Un ordinateur est un dispositif électronique qui peut être programmé pour exécuter automatiquement des séquences d’opérations arithmétiques ou logiques (calcul)

Le principe de l’ordinateur moderne a été défini par Alan Turing en 1936

Machine de Turing universelle :

• Lire et écrire des symboles sur une bande infinie selon un ensemble de règles définies par sa fonction de transition
• Elle déplace sa tête de lecture/écriture à gauche ou à droite et change d’état en fonction du symbole et de l’état courant

Une machine de Turing physique

Une machine de Turing en LEGO (ENS Lyon)

Une machine de Turing dans Minecraft

Les machines de Turing décrivent une machine abstraite

Comment passer de ce modèle idéalisé à un ordinateur réel ?

Description des systèmes ou architectures informatiques

• L’architecture von Neumann (ou architecture Princeton)
• L’architecture Harvard
• L’architecture Harvard modifiée

Architecture Harvard modifiée

• Utilisée dans les ordinateurs modernes et les microcontrôleurs

• Caches séparés pour les données et les instructions

• Adressage mémoire unifié (mais voies ou caches séparés)

• Flexibilité

• Optimisation des performances

Beaucoup plus de périphériques d’entrée/sortie

Envoyer des instructions binaires à un ordinateur est possible mais peu pratique

$\rightarrow$ Utiliser un logiciel principal appelé système d’exploitation (OS) pour agir comme intermédiaire entre les utilisateurs et le matériel informatique

Un autre voyage dans le temps

• Premiers ordinateurs (années 1940 – 1950) :

  • Opérations manuelles, traitement par lots

• Ère des mainframes (années 1960) :

  • Transition des systèmes mono-utilisateur, mono-tâche vers des environnements multi-utilisateurs, multitâches

• Unix et premiers mini-ordinateurs (années 1970) :

  • Portabilité, système de fichiers hiérarchique, sécurité et permissions

• Ordinateurs personnels (années 1980) :

  • Plus simples, plus intuitifs, capables de fonctionner sur du matériel moins puissant
  • Introduction de l’interface graphique (GUI) par Apple

L’essor des systèmes d’exploitation modernes

• Microsoft Windows :

  • De 3.0 à 95, étape clé pour établir Microsoft comme système d’exploitation dominant sur bureau
  • Windows NT/2000/XP et suivants ont apporté stabilité et facilité d’utilisation

• GNU/Linux – la révolution open-source :

  • 1991 : première version du noyau Linux
  • Dans les années 2000, Linux domine le marché des serveurs et plus encore

• MacOS :

  • Noyau basé sur Unix
  • Lien fort avec le matériel Apple

L’essor des systèmes d’exploitation modernes

• La gestion des ressources matérielles est sous la responsabilité du noyau

• Les fonctions clés du noyau sont :

  • Gestion des processus
  • Gestion de la mémoire
  • Gestion des périphériques
  • Gestion du système de fichiers
  • Communication inter-processus
  • Sécurité et contrôle d’accès

Le shell en ligne de commande (Command-line shells)

• Mode historique d’interaction avec le système d’exploitation
• Les shells en ligne de commande demandent à l’utilisateur de saisir des commandes textuelles pour effectuer des tâches telles que la gestion des fichiers, le contrôle des processus, etc.
• Exemples : sh, bash, zsh, cmd.exe, Powershell

Les shells graphiques

• Permettent d’accéder aux fonctions d’un système d’exploitation sans avoir à taper des commandes
• Souvent construits au-dessus de ce qu’on appelle un système de fenêtres
• Exemples : Gnome Shell, Windows shell, Aqua

Le programme Init

• Le premier programme à s’exécuter après le chargement du noyau

Daemons et services

• Tâches en arrière-plan qui effectuent des fonctions spécifiques (attente de connexions, surveillance de l’ordinateur)

Utilisateurs

• Utilisateurs humains – Réguliers ou administrateur/root
• Comptes de service – utilisés par le système d’exploitation pour exécuter des tâches spécifiques (e.g., www-data)

Le format standard d’une commande

<prompt> <command> <param_1> <param_2> <param_3> ... <param_N>

• <prompt> – Généré par le programme pour fournir un contexte à l’utilisateur (il se termine généralement par l’un des caractères $, %, #, :, > ou _)

• <command> – Fournie par l’utilisateur. Cela peut être :

  • Des commandes internes ou intégrées
  • Des commandes externes pour exécuter des exécutables

• <param_1> ... <param_N> – Paramètres fournis par l’utilisateur, si nécessaire

Un ordinateur est un dispositif électronique qui peut être programmé pour exécuter automatiquement des séquences d’opérations arithmétiques ou logiques (calcul)

• Un ordinateur est composé de plusieurs composants matériels tels que le CPU, les modules de RAM, les dispositifs de stockage connectés via une carte mère

• Pour utiliser un ordinateur, l’utilisateur a besoin d’un système d’exploitation

• Les terminaux sont toujours très présents sur les ordinateurs modernes et constituent un moyen rapide et simple d’interagir avec l’ordinateur