Что такое операционная система

Операционная система — это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осу­ществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной па­мятью, местом на дисках и т. д.), запускает другие (прикладные) про­граммы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользова­телю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьюте­ра и управления ресурсами компьютера — это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и при­кладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках "понимает" только та­кие элементарные операции, как включить/ выключить двигатель дис­ковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, вы­брать определенную читающую головку, прочесть информацию с до­рожки диска в компьютер и т. д. И даже для выполнения такого не­сложного действия, как копирование файла с одной дискеты на другую (файл — это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т. д. Задача еще усложняется следующим:

• имеется около десятка форматов дискет, и операционная систе­ма должна уметь работать со всеми этими форматами. Для поль­зователя работа с дискетами различного формата должна осуще­ствляться абсолютно одинаково;

• файл на дискетах занимает определенные участки, причем поль­зователь не должен ничего знать о том, какие именно. Все функ­ции по обслуживанию таблиц размещении файлов, поиску информации в них. выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой, и пользователь может ниче­го не знать о них;

• во время работы программы копирования может возникать несколько десятков различных особых ситуаций, например сбой при чтении или записи информации, неготовность дисководов к чтению или записи, отсутствие места на дискете для копируемо­го файла и т. д. Для всех этих ситуаций необходимо предусмот­реть соответствующие сообщения и корректирующие действия.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы, Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по за­просу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Как правило, персональный компьютер IBM PC работает под управ­лением операционной системы MS DOS фирмы Microsoft Corp. или ее варианта PC DOS, распространяемого фирмой IBM, либо же под управлением совместимых MS DOS операционной системы DR DOS фирмы Digital Research (ныне подразделение фирмы Novell) или PC DOS фирмы IBM. Далее будут описываться эти три операционные системы, причем они будут обозначаться общим словом DOS.

Основные составные части DOS

Операционная система DOS состоит из следующих частей.

Базовая система ввода-вывода (BIOS), находящаяся и постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьюте­ра. Эта часть операционной системы является "встроенной" в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универ­сальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест фун­кционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операци­онной системы.

Загрузчик операционной системы — это очень короткая про­грамма, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операцион­ной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS-

На жестком диске (винчестере) загрузчик операционной системы состоит из двух частей. Это связано с тем, что жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает.

с какого из разделов жесткого диска следует продолжить загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздела, она считывает в память модули DOS н передает им управление.

Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться и по-другому, например IBMBIO.COM н IBMDOS.COM для PC DOS, DRBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS, — названия меняются в за­висимости от версии операционной системы). Они загружаются в па­мять загрузчиком операционной системы и остаются в памяти компью­тера постоянно. Файл IO.SYS представляет собой дополнение к базо­вой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основ­ные высокоуровневые услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная сис­тема. Некоторые команды пользователя, например Type, Dir или Copy, командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользова­теля командный процессор ищет на дисках программу с соответствую­щим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к вы­полнению команд (приглашение DOS).

Внешние kowhw DOS — это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы вы­полняют действия обслуживающего характера, например форматирова­ние дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств — это специальные программы, которые до­полняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание но­вых или нестандартное использование имеющихся устройств. Напри­мер, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском». т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Начальная загрузка DOS

Начальная загрузка DOS выполняется автоматически в следующих случаях:

• при включении электропитания компьютера;

• при нажатии на клавишу «Reset» на корпусе компьютера (такая клавиша есть не у всех моделей компьютеров);

• при одновременном нажатии клавиш [Ctrl], [A1t] и [Del] на кла­виатуре.

Для выполнения начальной загрузки DOS необходимо, чтобы на дисководе А для гибких дисков (первого дисковода для дискет, подсо­единенного к компьютеру) была установлена дискета с записанной операционной системой DOS или чтобы компьютер имел жесткий диск (винчестер) с записанной на нем операционной системой DOS. Как правило, на жесткие диски операционная система DOS записывается фирмой-поставщиком компьютеров.

В начале загрузки работают программы проверки оборудования, на­ходящиеся в постоянной памяти компьютера. Если они находят ошиб­ку, то выводят код ошибки на экран. Если ошибка не критическая (т.е. дающая возможность продолжения работы), то пользователю предоставляется возможность продолжить процесс загрузки, нажав клавишу [F1] на клавиатуре. Если же неисправность критическая, то процесс загрузки прекращается. При серьезных ошибках о возникшей ситуа­ции и о выданном коде ошибки следует сообщить специалистам по техническому обслуживанию компьютеров.

Замечание. На большинстве компьютеров перед тестированием оборудования на экран выводится сообщение о комбинации клавиш, которую надо нажать для входа в программу конфигурирования компьютера (например; Hit , If you want to run SETUP). При ее нажатии Вы попадаете в экран программы конфигури­рования, в котором можете задать текущие дату н время, типы дисководов для дискет и жесткого диска, другие параметры компьютера. Вход в программу конфигурирования может быть защищен паролем.

После окончания работы программ тестирования оборудования про­грамма начальной загрузки пытается прочесть с дискеты, установлен­ной на дисководе А, программу загрузчик операционной системы. Ес­ли на дисководе А нет дискеты, то загрузка операционной системы бу­дет производиться с жесткого диска (винчестера). Если на дисководе А находится не дискета с операционной системой, а какая-либо другая дискета, то будет выдано сообщение об ошибке:

Non-system disk or disk error

Replace and strike any key when ready

(Несистемный диск или ошибка на диске.

Замените диск и нажмите любую клавишу)

Следует поставить на дисковод А дискету с операционной системой, если Вы хотите загрузить компьютер с дискеты, либо открыть дверцу дисковода или вынуть дискету из дисковода, если Вы хотите загрузить компьютер с жесткого диска (винчестера). После этого следует нажать любую буквенно-цифровую клавишу, [Пробел] или [Enter] для продолжения процесса загрузки.

После того как с диска, с которого загружается операционная сис­тема (т.е. дискеты или винчестера), прочитана программа-загрузчик операционной системы, эта программа считывает в память компьютера модули операционной системы (для MS DOS — файлы IO.SYS и MSDOS.SYS) и передает им управление.

Далее с того же диска читается файл конфигурации системы CONFIG.SYS и в соответствии с указаниями, содержащимися в этом файле, загружаются драйверы устройств и устанавливаются параметры операционной системы. Если файл CONFIG.SYS отсутствует, все параметры устанавливаются по умолчанию.

После этого с диска, с которого загружается операционная система, читается командный процессор (файл COMMAND.COM) и ему передается управление. Командный процессор выполняет командный файл AUTOEXEC.BAT, если этот файл имеется в корневом каталоге диска, с которого загружается . операционная система. В файле AUTOEXEC.BAT указывают команды и программы, выполняемые при ка­ждом запуске компьютера.

Если файл AUTOEXEC.BAT не найден в корневом каталоге диска, с которого загружается операционная система, то DOS запрашивает у пользователя текущую дату и время.

После выполнения файла AUTOEXEC.BAT процесс загрузки опера­ционной системы заканчивается. DOS выдает приглашение, показыва­ющее, что она готова к приему команд.

Сообщения, которые выдаются при начальной загрузке DOS, зависят от модели компьютера, версии операционной системы и содержимого файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT.

Замечания.

1. В операционной системе MS DOS, начиная с версии 6.0. Вы можете установить режим, в котором DOS будет спрашивать о необходимости выполнения каждой команды файла CONFIG.SYS и запуска файла AUTOEXEC.BAT (в версии 6.2 MS DOS — также и выполнения каждой команды файла AUTOEXHC.BAT). Для этого сразу после появления сообщения «Starting MS-DOS» надо нажать клавишу [F8]. DOS будет выводить команды на экран и Вы должны будете для каждой команды нажать [Y], чтобы ее выполнить, или [N], что­бы ее пропустить. Можно также нажать [Esc], чтобы выполнить все дальнейшие команды без запросов, или [F5], чтобы отменить выполнение данной команды и всех дальнейших команд.

2. Если при появлении сообщения «Starting MS-DOS» нажать клавишу [F5], то выполнение файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT будет полностью пропущено.

3. Указанные в замечаниях 1 и 2 возможности очень полезны, если из-за какой-то ошибки обычное выполнение CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT приводит к «зависанию» компьютера.

4. В MS DOS, начиная с версии о, перед выполнением файла CONFIG.SYS ав­томатически загружается драйвер DBLSPACE.BIN, обеспечивающий доступ к компрессированным программой DoubleSpace дискам (если он имеется в корневом каталоге диска, с которого происходит загрузка DOS). Вы можете отменить загрузку этого драйвера, нажав [Ctrl][F8] (при этом также будет включен режим пошагового выполнения CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT) или [Ctrl][F5] (при этом выполнение CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT будет полностью пропущено).

5. Если указанные в замечаниях 1, 2 и 4 возможности нежелательны (например, по соображениям секретности), надо вставить в файл CONFIG.SYS строку SWITCHES=/F /N, а в файл DBLSPACE.INI, располагающийся в корневом каталоге загрузочного диска) — строку SWITCHЕS=/N (последнее надо делать, если Вы используете программу DoubleSpace). Более того, для пущей безопасности Вы можете исключить и возможность прервать выполнение файла AUTOEXEC.BAT нажатием комбинации клавиш [Ctrl][Break]. Для этого надо в начало файла AUTOEXEC.BAT вставить команду СTTY NUL, а в конец – команду СTTI СОN. Если Вы еще и отмените возможность загрузки с дискеты (многие типы BIOS позволяют делать это с помощью программы конфигурирования, запускаемой при начальной загрузке компьютера при нажатии определенной клавиши или комбинации клавиш), а также защитите паролем вход в программу конфигурирования, то полностью исключите возможность изменения процесса начальной загрузки.

Версии DOS

Первая версия операционной системы для компьютера IBM PC — MS DOS 1.0 была создана фирмой Microsoft в 1981 г. В дальнейшем по мере совершенствования компьютеров IBM PC выпускалась и новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.

Б 1987 г. фирма Microsoft разработала версию 3.3 (3.30) операционной системы MS DOS, которая стала фактическим стандартом на последующие 3-4 года. Эта версия весьма компактна и обладает достаточным набором возмож­ностей, так что «на стандартный IBM PC AT» и теперь ее эксплуатация вполне целесообразна. Но на более мощных компьютерах с несколькими мегабайтами оперативной памяти желательно использовать версии 5.0 или 6.0 операционной системы MS DOS. Эти версии имеют средства для эффективного использования оперативной памяти сверх 640 Кбайт, позволяют работать с логическими дисками, большими 32 Мбайт, переносить DOS и драйверы устройств в расширенную память, освобождая место в обычной памяти для прикладных программ, и т.д. Версия 6.0 MS DOS включает средства сжатия информации на дисках (DoubleSpace), программы создания резервных копий, антивирусную программу и другие мелкие усовершенствования. Однако в этой версии программы сжатия информации не всегда работали корректно, что приводило к потерям данных у некоторых пользователей. Для устранения этих проблем и других ошибок фирма Microsoft выпустила версию MS DOS 6,20. Эта версия работает устойчивее, надежнее и быстрее, чем MS DOS 6.0 и включает ряд небольших усовершенствований. Однако судебное решение по поводу нарушения в MS DOS патентов фирмы Stack Electronics вынудило Microsoft выпустить сначала версию MS DOS 6.21, в которой была изъята нарушившая патент программа динамического сжатия дисков DoubleSpace, а затем MS DOS 6.22 с «подправленной» версией DoubleSpace, не нарушающей патент. По моему мнению из этих версий лучная — 6.20.

Многие пользователи применяют операционную систему DR DOS версии 6.0 или 7.0 фирмы Digital Research (в настоящее время — это подразделение фирмы Novell), или PC DOS фирмы IBM. Эти версии DОS обеспечивают несколько большие удобства, чем MS DOS, однако не но всем с ней совместимы. Так, средства сжатия информации на дисках, используемые в них, не совместимы друг с другом

Версии DOS до 3.3 сейчас уже практически не используются.