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Conception et la réalisation d'une application de gestion du presse-papier de windows 7.

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par NOUMBO NGUETSOP Stephane Cedric MAKA MAKA Ebenezer
ENSET DE DOUALA - DIPET II 2013
  

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1.1. Noyau d'un système d'exploitation

1.1.1. Généralités

Le noyau d'un système d'exploitation est lui-même un logiciel, mais ne peut cependant utiliser tous les mécanismes d'abstraction qu'il fournit aux autres logiciels. Son rôle central impose par ailleurs des performances élevées. Cela fait du noyau la partie la plus critique d'un système d'exploitation et rend sa conception et sa programmation particulièrement délicates. Plusieurs techniques sont mises en oeuvre pour simplifier la programmation des noyaux tout en garantissant de bonnes performances.

En informatique, le noyau d'un système d'exploitation est le logiciel qui assure :

· la communication entre les logiciels et le matériel ;

· la gestion des divers logiciels (tâches) d'une machine (lancement des programmes, ordonnancement...) ;

· la gestion du matériel (mémoire, processeur, périphérique, stockage...).

La majorité des systèmes d'exploitation est construite autour du noyau. L'existence d'un noyau, c'est-à-dire d'un programme unique responsable de la communication entre le matériel et le logiciel, résulte de compromis complexes portant sur des questions de performance, de sécurité et d'architecture des processeurs.

L'existence d'un noyau présuppose selon Andrew Tanenbaum6 une partition virtuelle de la mémoire vive physique en deux régions disjointes, l'une étant réservée au noyau (l'espace noyau) et l'autre aux applications (l'espace utilisateur). Cette division, fondamentale, de l'espace mémoire en un espace noyau et un espace utilisateur contribue beaucoup à donner la forme et le contenu des actuels systèmes généralistes (GNU/Linux, Windows, Mac OS X, etc.), le noyau ayant de grands pouvoirs sur l'utilisation des ressources matérielles, en particulier de la mémoire. Elle structure également le travail des développeurs : le développement de code dans l'espace noyau est a priori plus délicat que dans l'espace utilisateur car la mémoire n'y est pas protégée. Ceci implique que des erreurs de programmation, altérant éventuellement les instructions du noyau lui-même, sont potentiellement beaucoup plus difficiles à détecter que dans l'espace utilisateur où de telles altérations sont rendues impossibles par le mécanisme de protection.

6 Andrew Tanenbaum, Operating Systems: Design and Implementation, Prentice Hall, 3rd ed. (ISBN 0-13-142938-8), chapitre 1,3 - 1,4 - 4.

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Le noyau offre ses fonctions (l'accès aux ressources qu'il gère) au travers des appels système. Il transmet ou interprète les informations du matériel via des interruptions. C'est ce que l'on appelle les entrées et sorties.

Diverses abstractions de la notion d'application sont fournies par le noyau aux développeurs. La plus courante est celle de processus (ou tâche). Le noyau du système d'exploitation n'est en lui-même pas une tâche, mais un ensemble de fonctions pouvant être appelées par les différents processus pour effectuer des opérations requérant un certain niveau de privilèges. Le noyau prend alors en général le relais du processus pour rendre le service demandé et lui rend le contrôle lorsque les actions correspondantes ont été réalisées.

Il peut arriver cependant que le processus puisse poursuivre une partie de son exécution sans attendre que le service ait été complètement réalisé. Des mécanismes de synchronisation sont alors nécessaires entre le noyau et le processus pour permettre à celui-ci, une fois qu'il est arrivé au point où il a besoin que le service ait été rendu, d'attendre que le noyau lui notifie l'exécution effective du service en question.

Un processeur est capable d'exécuter un seul processus, un multiprocesseur est capable de gérer autant de processus qu'il a de processeurs. Pour pallier cet inconvénient majeur, les noyaux multitâches permettent l'exécution de plusieurs processus sur un processeur, en partageant le temps du processeur entre les processus.

Lorsque plusieurs tâches doivent être exécutées de manière parallèle, un noyau multitâche s'appuie sur les notions de :

· commutation de contexte : (context switch en anglais) en informatique consiste à sauvegarder l'état d'un processus pour restaurer à la place celui d'un autre dans le cadre de l'ordonnancement d'un système d'exploitation multitâche.

· ordonnancement : c'est le fait d'ordonner des tâches à exécuter selon certaines contraintes. Ces tâches peuvent être l'exécution d'opération sur les entrées-sorties ou le traitement de processus. Les contraintes peuvent être temporelles ou dimensionnelles. ;

· temps partagé.

Les entrées et les sorties font l'objet d'un traitement spécifique par l'ordonnanceur. De l'anglais scheduler, il désigne dans un système d'exploitation le composant du noyau chargé de choisir l'ordre d'exécution des processus d'un ordinateur. Il s'avère donc important de mettre un accent sur les fonctions remplies par un noyau.

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1.1.2. Systèmes à noyaux restreints et Fonctions généralement remplies par un noyau

1.1.2.1. Systèmes à noyaux restreints

Il existe de nombreux noyaux aux fonctionnalités restreintes tels que les micro-noyaux, les systèmes sans noyau (MS-DOS, CP/M) ou les exo-noyaux.

Ces systèmes sont généralement adaptés à des applications très ciblées mais posent des problèmes variés (de sécurité avec MS-DOS, de performances avec HURD ou QNX). La plupart d'entre eux sont actuellement inadaptés pour une utilisation généraliste, dans des serveurs ou ordinateurs personnels.

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"Il faudrait pour le bonheur des états que les philosophes fussent roi ou que les rois fussent philosophes"   Platon