Au terme de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante aura acquis et appliqué les concepts, principes de base et techniques établies utilisés en génie logiciel pour l’analyse, la conception et l’implémentation des systèmes d’exploitation modernes.

Structures et architectures des systèmes d'exploitation : monolithique, en couche, micronoyau, et modulaire. Mode d’opération des systèmes d’exploitation : mode utilisateur, mode privilégié. Mécanisme des interruptions, appels systèmes et commutation de contexte. Concept de processus et fils d’exécution : bloc de contrôle de processus, état de processus et gestion de processus. Communication interprocessus : communication par échange de messages et par mémoire partagée. Synchronisation et coopération entre processus : exclusion mutuelle, sémaphores, mutex et moniteurs. Problème d’interblocage : graphes d’allocation de ressources et graphe d’attente, techniques de prévention, détection et évitement d’inter-blocage. Technique d’ordonnancement du processeur. Gestion de mémoire et système de mémoire virtuelle paginée. Système de gestion de fichiers. Fiabilité, protection et sécurité des systèmes d’exploitation. Étude de cas de système d’exploitation modernes.

Séances de laboratoire portant sur la programmation système incluant le processus de configuration, compilation et installation du noyau d’un système d’exploitation moderne, l’extension du noyau par implémentation de nouveaux appels systèmes et la conception et programmation de pilotes de périphériques.

Note sur les préalables : un seul des préalables est requis, soit GTI310 OU LOG320.

À la fin du cours, l'étudiant(e) devra être capable de :

• Connaître les principales architectures des systèmes d’exploitation?;
• Comprendre les mécanismes et les algorithmes utilisés dans les systèmes d’exploitation?;
• Savoir choisir le système d’exploitation en fonction des besoins du projet?;
• Posséder les principes de la programmation système?;

• Un (1) cours magistral par semaine.
• Des exercices pratiques en classe
• Deux (2) heures de laboratoire par semaine.

1. Introduction aux systèmes d’exploitation (3.5 heures^[1])
   1. Définition et évolution des systèmes d’exploitation (SE)
   2. Objectifs et principales fonctions des SE
   3. Modes d’opérations des SE
   4. Mécanismes des interruptions
   5. Les appels systèmes
   6. Structures usuelles des systèmes d’exploitation
2. Processus et threads  (4 heures)
   1. Concept de processus, état de processus et PCB
   2. Ordonnancement des processus
   3. Opération sur les processus (fork et join)
   4. Threads
3. Communication interprocessus (3.5 heures)
   1. Types de communications interprocessus
   2. Les signaux
   3. Les tubes
4. Ordonnancement de la CPU  (3.5 heures)
   1. Concepts de base : cycle CPU-E/S, Ordonnanceur de CPU, critères d’ordonnancement
   2. Algorithmes d’ordonnancement : FCFS, SJF, Round-Robin, avec priorité, multi-niveaux
5. Synchronisation des processus (7 heures)
   1. Problème de la concurrence des processus
   2. Section critique et exclusion mutuelle
   3. Les mécanismes de synchronisations : semaphores, mutex, moniteurs.
6. Inter-blocage (3.5 heures)
   1. Définition et conditions nécessaires
   2. Modélisation d’inter-blocages
   3. Techniques de prévention, détection et évitement d’inter-blocages
7. Gestion de la mémoire (7 heures)
   1. Fonction du gestionnaire de la mémoire
   2. Protection, relocation et swapping
   3. Multiprogrammation avec partitions fixes et partitions variables
   4. Algorithmes de placement
   5. Concept de mémoire virtuelle
   6. Pagination
   7. Algorithmes de remplacement de pages
8. Systèmes de gestion des fichiers  (3.5 heures)
   1. Concept de fichier et opérations sur les fichiers
   2. Protection des fichiers
   3. Structure du système de fichiers
   4. Méthodes d’allocation d’espace
   5. Gestion d’espace libre
9. Systèmes temps réel  (3.5 heures)

[1] Ces heures sont des heures approximatives d’enseignement pour chaque sujet et incluent le temps alloué à l’examen intra trimestriel, quiz et présentations de travaux en classe.

L'étudiant se familiarisera avec les outils de développement de programmes dans l’environnement Linux. En particulier, il utilisera le langage de programmation C et les éditeurs de code, compilateurs, éditeurs de liens et débogueur de l’environnement Linux. L’étudiant pourra également utiliser une machine virtuelle Linux déployée avec le logiciel de virtualisation open source d’Oracle VirtualBox.

SILBERSCHATZ, A.,  GAGNE G. and P.B. GALVIN, Operating System Concepts. 10^th Edition, Wiley

STEVENS, W.R., Advanced Programming in the UNIX Environment. Addison-Wesley, 1992.

BOVET, D.P. & M. CESATI, Understanding the Linux Kernel: From I/O Ports to Process Management. 2^nd Edition, O’Reilly, 2002.

GILLY, D., UNIX in a Nutshell. O’Reilly, 1992.

KERNIGHAM, B.W. & D. RITCHIE, The C Programming Language. 2^nd Edition, Prentice-Hall, 1988.

Consultez le site du cours sur la plateforme Moodle .