Chapitre 3 : Systèmes d'exploitation¶

Programme officiel (B.O.)¶

B.O. spécial n° 1 du 22 janvier 2019 - NSI Première

Contenus	Capacités attendues	Commentaires
Systèmes d'exploitation.	Identifier les fonctions d'un système d'exploitation. Utiliser les commandes de base en ligne de commande. Gérer les droits et permissions d'accès aux fichiers.	Les éléments du programme concernent les systèmes de type UNIX (Linux).

1. Qu'est-ce qu'un système d'exploitation ?¶

1.1 Définition¶

Un système d'exploitation (SE, ou Operating System - OS) est un logiciel qui sert d'intermédiaire entre le matériel (processeur, mémoire, disque, écran...) et les applications (navigateur, traitement de texte, jeux...).

┌──────────────────────────────────┐
│        Applications              │
│  (navigateur, Python, jeux...)   │
├──────────────────────────────────┤
│     Système d'exploitation       │
│  (Linux, Windows, macOS...)      │
├──────────────────────────────────┤
│          Matériel                │
│  (processeur, RAM, disque...)    │
└──────────────────────────────────┘

1.2 Les fonctions principales¶

Le système d'exploitation assure cinq fonctions essentielles :

Fonction	Description
Gestion des processus	Lancer, suspendre, arrêter des programmes ; partager le processeur entre eux
Gestion de la mémoire	Attribuer de la mémoire aux programmes, la libérer quand ils se terminent
Gestion des fichiers	Organiser les données sur le disque (répertoires, fichiers, droits)
Gestion des entrées/sorties	Communiquer avec les périphériques (clavier, écran, réseau, USB...)
Interface utilisateur	Fournir une interface graphique (GUI) ou en ligne de commande (CLI)

1.3 Les principaux systèmes d'exploitation¶

Système	Créateur	Type	Usage principal
Linux	Linus Torvalds (1991)	Libre (open source)	Serveurs, développement, embarqué
Windows	Microsoft (1985)	Propriétaire	Bureautique, jeux
macOS	Apple (2001)	Propriétaire (base UNIX)	Créatif, développement
Android	Google (2008)	Libre (basé sur Linux)	Smartphones
iOS	Apple (2007)	Propriétaire	Smartphones Apple

Linux et UNIX

UNIX est un système d'exploitation créé en 1969 aux Bell Labs. Linux est un système « de type UNIX » créé en 1991 par Linus Torvalds. Les commandes étudiées dans ce cours fonctionnent sur Linux, macOS et tout système de type UNIX.

2. Le système de fichiers¶

2.1 Organisation hiérarchique¶

Les fichiers sont organisés dans une structure arborescente (un arbre) :

/ (racine)
├── home/
│   ├── alice/
│   │   ├── Documents/
│   │   │   └── cours.txt
│   │   ├── Images/
│   │   └── .bashrc
│   └── bob/
│       └── projet/
├── etc/
├── var/
├── tmp/
└── usr/

Élément	Description
`/`	Répertoire racine (sommet de l'arbre)
`/home/alice/`	Répertoire personnel de l'utilisateur Alice
`~`	Raccourci vers le répertoire personnel de l'utilisateur courant
`.`	Répertoire courant
`..`	Répertoire parent

2.2 Chemin absolu et chemin relatif¶

Il existe deux façons de désigner un fichier :

Type	Définition	Exemple
Chemin absolu	Part de la racine `/`	`/home/alice/Documents/cours.txt`
Chemin relatif	Part du répertoire courant	`Documents/cours.txt` (si on est dans `/home/alice/`)

# Analogie Python
# Chemin absolu : l'adresse complète
"/home/alice/Documents/cours.txt"

# Chemin relatif : depuis où on est
"Documents/cours.txt"         # dans /home/alice/
"../bob/projet/"              # remonter d'un niveau, aller dans bob/projet

3. Commandes de base en ligne de commande¶

3.1 Le terminal¶

Le terminal (ou shell) est une interface en ligne de commande qui permet d'interagir avec le système d'exploitation en tapant des commandes textuelles.

Le caractère > (ou $) est l'invite de commande (prompt) : il indique que le terminal attend une commande.

Commande	Signification	Exemple
`pwd`	Afficher le répertoire courant (Print Working Directory)	`> pwd` → `/home/alice`
`ls`	Lister le contenu d'un répertoire (List)	`> ls` → `Documents Images .bashrc`
`ls -l`	Liste détaillée (droits, taille, date)
`cd rep`	Changer de répertoire (Change Directory)	`> cd Documents`
`cd ..`	Remonter au répertoire parent	`> cd ..`
`cd ~`	Retourner au répertoire personnel	`> cd ~`
`cd /`	Aller à la racine	`> cd /`

3.3 Manipulation de fichiers et répertoires¶

Commande	Action	Exemple
`mkdir nom`	Créer un répertoire (Make Directory)	`> mkdir Projets`
`rmdir nom`	Supprimer un répertoire vide	`> rmdir Projets`
`touch nom`	Créer un fichier vide	`> touch notes.txt`
`cp source dest`	Copier un fichier (Copy)	`> cp notes.txt copie.txt`
`mv source dest`	Déplacer ou renommer (Move)	`> mv notes.txt Documents/`
`rm nom`	Supprimer un fichier (Remove)	`> rm copie.txt`
`cat nom`	Afficher le contenu d'un fichier	`> cat notes.txt`
`less nom`	Afficher page par page	`> less notes.txt`

Attention

La commande rm supprime un fichier définitivement (pas de corbeille). Il n'y a pas de confirmation par défaut. Soyez prudent.

3.4 Exemple de session¶

> pwd
/home/alice
> ls
Documents  Images  .bashrc
> mkdir Projets
> cd Projets
> pwd
/home/alice/Projets
> touch hello.py
> ls
hello.py
> cp hello.py hello_backup.py
> ls
hello.py  hello_backup.py
> cd ..
> pwd
/home/alice

4. Les droits d'accès¶

4.1 Utilisateurs et groupes¶

Sous UNIX, chaque fichier appartient à un utilisateur (le propriétaire) et à un groupe. Les droits d'accès sont définis pour trois catégories :

Catégorie	Symbole	Description
Propriétaire	`u`	L'utilisateur qui possède le fichier
Groupe	`g`	Les membres du groupe du fichier
Autres	`o`	Tous les autres utilisateurs

4.2 Les trois types de droits¶

Droit	Lettre	Valeur	Sur un fichier	Sur un répertoire
Lecture	`r`	4	Lire le contenu	Lister le contenu (`ls`)
Écriture	`w`	2	Modifier le contenu	Ajouter/supprimer des fichiers
Exécution	`x`	1	Exécuter le programme	Traverser (`cd`)

4.3 Afficher les droits¶

La commande ls -l affiche les droits de chaque fichier :

> ls -l
-rw-r--r--  1 alice  staff  1234  juil. 7 10:30  cours.txt
drwxr-x---  2 alice  staff    64  juil. 7 10:30  Documents

Décomposition de -rw-r--r-- :

 -    rw-    r--    r--
 │    │      │      │
 │    │      │      └── Autres : lecture seule
 │    │      └──────── Groupe : lecture seule
 │    └─────────────── Propriétaire : lecture + écriture
 └──────────────────── Type (- = fichier, d = répertoire)

4.4 Modifier les droits : `chmod`¶

La commande chmod (change mode) modifie les droits d'accès.

Notation symbolique¶

> chmod u+x script.py       # ajouter l'exécution pour le propriétaire
> chmod g-w fichier.txt     # retirer l'écriture pour le groupe
> chmod o-r secret.txt      # retirer la lecture pour les autres
> chmod a+r public.txt      # ajouter la lecture pour tout le monde

Symbole	Signification
`u`, `g`, `o`, `a`	Propriétaire, groupe, autres, tous
`+`, `-`	Ajouter, retirer un droit
`r`, `w`, `x`	Lecture, écriture, exécution

Notation numérique (octale)¶

On additionne les valeurs des droits pour chaque catégorie :

Droits	Calcul	Valeur
`rwx`	4 + 2 + 1	7
`rw-`	4 + 2 + 0	6
`r-x`	4 + 0 + 1	5
`r--`	4 + 0 + 0	4
`---`	0 + 0 + 0	0

> chmod 755 script.py     # rwxr-xr-x (proprio: tout, groupe/autres: lecture+exécution)
> chmod 644 fichier.txt   # rw-r--r-- (proprio: lire+écrire, groupe/autres: lire)
> chmod 700 secret.txt    # rwx------ (proprio uniquement)

5. Les processus¶

5.1 Définition¶

Un processus est un programme en cours d'exécution. Quand on lance un programme, le système d'exploitation crée un processus qui contient :

Le code du programme en mémoire
Les données qu'il manipule
Un identifiant unique appelé PID (Process Identifier)

Programme ≠ Processus

Un programme est un fichier stocké sur le disque (le code). Un processus est une instance de ce programme en cours d'exécution en mémoire. On peut lancer plusieurs processus du même programme (par exemple, ouvrir deux fenêtres de terminal).

5.2 Commandes liées aux processus¶

Commande	Rôle
`ps`	Lister les processus de l'utilisateur
`ps aux`	Lister tous les processus du système
`top`	Afficher les processus en temps réel (`Ctrl`+`C` pour quitter)
`kill PID`	Terminer un processus par son PID

> ps
  PID TTY          TIME CMD
 1234 pts/0    00:00:00 bash
 5678 pts/0    00:00:02 python3
 5679 pts/0    00:00:00 ps

5.3 Multi-tâches¶

Les systèmes d'exploitation modernes sont multi-tâches : ils donnent l'impression que plusieurs programmes s'exécutent en même temps. En réalité, le processeur alterne très rapidement entre les processus (plusieurs milliers de fois par seconde). L'ordonnanceur (scheduler) du SE décide quel processus obtient le processeur à chaque instant.

À retenir¶

Le système d'exploitation est l'intermédiaire entre le matériel et les applications.
Ses fonctions : gestion des processus, de la mémoire, des fichiers, des entrées/sorties et de l'interface.
Le système de fichiers est organisé en arbre avec une racine (/).
Chemin absolu : depuis la racine (/home/alice/doc.txt). Chemin relatif : depuis le répertoire courant.
Commandes essentielles : pwd, ls, cd, mkdir, cp, mv, rm, cat, chmod.
Trois types de droits : lecture (r), écriture (w), exécution (x), pour trois catégories : propriétaire, groupe, autres.
chmod modifie les droits : notation symbolique (u+x) ou numérique (755).
Un processus = programme en cours d'exécution, identifié par un PID.