Quel est le rôle d’un système d’exploitation : 7 fonctions

Dans un article précédent, je donnais la définition d’un système d’exploitation et OS.
Mais quels sont les composants d’un système d’exploitation ?

Dans ce guide, je vous donne le rôle d’un système d’exploitation à travers sept fonctions que doit remplir un OS afin qu’un appareil puisse fonctionner.

Quel est le rôle d'un système d'exploitation : 7 fonctions

Le rôle d’un système d’exploitation en 7 fonctions

La plupart des opérations importantes de l’OS sont effectuées par le noyau de l’OS ou Kernel : Qu’est-ce que le noyau d’un OS (Kernel)

L’amorçage du PC et le boot

La première fonction d’un OS est de permettre de démarrer votre PC vers l’interface utilisateur.
Ainsi lorsque vous démarrez votre PC, le BIOS de l’ordinateur effectue certaines actions et vérifications puis passent la main aux système d’exploitation.
Ce dernier doit donc respecter certains standard comme MBR (Master boot record) ou UEFI (Unified Extensible Firmware Interface).
Les partitions de disque doivent être structurées de manière à ce que le BIOS puissent trouver les informations de démarrage de l’OS.

Puis l’OS lance les diverses composants et processus à son démarrage propre.
On parle alors du boot de l’OS ou amorçage du système d’exploitation.
Ainsi le démarrage d’un PC en Windows est différent d’un Linux même si on trouve des similitudes.
En effet, en général, l’OS charge très tôt le noyau ou kernel.
Puis lance les services systèmes pour enfin lancer l’interface utilisateur et les applications utilisateurs.
Ainsi il existe différents phases.

Sur Windows, on trouve le bootloader NTDLR (NT LoaDeR) pour Windows XP, remplacé par la suite par BCD (Boot configuration Data).
Chez Linux, on trouve LILO mais surtout GRUB.
Enfin chez Apple, c’est Boot Camp.

En clair donc, lorsque vous installez un OS, ce dernier met en place la structure de fichiers qui va bien afin que l’OS puisse booter.

Qu’est-ce qu’un chargeur de démarrage (Boot Loader)

Faire fonctionner le matériel

Une des fonctions importants de l’OS est de permettre de faire fonctionner le matériel de votre PC.
En effet, ce dernier possède divers composants comme la carte graphique, la carte audio, les cartes réseaux (Ethernet ou Wi-Fi), l’USB, Bluetooth, etc.

Pour cela, les constructeurs de matériel créent des applications que l’on nomme pilotes ou drivers en anglais.
Il permet la communication entre le matériel et l’OS.
Ces derniers respectent certains standard et normes établies par l’OS.
Par exemple pour Windows la norme est
Ainsi les pilotes pour Windows ne fonctionne pas sur Linux et inversement.

Enfin l’OS se doit aussi de faciliter l’ajout de matériel.
Ainsi il existe des services de découvertes de nouveaux matériels.
Lorsque l’utilisateur insère un nouveau matériel, l’OS le voit puis propose d’installer le pilote adéquate.
Par exemple sur Windows, c’est la normale Plug And play qui remplit cette fonction.
Enfin sur Linux, c’est le daemon udev.

La détection Plug And Play de l'OS Windows

Gérer la mémoire RAM

Le système d’exploitation doit mettre à disposition la mémoire RAM du PC pour lui même mais aussi pour les applications.
Ainsi, une application doit pouvoir, à tout moment, réserver une zone de mémoire pour y stocker ses données utiles.
Ainsi l’OS fait le gendarme dans la gestion de la mémoire. Il doit s’assurer qu’une application n’accède pas à des adresses d’autres données, accepter ou refuser de réserver des adresses de mémoires, etc.
Puis il doit optimiser l’utilisation de la mémoire.
Afin de ne pas gaspiller la mémoire physique, l’OS créé une mémoire virtuelle.
Cela permet notamment de partager des adresses mémoires à plusieurs processus au lieu de dupliquer les données dans des zones de mémoire différentes.

Qu’est-ce la pagination mémoire et mémoire virtuelle ?

Les pages de mémoire virtuelle, page table et mémoire physique

Ainsi, on trouve beaucoup de similitudes dans le fonctionnement de la mémoire dans Windows et Linux, du moins dans la structure générale.
Après, chacun a ses propres spécificités sur la gestion.
Un article existe qui explique comment Linux organise la mémoire RAM au sein du système :

Système de vérification et intégrité

Les applications en cours de fonctionnement ou processus utilisent le processus, la mémoire RAM, des fichiers et des périphériques.

Ainsi l’OS se doit de structurer et vérifier le bon ordre dans les applications en cours de fonctionnement.
Pour cela, l’OS réserve des zones de mémoires où chaque processus peut y stocker ces données.
Il vérifie que les processus n’accèdent pas aux zones de mémoire des autres processus (sauf cas de la mémoire partagée).
Enfin il gère la communication inter-processus.

Ainsi l’OS doit faire en sorte que les applications, matériels fonctionnent en ordre et n’effectue pas d’actions interdites.

Le système de fichiers et accès aux périphériques de stockage

C’est la structure sur les périphériques de stockage (disque dur, SSD, clé USB, etc) qui permet d’enregistrer puis enregistrer les fichiers et dossiers.

Chaque OS possède son propre systèmes de fichiers.
Par exemple Windows fonctionne en NTFS (New Technology File System) alors que Linux fonctionne en ext4.
Pour plus d’informations, se reporter à cet article complet :

NTFS, EXT4 : Comprendre les systèmes de fichiers

Le système de fichiers et accès aux périphériques de stockage

Shell ou l’interface utilisateur

Enfin une fois l’amorçage terminé, on arrive en général sur une page d’identification.
En effet, l’OS permet de gérer plusieurs utilisateurs protégés dont l’accès à leurs sessions est protégée (un mot de passe, identification biométrique, …).
Une fois identifié, on arrive sur l’interface utilisateur.

Celle-ci peut être en texte sous la forme d’un terminal afin d’y passer des commandes.
Ainsi, on peut aussi gérer un OS à distance en texte, via SSH par exemple, par exemple pour les serveurs

Mais la plupart du temps il s’agit d’interface graphique.
C’est l’expression du dialogue entre l’utilisateur qui effectue des actions et le matériel de l’ordinateur.
Là aussi la prise en main à distance est possible via RDP, VNC ou autre protocole applicatif.

On trouve en général des points communs :

La gestion du clavier et de la souris qui permet de se balader dans l’interface utilisateur
Un menu pour lancer les applications installées
La possibilité de basculer d’une application ouverte à l’autre

L'environnement de bureau de l'OS Ubuntu

Les applications et logiciels

Enfin le système d’exploitation permet d’installer des applications et logiciels.
Il s’agit d’étendre les possibilités de fonctions de l’OS.
Par exemple en installant une application de montage vidéo ou image.
Ou encore des applications de jeux.

Là aussi pour faciliter les choses, l’OS propose des standard et normes.
Du côté des programmeurs en fournissant des API et services pour communiquer avec ce dernier.
Pour l’utilisateur final afin d’installer l’application dans son OS.
Il s’agit de proposer un package pour placer les fichiers qui vont bien et l’enregistrer aussi de l’OS.
Tout cela à travers une interface d’installation simple.
Enfin l’OS possède des fonctions pour supprimer l’application installées.

Sur Windows, on parle de setup mais aussi du Microsoft Store dans le cas des applications UWP
Sur Linux, il s’agit de package. Par exemple sur les distributions de type Debian, le système de paquets est DPKG
MacOS propose un logiciel “Software Update” pour installer des applications