIX/Linux en C.
Sommaire du contenu
Rôles, types et structure générale des systèmes d’exploitation. Mécanismes noyaux : appels systèmes, interruptions, modes d’exécution processeur. Gestion des processus : états des processus, création et terminaison (fork et exec). Multitâche : changement de contexte, fils (threads), ordonnancement des tâches. Gestion des fichiers : systèmes de fichiers, inodes, descripteurs de fichiers, fichiers spéciaux. Communication inter-processus : échanges de messages, signaux, tubes, mémoire partagée. Concurrence : synchronisation, sections critiques, interblocages. Gestion de la mémoire : adressage, allocation, protection, pagination, mémoire virtuelle. Entrées-sorties : pilotes, pseudo-périphériques. Les considérations de sécurité seront intégrées au développement de la matière.
Modalité d’enseignement
Ce cours comporte une séance obligatoire de laboratoire (2 heures).
Préalables académiques
- INF1070 - Utilisation et administration des systèmes informatiques
- INF2171 - Organisation des ordinateurs et assembleur
- INF3135 - Construction et maintenance de logiciels
Objectif du cours
Présenter les concepts fondamentaux des systèmes d’exploitation (processus, threads, E/S, systèmes de fichiers, gestion de la mémoire, concurrence, parallélisme, communication, sécurité…).
Illustrer les concepts présentés à travers l’utilisation du système Unix: programmation en C d’applications multiprocessus, synchronisation, communication…
Formule pédagogique et matériel requis
Le cours et les laboratoires seront donnés en présentiel.
Linux
Pour réaliser les exercices de laboratoire et les travaux pratiques, les étudiants doivent avoir accès a un ordinateur utilisant une distribution Linux avec les logiciels et bibliothèques nécessaires au développement d’application en C (gcc et autre).
Dans le cadre du cours, nous utilisons des distributions basées sur Debian (dont Ubuntu), mais la plupart des autres distributions Linux à jour seront acceptables.
MacOS X ou le Sous-système Windows pour Linux (WSL) n’est pas suffisant pour participer (et réussir) le cours. L’utilisation d’une machine virtuelle Linux est acceptable ainsi que l’utilisation des serveurs de l’UQAM mise à disposition des étudiants comme java.labunix.uqam.ca.
Contenu du cours
Le contenu indiqué ici est donné à titre indicatif.
Semaine 1: Introduction
- Définition des systèmes d’exploitation.
- Composantes d’un ordinateur.
- Rôles d’un système d’exploitation.
- Mode noyau du processeur.
- Appel système.
- Interruptions et autres mécanismes matériels.
- Éléments POSIX notables: man, errno, perror.
Semaine 2: Processus
- Multitâche.
- Threads.
- Segments mémoire.
- Vie et états.
- Éléments POSIX notables: ps, getpid, pthreads, malloc, free.
Semaine 3: Création et terminaison
- Création de processus.
- Recouvrement de processus.
- Chargement de programmes.
- Terminaison volontaire et involontaire.
- Éléments POSIX notables: fork, execve, wait, exit.
Semaine 4: Ordonnancement des processus
- Ordonnanceurs et politiques d’ordonnancement.
- Préemptifs et non-préemptifs.
- Éléments POSIX notables: nice, sched.
Semaine 5: Systèmes de fichiers
- Table des inodes.
- Liens durs et symboliques.
- Accès et modification des fichiers.
- Types de systèmes de fichiers.
- Éléments POSIX notables: stat, open, close, creat, read, write, mount.
Semaine 6: Systèmes de fichiers (suite)
- Droits des fichiers, utilisateur, processus.
- Répertoires et résolution des chemins.
- Appels POSIX notables: chmod, link, rename, opendir, readdir.
Semaine 7: Systèmes de fichiers (à l’interne)
- Descripteur de fichiers.
- Traitement des fichiers ouverts.
- Adressage des fichiers.
- Fiabilité de l’espace disque.
- Éléments POSIX notables: dup2, sync.
Semaine 8: Examen intra
- La séance de laboratoire est maintenue.
Semaine 9: Communication inter-processus
- Signaux.
- Tubes simples et nommés.
- Éléments POSIX notables: sigaction, kill, pipe, mkfifo.
Semaine 10: Communication et synchronisation
- Sockets du domaine Unix.
- Concurrence et parallélisme.
- Situation de compétition.
- Éléments POSIX notables: socket, bind, listen, connect.
Semaine 11: Synchronisation
- Section critique.
- Mutex.
- Sémaphore.
- Interblocage.
- Éléments POSIX notables: pthread_mutex_lock, pthread_mutex_unlock, sem_post, sem_wait.
Semaine 12: Gestion de la mémoire
- Mémoire logique et physique.
- Unité de la gestion de la mémoire (MMU).
- Protection mémoire.
- Base/limit.
- Pagination.
- Mémoire virtuelle et mémoire résidente.
Semaine 13: Mémoire avancée
- Copy-on-write.
- Chargement et allocation à la demande.
- Projection de fichiers en mémoire.
- Communication par mémoire partagée.
- Surengagement.
- Problèmes d’allocation.
- Fragmentation.
- Éléments POSIX notables: mmap, brk, shm_open.
Semaine 14: Sujets avancés
- Entrées-sorties et pilotes.
- Virtualisation et conteneurisation.
- Autre sujets avancés.
Semaine 15: Examen final
- Pas de laboratoire.
Modalités d’évaluation
| Description | Pondération | Échéance |
|---|---|---|
| Travail pratique 0 | 10% | Semaines 2 à 3 |
| Quiz 1 | 5% | Semaine 5 |
| Travail pratique 1 | 10% | Semaines 4 à 7 |
| Examen intra | 25% | Semaine 8 |
| Quiz 2 | 5% | Semaine 12 |
| Travail pratique 2 | 20% | Semaines 12 à 15 |
| Examen final | 25% | Semaine 15 |
Les travaux pratiques devront être réalisés individuellement et consistent en la réalisation d’utilitaires systèmes réalistes. Le TP0 est un petit travail d’échauffement qui se concentre sur la bonne utilisation d’appels systèmes POSIX en C. Le TP1 est un travail qui porte habituellement sur les systèmes de fichiers et/ou la gestion des processus. Le TP2 est un travail qui porte habituellement sur la programmation multiprocessus, multitâche et/ou la communication inter-processus.
Aucun retard ne sera accepté pour les TP.
L’étudiant doit obtenir une moyenne cumulée aux examens et aux quiz supérieure ou égale à 50% et une moyenne supérieure ou égale à 50% dans l’ensemble des évaluations du cours. Si ces seuils ne sont pas atteints, la mention échec sera automatiquement attribuée au cours, et ce, quelles que soient les notes obtenues.
La note finale (en lettre, A+, A, etc.) pour le trimestre sera attribuée en fonction de l’atteinte des objectifs spécifiques à travers les évaluations. La distribution des résultats dans le groupe pourrait aussi être utilisée. Aucune autre opportunité (travail supplémentaire, etc.) d’augmenter le nombre de points ne sera accordée.
Intégrité académique
En cas de plagiat ou de fraude, la sanction peut aller de la note zéro pour le travail ou l’examen, jusqu’à l’exclusion de l’université.
Les règlements concernant le plagiat seront strictement appliqués. Pour plus de renseignements, consultez le site suivant : http://www.sciences.uqam.ca/etudiants/integrite-academique.html
Médiagraphie
Les ressources suivantes sont recommandées.
- SILBERSCHATZ, A., GAVIN, P.B., GAGNE, G. – Operating Systems Concepts, 10TH EDITION, WILEY, 2018.
- TANENBAUM, Andrew S. – Modern Operating Systems – PRENTICE HALL, 4RD ED., 2014.
- TANENBAUM, Andrew S. – Système d’exploitation – PERSON EDUCATION, 3RD ED. (en français)
Des ressources complémentaires sont disponibles
- NUTT, G. – Operating system concepts – ADDISON WESLEY.
- STALLING, W. – Operating systems Internals and Design Principles – PRENTICE HALL.
- BIC, L.F. et SHAW, A.C. – Operating systems principles – PRENTICE HALL.
- KERNIGHAN, B.W., RITCHIE, D.M. – The C programming language – PRENTICE HALL.
- BLAESS, C. – Développement système sous Linux – EYROLLES
- RIFFLET, J.M. – La programmation sous Unix – SCIENCE INTERNATIONAL, PARIS.
- KERRISK M. – The Linux Programming Interface – NO STARCH PRESS.
- GRAY, J.S. – Inteprocess communications in Linux – THE NOOKS AND GRANMIS.
- ROBBINGS, K.A. et ROBBINGS, S. – Unix Systems Programming – PRENTICE HALL.
Monitorat de programme
Le département d’informatique offre un service de monitorat gratuit s’adressant plus particulièrement aux étudiant.e.s du baccalauréat et du certificat en informatique. Il concerne principalement les cours de base comme INF1070, INF1120, INF1132, INF2120 et INF2171, mais, selon la connaissance du moniteur ou de la monitrice, un support dans d’autres cours peut également être offert.
Objectifs
Permettre aux étudiant.e.s de :
- Bénéficier d’un encadrement par les pairs ;
- Recevoir un suivi personnalisé en cas de difficulté ;
- Profiter d’un soutien supplémentaire à la matière vue en classe ;
- Obtenir un support technique sur les technologies, les outils, les bibliothèques et les cadriciels utilisés dans les cours (installation, configuration, utilisation)
Informations
- Voir https://info.uqam.ca/aide/ pour la grille horaire et tous les détails
- Le service est généralement disponible à partir de la deuxième semaine
- D’autres plages horaires pourraient être ajoutées en cours de session selon les besoins
- Clavardage en direct: ~aide (Mattermost)
Politique d’absence aux examens
Reprise d’examen
L’autorisation de reprendre un examen en cas d’absence est de caractère exceptionnel. Pour obtenir un tel privilège, l’étudiant-e doit avoir des motifs sérieux et bien justifiés.
Conflits d’horaire
Il est de la responsabilité de l’étudiant.e de ne pas s’inscrire à des cours qui sont en conflit d’horaire, tant en ce qui concerne les séances de cours ou d’exercices que les examens. De tels conflits d’horaire ne constituent pas un motif justifiant une demande d’examen de reprise.
Procédure
L’étudiant.e absent.e lors d’un examen doit, dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la date de l’examen, présenter une demande de reprise en utilisant le formulaire prévu, disponible sur http://info.uqam.ca/repriseexamen/.
Pièces justificatives
Dans le cas d’une absence pour raison médicale, l’étudiant.e doit joindre un certificat médical original et signé par le médecin décrivant la raison de l’absence à l’examen. Les dates d’invalidité doivent être clairement indiquées sur le certificat. Une vérification de la validité du certificat pourrait être faite. Dans le cas d’une absence pour une raison non médicale, l’étudiant.e doit fournir les documents originaux expliquant et justifiant l’absence à l’examen ; par exemple, lettre de la Cour en cas de participation à un jury, copie du certificat de décès en cas de décès d’un proche, etc. Toute demande incomplète sera refusée. Si la direction du programme d’études de l’étudiant.e constate qu’un.e étudiant.e a un comportement récurrent d’absence aux examens, l’étudiant.e peut se voir refuser une reprise d’examen.
Pour plus d’informations
Consulter la page http://info.uqam.ca/politiques.
Règlement numéro 18 sur les infractions de nature académique (extraits)
Tout acte de plagiat, fraude, copiage, tricherie ou falsification de document commis par une étudiante, un étudiant, de même que toute participation à ces actes ou tentative de les commettre, à l’occasion d’un examen ou d’un travail faisant l’objet d’une évaluation ou dans toute autre circonstance, constituent une infraction au sens de ce règlement.
La liste non limitative des infractions est définie comme suit :
la substitution de personnes;
l’utilisation totale ou partielle du texte d’autrui en la faisant passer pour sien ou sans indication de référence;
la transmission d’un travail pour fins d’évaluatiion alors qu’il constitue essentiellement un travail qui a déjà été transmis pour fins d’évaluation académique à l’Université ou dans une autre institution d’enseignement, sauf avec l’accord préalable de l’enseignante, l’enseignant;
l’obtention par vol, manoeuvre ou corruption de questions ou de réponses d’examen ou de tout autre document ou matériel non autorisés, ou encore d’une évaluation non méritée;
la possession ou l’utilisation, avant ou pendant un examen, de tout document non autorisé;
l’utilisation pendant un examen de la copie d’examen d’une autre personne;
l’obtention de toute aide non autorisée, qu’elle soit collective ou individuelle;
la falsification d’un document, notamment d’un document transmis par l’Université ou d’un document de l’Université transmis ou non à une tierce persone, quelles que soient les circonstances;
la falsification de données de recherche dans un travail, notamment une thèse, un mémoire, un mémoire-création, un rapport de stage ou un rapport de recherche;
Les sanctions reliées à ces infrations sont précisées à l’article 3 du Règlement no 18.
Les règlements concernant le plagiat seront strictement appliqués. Pour plus de renseignements :
Politique no 16 visant à prévenir et combattre le sexisme et les violences à caractère sexuel
Les violences à caractère sexuel se définissent comme étant des comportements, propos et attitudes à caractère sexuel non consentis ou non désirés, avec ou sans contact physique, incluant ceux exercés ou exprimés par un moyen technologique, tels les médias sociaux ou autres médias numériques. Les violences à caractère sexuel peuvent se manifester par un geste unique ou s’inscrire dans un continuum de manifestations et peuvent comprendre la manipulation, l’intimidation, le chantage, la menace implicite ou explicite, la contrainte ou l’usage de force.
Les violences à caractère sexuel incluent, notamment :
- la production ou la diffusion d’images ou de vidéos sexuelles explicites et dégradantes, sans motif pédagogique, de recherche, de création ou d’autres fins publiques légitimes;
- les avances verbales ou propositions insistantes à caractère sexuel non désirées;
- la manifestation abusive et non désirée d’intérêt amoureux ou sexuel;
- les commentaires, les allusions, les plaisanteries, les interpellations ou les insultes à caractère sexuel, devant ou en l’absence de la personne visée;
- les actes de voyeurisme ou d’exhibitionnisme;
- le (cyber) harcèlement sexuel;
- la production, la possession ou la diffusion d’images ou de vidéos sexuelles d’une personne sans son consentement;
- les avances non verbales, telles que les avances physiques, les attouchements, les frôlements, les pincements, les baisers non désirés;
- l’agression sexuelle ou la menace d’agression sexuelle;
- l’imposition d’une intimité sexuelle non voulue;
- les promesses de récompense ou les menaces de représailles, implicites ou explicites, liées à la satisfaction ou à la non-satisfaction d’une demande à caractère sexuel.
Pour consulter la politique no 16
https://instances.uqam.ca/wp-content/uploads/sites/47/2018/05/Politique_no_16.pdf
Pour obtenir de l’aide, faire une divulgation ou une plainte
Bureau d’intervention et de prévention en matière de harcèlement
514-987-3000, poste 0886
Pour obtenir la liste des services offerts à l’UQAM et à l’extérieur de l’UQAM
Soutien psychologique (Services à la vie étudiante)
514-987-3185
Local DS-2110
CALACS Trêve pour Elles – point de services UQAM
514 987-0348
calacs@uqam.ca
http://trevepourelles.org
Service de la prévention et de la sécurité
514-987-3131
Politique no 44 d’accueil et de soutien des étudiant.e.s en situation de handicap
Politique
Par sa politique, l’Université reconnait, en toute égalité des chances, sans discrimination ni privilège, aux étudiant.e.s en situation de handicap, le droit de bénéficier de l’ensemble des ressources du campus et de la communauté universitaire, afin d’assurer la réussite de leurs projets d’études, et ce, dans les meilleures conditions possibles. L’exercice de ce droit est, par ailleurs, tributaire du cadre réglementaire régissant l’ensemble des activités de l’Université.
Responsabilité de l’étudiant.e
Il incombe aux étudiant.e.s en situation de handicap de rencontrer les intervenant.e.s (conseiller.ère.s à l’accueil et à l’intégration du Service d’accueil et de soutien des étudiant.e.s en situation de handicap, professeur.e.s, chargé.e.s de cours, direction de programmes, associations étudiantes concernées, etc.) qui pourront faciliter leur intégration à la communauté universitaire ou les assister et les soutenir dans la résolution de problèmes particuliers en lien avec les limitations entraînées par leur déficience.
Service d’accueil et de soutien aux étudiant.e.s en situation de handicap
Le Service d’accueil et de soutien aux étudiant.e.s en situation de handicap (SASESH) offre des mesures d’aménagement dont peuvent bénéficier certains étudiant.e.s. Il est fortement recommandé aux de se prévaloir de ces services afin de réussir ses études, sans discrimination. Pour plus d’information, visiter le site de ce service : https://vie-etudiante.uqam.ca/etudiant-situation-handicap/nouvelles-ressources.html et celui de la politique institutionnelle d’accueil et de soutien aux étudiant.e.s en situation de handicap : https://instances.uqam.ca/wp-content/uploads/sites/47/2018/05/Politique_no_44.pdf
Il est important d’informer le SASESH de votre situation le plus tôt possible :
- En personne : 1290, rue Saint-Denis, Pavillon Saint-Denis, local AB-2300
- Par téléphone : 514 987-3148
- Par courriel : situation.handicap@uqam.ca
- En ligne : https://vie-etudiante.uqam.ca/