La puissance des prototypes à l'assaut des systèmes d'exploitation : ISAAC/LISAAC : introduction de concepts objets au coeur même des systèmes d'exploitation

par Benoît Sonntag

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Dominique Colnet.

Soutenue en 2003

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Langages de programmation orientés objet
• Prototypage (informatique)
• Langages de programmation
• Compilation (informatique)

Résumé

Ce travail, vu dans son ensemble, constitue les premières étapes, à la résolution du problème de l'intégration des concepts objets au coeur même des systèmes d'exploitation. Isaac est le premier système d'exploitation réellement opérationnel entièrement basé sur la technologie objet à base de prototype. Cette thèse est son histoire, de l'élaboration conceptuelle du projet jusqu'à sa réalisation. Dans un premier temps, nous apportons une vision différente de l'utilisation d'un ordinateur en tirant pleinement partie de l'expressivité et la flexibilité des prototypes. Sans pouvoir encore fixer précisément ses concepts, vous trouverez ici une maquette de notre architecture système. Pour réaliser notre projet, il nous a fallu concevoir un nouveau langage à base de prototype: Lisaac. Digne héritier de Self, il se démarque sur de nombreux points liés essentiellement aux contraintes de la programmation système. Plus proche de la machine que son grand frère, Lisaac permet une programmation de bas niveau tout en restant un langage de très haut niveau. Son compilateur puissant utilise des techniques originales de compilation pour la suppression de la liaison dynamique, et des optimisations de prédiction de type et de spécialisation de code. Un nouvel algorithme d'analyse de contexte, adapté à la technologie objet, rend le code cible d'une efficacité encore inégalée pour ce type de langage. La dernière partie de cette thèse aborde les problèmes concrets qu'a posés la réalisation du système d'exploitation. Plus particulièrement, nous apportons une utilisation originale des protections système du processeur et de sa mémoire pour fiabiliser l'accès aux objets et ainsi garantir la sécurité du système.

Résumé

As a whole, the works here presented constitute the first steps of the solving of the problem posed by the integration of object concepts into the cores of OS. Isaac stands alone as the very first really effective OS completely designed with prototype-based object technology. This thesis tells Isaac's story, from the conceptual foundation of the project through to its realisation. As a beginning, we bring out a different point of view to the use of computers by intensively taking advantage of the expressiveness and flexibility of prototypes. One can find here a draft of the system architecture we are developing, note that its concepts can still be subject to further improvements. In order to bring our project to life, we had to develop a new prototype-based language: Lisaac. It stands as a Self's successor, however it distinguishes itself in many ways, essentially because of system-programming constraints. Closer to the machine than its older brother, Lisaac allows low-level programming but remains a high-level language. Its powerful compiler uses original compilation techniques for late binding suppression, and optimisations of type predictions and code specialisation. A new data flow-analysis algorithm, well-fitted to object technology, gives the target code an efficiency that no other languages of the same type has matched so far. The final part of the thesis tackles actual difficulties encountered during the realisation of the project. We focus on delivering an original use of processor and memory's system protections in order to render reliable the access to objects, thus ensuring system's security.