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Plan de cours
Description du cours
Objectifs
Comprendre la structure et le fonctionnement interne d’un système d’exploiration. Utiliser efficacement l’interface de programmation bas-niveau.
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.
Les activités sont conçues et testés sous Linux avec un ordinateur x86-64. Malheureusement, nous ne pouvons pas garantir que tout fonctionnera correctement sur macOS et Windows. En particulier, les ordinateurs macOS récents utilisent l’architecture ARM, ce qui n’est pas supporté pour les activités en assembleur. Vous pouvez utiliser les postes des laboratoires en redémarrant avec Linux, une machine virtuelle Linux sur votre propre ordinateur, ou utiliser le serveur de l’UQAM Java Labunix.
Contenu du cours
Le contenu indiqué ici est donné à titre indicatif.
Semaine 1: Introduction
- Définition des systèmes d’exploitation.
- Rappels sur les composants 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
- Création de processus et fils d’exécution.
- Exécution de programmes.
- Terminaison volontaire et forcée.
- État de tâches.
- Segments mémoire.
- Éléments POSIX notables: fork, exec, wait, exit, pthread
Semaine 3: Gestion de fichiers
- Types de fichiers.
- Opérations sur les fichiers.
- Répertoires.
- Format de fichiers.
- Permissions et propriétaires.
- Éléments POSIX notables: stat, open, close, read, write, opendir, readdir
Semaine 4: Ordonnancement des processus
- Changement de contexte.
- Ordonnanceur préemptifs et non-préemptifs.
- Quantum et priorité.
- Algorithmes FCFS, SPR, RR, CFS.
- Politique temps-réel.
- Migration entre processeurs.
- Éléments POSIX notables: nice, sched, getrusage.
Semaine 5: Mémoire virtuelle
- Table de page et traduction d’adresse.
- Protection mémoire.
- Pagination.
- Mémoire virtuelle et mémoire résidente.
- Copy-on-write.
- Projection de fichiers en mémoire.
- Cache de page.
- Éléments POSIX notables: mmap, brk, malloc, sync
Semaine 6: Stockage
- Périphériques de type bloc.
- Système de fichiers.
- Point de montage.
- Ordonnancement des requêtes.
- Fiabilité, fragmentation, chiffrement, performance.
- Appels POSIX notables: mount, mkfs,
Semaine 7: Communication inter-processus
- Envoi et traitement de signaux.
- Tubes anonymes et nommés.
- Socket.
- Mémoire partagée.
- Éléments POSIX notables: sigaction, kill, pipe, mkfifo, shm, socket, bind, listen, connect.
Semaine 8: Examen intra
- La séance de laboratoire est maintenue.
Semaine 9: Synchronisation
- Sections et conditions critiques.
- Attente active et passive.
- Verrous, sémaphores, barrières et variables de condition.
- Verrou asymétriques.
- Appel système futex.
- Éléments POSIX notables: pthread_mutex_lock, pthread_mutex_unlock, sem_post, sem_wait.
Semaine 10: Interblocage
- Étude des interblocages
- Problème des philosophe.
- Vérification en fonctionnement.
- Détection et prévention des interblocages.
Semaine 11: Appels systèmes asynchrones
- Programmes interactifs.
- Multiplexage entre descripteurs de fichiers.
- Programmation asynchrone.
Semaine 12: Virtualisation
- Émulation, conteneurs et virtualisation.
- Élément de performance, sécurité.
Semaine 13: Sécurité et Microsoft Windows
- Authentification.
- Division des permissions.
- Audit, politique de sécurité.
- API Win32, portabilité de programmes.
Semaine 14: Étude de cas
- Révision, exercices et sujets d’actualité.
Semaine 15: Examen final
- Pas de laboratoire.
Modalités d’évaluation
| Description | Pondération | Échéance |
|---|---|---|
| Quiz 1 | 5% | 5 juin 2023 |
| Quiz 2 | 5% | 25 juillet 2023 |
| Examen mi-session | 25% | 20 juin 2023 |
| Examen final | 25% | 8 août 2023 |
| TP 1 | 10% | Remise semaine 5 |
| TP 2 | 15% | Remise semaine 9 |
| TP 3 | 15% | Remise semaine 13 |
Les travaux pratiques devront être réalisés en équipe de deux ou individuellement et consistent en la réalisation d’utilitaires systèmes.
Le TP1 porte sur la création de processus et la gestion de fichiers.
Le TP2 porte sur l’utilisation efficace des appels systèmes.
Le TP3 porte sur la synchronisation.
Tous travaux remis sera corrigé. Toutefois, une pénalité de 10% s’applique pour chaque 24h de retard. La note zéro sera attribuée pour un travail remis avec plus de 72h de retard. Ceci a pour but de corriger et remettre les notes rapidement.
Pour réussir le cours, l’étudiant doit obtenir une moyenne cumulée aux examens 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.
Information sur les Services à la vie étudiante
Services
Les services à la vie étudiante accompagnent les étudiantes et les étudiants dans la réussite de leur parcours universitaire.
Bureau
Bureau des services-conseils (soutien psychologique, bien-être aux études, information scolaire et insertion professionnelle, orientation, emploi): pour prendre rendez-vous, communiquez au 514 987-3185 ou par courriel à services-conseil@uqam.ca.
Aide financière
Bureau de l’aide financière: pour prendre rendez-vous, écrivez à aidefinanciere@uqam.ca.
Bourses d’études
Concernant les bourses, pensez à consulter Le Répertoire institutionnel des bourses d’études (RIBÉ) et écrivez à bourse@uqam.ca pour toute question.
Informations générales
Consultez les informations et l’ensemble des coordonnées et services offerts par les Services à la vie étudiante à l’adresse suivante: vie-etudiante@uqam.ca.
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/