32. Функции операционных систем: управление задачами, данными, исключениями и восстановлением.

Операционная система предоставляет интерфейсы и для выполняющихся прило­жений, и для пользователей. Программы пользователей, да и многие служебные программы запрашивают у операционной системы выполнение тех операций, ко­торые достаточно часто встречаются практически в любой программе. К таким операциям, прежде всего, относятся операции ввода-вывода, запуск или останов какой-нибудь программы, получение дополнительного блока памяти или его ос­вобождение и многие другие.

В функции ОС входит:

-          осуществление диалога с пользователем;

-          ввод-вывод и управление данными;

-          планирование и организация процесса обработки программ;

-          распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

-          запуск программ на выполнение;

-          всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

-          передача информации между различными внутренними устройствами;

-          программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

Управление задачами

Работающие программы называются задачами, поэтому задачей можно считать загруженную в память программу, которая что-то делает.

Операционная система выполняет следующие основные функции, связан­ные с управлением процессами и задачами:

□  создание и удаление задач;

□  планирование процессов и диспетчеризация задач;

□ синхронизация задач, обеспечение их средствами коммуникации.

Управление данными

Управление файлами и внешними устройствами

Операционная система виртуализирует отдельный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла — простой неструктурированной последовательности байтов, имеющей символьное имя. Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, образуют группы — каталоги более высокого уровня. Пользователь может с помощью ОС выполнять над файлами и каталогами такие действия, как поиск по имени, удаление, вывод содержимого на внешнее устройство (например, на дисплей), изменение и сохранение содержимого.

Безопасность данных вычислительной системы обеспечивается средствами отказоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок программного обеспечения, а также средствами защиты от несанкционированного доступа. В последнем случае ОС защищает данные от ошибочного или злонамеренного поведения пользователей системы.

Обработка исключений.

Неформально исключение – это аномальное событие, прерывающее выполнение программы. Термины «исключение» и «прерывание» в большинстве случаев являются синонимами.

Прерывания являются основной движущей силой любой операционной систе­мы. Периодические прерывания от таймера вызывают смену процессов в мультипрограммной ОС, а прерывания от устройств ввода-вывода управляют потоками данных, которыми вычислительная система обменивается с внешним миром.

Система пре­рываний переводит процессор на выполнение потока команд, отличного от того, который выполнялся до сих пор, с последующим возвратом к исходному коду. В зависимости от источника прерывания делятся на три больших класса:

- внешние;

- внутренние;

- программные.

Внешние (аппаратные) прерывания могут возникать в результате действий пользователя или оператора за терминалом или же в результате поступления сигналов от аппарат­ных устройств – сигналов завершения операций ввода-вывода, вырабатываемых контроллерами внешних устройств компьютера, такими, как принтер или нако­питель на жестких дисках, или же сигналов от датчиков управляемых компьюте­ром технических объектов.

Внутренние прерывания, называемые также исключениями (exception), происхо­дят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе исполнения некоторой инструкции программы.

Программные прерывания отличаются от предыдущих двух классов тем, что они по своей сути не являются “истинными” прерываниями. Программное прерыва­ние возникает при выполнении особой команды процессора, выполнение которой имитирует прерывание, т.е. переход на новую последовательность инструк­ций.

Управление восстановлением

Программы управления восстановлением  после сбоя обрабатывают прерывания от систем контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершения затронутой сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.

Автоматическое восстановление системы (Automated System Recovery, ASR).

ASR представляет собой двухступенчатую систему восстановления, которая позволяет выполнить восстановление операционных систем Windows ХР и Windows Server 2003 с использованием файлов резервной копии, сохраненных на жестком диске или съемном носителе и конфигурационной информации жесткого диска, сохраненной на дискете.