Зав. кафедрой физики,

                                                                            информатики и                                                                                математики,

                                                                               к.б.н. Л.В. Снегирева

«Операционные системы»
Выполнила:                                                            студентка I курса 1 группы

                                                                                  лечебного факультета

                                                                                  Литвякова Мария Игоревна
Проверила:                                                           Катальникова Евгения Сергеевна
Курск – 2008г.

План:
1.    
Основные понятия

ü    Назначение операционной системы;

ü    Понятие файла;

ü    Способы обращения к файлу
2.    
Характеристика
MS DOS


ü    Организация доступа к файлу;

ü    Модульная структура MS DOS;

ü    Размещение MS DOS  на диске и в оперативной памяти;

ü    Загрузка MS DOS  в оперативную память с диска
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS

o       Основные понятия

o       Характеристика MS DOS
Основные понятия

■             Назначение операционной системы

■             Понятие файла

■      Способы обращения к файлу




НАЗНАЧЕНИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Как известно, компьютер выполняет действия в соответствии с предписаниями программы, созданной на одном из языков программирования. При работе пользователя на компьютере часто возникает необходимость выполнить операции с прикладной программой в целом, ор­ганизовать работу внешних устройств, проверить работу различных блоков, скопировать информацию и т.п.

Пример: Наиболее часто используемые операции:

■    запуск программы на решение;

■    организация записи программы на диск и считывание ее с диска;

■    печать текста и результатов решения;

■    копирование программы на другой диск;

■    удаление программы с диска;

■    просмотр содержимого диска и т.п. операции.
     По существу, эти операции используются для работы с любой программой, восприни­маемой как единое целое. Поэтому целесообразно из всего многообразия операций, выпол­няемых компьютером, выделить типовые и реализовать их с помощью специализированных программ, которые следует принять в качестве стандартных средств, поставляемых вместе с аппаратной частью.

Программы, организующие работу устройств и не связанные со спецификой решаемой задачи, вошли в состав комплекса программ, названного операционной системой. Функции операционной системы многообразны, постоянно расширяются за счет введения дополни­тельных программ и модификации старых.
Операционная система — совокупность программных средств, обеспечи­вающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными про­граммами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

    

     Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из язы­ков программирования. Любая же прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системна.» среда. Прикладные программные средства, разработанные в среде одной операционной сис­темы, не могут быть использованы для работы в среде другой операционной системы, если нет специального комплекса программ (конвертера), позволяющего это сделать. В таком случае говорят о программной несовместимости компьютеров.
Внимание! Программа, созданная в среде одной операционной системы, не функционирует в среде другой операционной систе­мы, если в ней не обеспечена возможность конвертации (преоб­разования) программ.
     Для работы с операционной системой необходимо овладеть языком этой среды — со­вокупностью команд, структура которых определяется синтаксисом этого языка.

     Операционная система выполняет следующие функции:

■             управление работой каждого блока персонального компьютера и их взаимодействием;

■             управление выполнением программ;

■             организацию хранения информации во внешней памяти;

■             взаимодействие пользователя с компьютером, т.е. поддержку интерфейса пользова­теля.

     Обычно операционная система хранится на жестком диске, а при его отсутствии выде­ляется специальный гибкий диск, который называется системным диском. При включении компьютера операционная система автоматически загружается с диска в оперативную па­мять и занимает в ней определенное место. Операционная система создается не для отдель­ной модели компьютера, а для серии компьютеров, в структуре которых заложена и  развивается во всех последующих моделях определенная концепция.
ПОНЯТИЕ ФАЙЛА
В основе любой операционной системы лежит принцип организации работы внешнего уст­ройства хранения информации. Несмотря на то, что внешняя память может быть техничес­ки реализована на разных материальных носителях (например, в виде гибкого магнитного диска или магнитной ленты), их объединяет принятый в операционной системе принцип ор­ганизации хранения логически связанных наборов информации, в виде так называемых фай­лов.
Файл — логически связанная совокупность данных или программ, для раз­мещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
     Файл служит учетной единицей информации в операционной системе. Любые дейст­вия с информацией в MS DOS осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать, считывание информации CD-ROM и пр.

     На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства, обычно он занимает свободные кластеры в разных частях диска. Сведения о номерах этих кластеров хранятся в специальной FAT- таблице. Кластер яв­ляется минимальной единицей пространства диска, которое может быть отведено файлу. Самый маленький файл занимает один кластер, большие файлы — несколько десятков кластеров.
Справка. Сектор — 512 байт. На гибком диске обычно 80 дорожек. На каждой дорожке: для 5" диска— 9 секторов; для 3,5" диска— 18 секторов.

Кластер — группа смежных секторов. Кластер для гибкого диска — 1,2 секто­ра (0,512, 1 Кбайт). Кластер для жесткого диска — 4, 8, 16 секторов (2-8 Кбайт).
     В файлах могут храниться разнообразные виды и формы представления информации: тексты, рисунки, чертежи, числа, программы, таблицы и т.п. Особенности конкретных фай- лов определяются их форматом. Под форматом понимается элемент языка, в символическом виде описывающий представление информации в файле.

     Текстовая информация хранится в файле в кодах ASCII, в так называемом текстовом формате. Содержимое текстовых файлов можно просмотреть на экране дисплея с помо­щью разных программных средств, в том числе и в MS DOS.

     Любой другой файл с нетекстовой Информацией просмотреть теми же средствами, чтс и текстовый файл, не удается. При просмотре на экран будут выводиться абсолютно непо­нятные символы.

     Для характеристики файла используются следующие параметры: 

■             полное имя файла;

■             объем файла в байтах;

■             дата создания файла;

■             время создания файла;

■             специальные атрибуты файла: R (Read only) — только для чтения, Н (Hic-den) — скрытый файл, S (System) — системный файл, A (Archive) — архивированный файл.

     С понятием файла в MS DOS тесно связано понятие логического диска. Логичес­кий диск создается и управляется специальной программой (драйвером). Он имеет уни­кальное имя в виде одной латинской буквы, например С, D, Е, F и т.д. Логический диск может реализовываться на жестком диске, на гибком диске, на CD-ROM, в оперативной па­мяти (электронный диск) и т.п. На одном физическом диске может быть создано несколько логических дисков.
СПОСОБЫ ОБРАЩЕНИЯ К ФАЙЛУ
Как обращаться к файлу
К файлу можно обращаться с помощью имени, полного имени, спецификации. Для тог; чтобы воспользоваться одним из этих вариантов, надо знать ряд правил и соглашений, по­зволяющих унифицировать в операционной системе процедуру обращения к файлу. Ра: смотрим эти варианты.
     Правило образования имени. Имя файла всегда уникально и служит для отличия одного файла от другого. Имя файла образуется не более чем из восьми символов, приче¹ используются только буквы латинского алфавита.
Внимание! При образовании имени нельзя использовать рус­ские буквы и символы .*?:;,<> = пробел.
     По имени к файлу обращаются редко, обычно только в тех прикладных программ а: когда это специально предусмотрено, а также при вводе имени файла, где хранится команд: операционной системы.

     В качестве имени файла можно использовать символьное имя устройства:
PRN или LRT1 (2, 3)                      принтер или любое устройство, подключённое к параллельному

порту;

CON                                                 консоль (клавиатура при вводе и дисплей при выводе);

COM1 (2, 3, 4)                                 внешнее устройство, подключенное к последовательному порту;

NUL                                                 фиктивное устройство, вывод в файл NUL никуда не направля-

                                                          ется, а просто уничтожается.
     Правило образования полного имени. Обычно к файлу обращаются с помощью пол­ного имени, за исключением оговоренных выше случаев. Полное имя файла более по­дробно характеризует файл и образуется из имени файла и типа (расширения), разделенных точкой.

   Тип файла служит для характеристики хранящейся в файле информации и образу­ется не более чем из трех символов, причем используются, как и при образовании имени, только буквы латинского алфавита.

Внимание! В полном имени недопустимы пробелы между име­нем и типом.

При образовании типа, так же как и имени, нельзя использовать русские буквы и символы .*?:;,<> = пробел.
     При работе на персональном компьютере установлен ряд соглашений по заданию типа файла, некоторые из которых приведены в таблицу:

Тип	Назначение
.ARJ	Архивный файл
.ВАК	Копия файла, создаваемая при перезаписи файла оригинала
.ВAS	Программа на языке Бейсик
.ВАТ	Командный файл
.СОВ	Программа на языке Кобол
.COD	Версия файла типа .OBJ на языке ассемблера
.СОМ	Командный системный файл, исполняемый файл
.DAT	Файл данных
.DOC	Файл документов (текстовый)
.EXE	Исполняемый файл
.FOR	Программа на языке Фортран
.HEX	Символьное шестнадцатеричное представление двоичных данных в коде ASCII
.HLP	Файл для справочной информации
.LIB	Библиотека программ
.OBJ	Скомпилированная объектная программа на машинном языке
.OVL	Оверлейный файл прикладной программы
.OVR	Оверлейный файл программы компилятора-
.PAS	Программа на языке Паскаль
.PIC	Данные выводимого на экран изображения
.PRN	Листинг (распечатка программы)
.SYS	Файлы, расширяющие возможности операционной системы, например драйверы
.SYM	Таблица символов для компилятора
.TER	Описание терминала (для асинхронной передачи)
.TMP	Временный файл
.TXT	Текстовый файл
.$$$	Временный файл

     Практические рекомендации. Хотя операционная система разрешает в имени и типе файла наличие написанных в любой последовательности символов с учетом ограничений, рекомендуется использовать буквы латинского алфавита и цифры, а имя начинать с буквы.

     При назначении имен файлов рекомендуется образовывать их так, чтобы они отража­ли смысловое содержание файла.

     Правило образования спецификации. Спецификация файла обычно исполь­зуется тогда, когда файл хранится на диске пассивного дисковода или в пассивном каталоге. Различают две формы спецификации: сокращенную и полную.





                                            :                    :        \

                         

                              Сокращенная форма






Пример: B: BETA.DAT — эта спецификация указывает, что файл BETA с данны­ми находится на диске, установленном в дисководе В.
Внимание! В спецификации файла недопустимы пробелы. Если вы не указали имени логического диска, то при записи или чтении файла обращение будет производиться к текущем) диску. Имя текущего диска вы узнаете из приглашения, появ­ляющегося на экране дисплея.
Как обращаться к группе файлов
Часто возникает ситуация, когда надо работать не с одним файлом, а с группой файлов.
Пример: Операции с группой файлов:

■    копирование группы файлов с одного диска на другой;

■    удаление группы файлов;

■    перемещение группы файлов на другой диск;

■    поиск группы файлов заданного типа и т.п.

    

     Эти операции достаточно легко выполнить, пользуясь при формировании имен н типов файлов шаблоном.
Шаблон имени файла — специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются символы * или ? .
     Символ * служит для замены любой последовательности символов. В шаблоне может быть использовано в поле имени и типа по одному символу * .
Пример: Задав имя *.ТХТ, вы обратитесь ко всем текстовым файлам. Задав имя SD*.*, вы обратитесь ко всем файлам, имя которых начинается на SD.
     Символ ? служит для замены одного символа. В шаблоне может быть использовано несколько таких символов.

Пример: Имя RT??.BAS позволит обратиться ко всем файлам типа BAS, имя которых состоит из четырех символов, причем первые два символа обязательно RT, тре­тий и четвертый — любые.
ХАРАКТЕРИСТИКА MS DOS
■             Организация доступа к файлу

■             Модульная структура MS DOS

■             Размещение MS DOS на диске и в операционной памяти

■             Загрузка MS DOS в операционную память с диска
ОРГАНИЗАЦИЯ ДОСТУПА К ФАЙЛУ
Структура каталога
Доступ — процедура установления связи с памятью и размещенным в ней файлом для записи и чтения данных.
     Имя логического диска, стоящее перед именем файла в спецификации, указывает ло­гический диск, на котором следует искать файл. На этом же диске организован каталог, в котором хранятся полные имена файлов, а также их характеристики: дата и время создания; м (в байтах); специальные атрибуты.
Каталог — справочник файлов с указанием месторасположения на диске.
     Различают два состояния каталога — текущее (активное) и пассивное.
Текущий (активный) каталог — каталог, в котором работа пользователя производится в текущее машинное время.

Пассивный каталог — каталог, с которым в данный момент времени не имеется связи.
     В операционной системе MS DOS принята иерархическая структура организации каталогов. На каждом диске всегда имеется единственный ровный (корневой) каталог. Он находится на 0-м уровне иерархической структуры и обозначается символом "\". Корневой каталог создается при форматировании (инициализации, разметке) диска, имеет ограниченный размер и не может быть удален средствами DOS. В главный каталог могут входить другие каталоги и файлы, которые создаются командами операционной системы и могут быть удалены соответствующими командами.

 

\

       
Уровень 0 – Главный каталог 

  




       Уровень 1




Подкаталоги
                                                                            


Уровень 2
Родительский каталог — каталог, имеющий подкаталоги.

Подкаталог — каталог, который входит в другой каталог.
     Таким образом, любой каталог, содержащий каталоги нижнего уровня, может быть, с одной стороны, по отношению к ним родительским, а с другой стороны, подчиненным по отношению к каталогу верхнего уровня. Как правило, если это не вызывает путаницы, упот­ребляют термин "каталог", подразумевая или подкаталог, или родительский каталог в зависимости от контекста.

     Каталоги на дисках организованы как системные файлы. Единственное исключение — корневой каталог, для которого отведено фиксированное место на диске. Доступ к каталогам можно получить, как к обыкновенному файлу.
Примечание: В структуре каталогов могут находиться каталоги, не содержащие ни одного файла или подкаталога. Такие подкаталоги называются пустыми.
     Правила наименования подкаталогов такие же, как и правила наименования файлов. Для формального отличия от файлов обычно подкаталогам присваивают только имена, хотя можно добавить и тип по тем же правилам, что и для файлов.
Нельзя перейти из главного каталога сразу в каталог, например 5-го уровня. Нужно обязательно пройти через все предыдущие каталоги высшего уровня.

     Описанный выше принцип организации доступа к файлу через каталог является основой файловой системы.
Файловая система — часть операционной системы, управляющая разме­щением и доступом к файлам и каталогам на диске.
     С понятием файловой системы тесно связано понятие файловой структуры диска, под которой понимают, как размещаются на диске: главный каталог, подкаталоги, файлы, операционная система, а также какие для них выделены объемы секторов, класте­ров, дорожек.

     Правила формирования файловой структуры диска. При формировании файловой структуры диска операционная система MS DOS соблюдает ряд правил:

■            файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в разных ка­талогах, но в одном и том же каталоге только один раз;

■            порядок следования имен файлов и подкаталогов в родительском каталоге произволь­ный;

■            файл может быть разбит на несколько частей, для которых выделяются участки диско­вого пространства одинакового объема на разных дорожках и секторах.
Путь и приглашение
     Доступ к файлу можно организовать следующим образом:

■            если имя файла зарегистрировано в текущем каталоге, то достаточно для доступа i файлу указать только его имя;

■            если имя файла зарегистрировано в пассивном каталоге, то, находясь в текущем ката­логе, вы должны указать путь, т.е. цепочку соподчиненных каталогов, через которые следует организовать доступ к файлу.
Путь — цепочка соподчиненных каталогов, которую необходимо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При задании пути имена каталогов записываются в порядке следова­ния и отделяются друг от друга символом \ .
     Взаимодействие пользователя с операционной системой осуществляется с помощью командной строки, индицируемой на экране дисплея. В начале командной строки всегда имеется приглашение, которое заканчивается символом >. В приглашении может быть ото­бражено: имя текущего диска, имя текущего каталога, текущее время и дата, путь, символы - разделители.
Приглашение операционной системы — индикация на экране дисплея информации, означающей готовность операционной системы к вводу ко­манд пользователя.

Строка для ввода команд

                         :               >    

                                   

Пример:

     А:\
Текущим дисководом является дисковод с гибким диском А, текущим каталогом -главный, на что указывает символ \.




     C:\KAT1\KAT2
Текущим диском является жесткий диск С. Текущим каталогом — каталог вторе: уровня KAT2, входит в каталог первого уровня KAT1, который, в свою очередь, зарегистрирован в главном каталоге.
     Возможны три варианта организации пути доступа к файлу в зависимости от места его регистрации:

■             файл находится в текущем каталоге (путь отсутствует). При организации доступа к файлу достаточно указать его полное имя;

■             файл находится в пассивном каталоге одного из нижних уровней, подчиненного теку­щему каталогу. При организации доступа к файлу необходимо указать путь, в котором перечислены все имена каталогов нижнего уровня, лежащих на этом пути (включая каталогов котором зарегистрирован данный файл);

■             файл находится в пассивном каталоге на другой ветке по отношению к местонахожде­нию текущего каталога иерархической структуры. При организации доступа к файлу необходимо указать путь, начиная с главного каталога, т.е. с символа \. Это объясняет­ся тем, что в иерархической структуре движение возможно только по вертикали сверху-вниз. Горизонтальные переходы из каталога в каталог недопустимы. В нижеприведенных примерах иллюстрируются возможные варианты пути.
Структура записей в каталоге
   Запись о файле в каталоге содержит имя и тип файла, объем файла в байтах дату создания, время создания и еще ряд параметров, необходимых операционной системе для организации доступа.

   Запись о подкаталоге нижнего уровня в родительском каталоге содержит е г имя, признак <DIR>, дату и время создания.
     Варианты содержимого каталога:

   1-й вариант. В каталоге хранятся только записи о файлах.

Перед записями о файлах выводится сообщение о названии каталога. В данном случае — это главный каталог гибкого диска А. В конце содержимого каталога выводится со­общение о количестве файлов, хранящихся на диске, и о свободном пространстве диска в байтах. Например, в приводимом выше каталоге выводится сообщение:
4 file(s)                                                               359560 bytes free

Количество файлов на диске                       Объем свободного пространства диска,

байт
     2 – й вариант. В каталоге только записи о каталогах нижнего уровня.

     В конце каталога, как и в предыдущем случае, вы увидите аналогичную рассмотренной выше запись об объеме свободного пространства на диске.  
   3-й вариант. В каталоге хранятся записи как о файлах, так и о каталогах нижнего уровня. Из этой структуры видно, что в данном каталоге имеются 3 файла и каталога нижнего уровня BASIC и LEXICON. На диске свободного пространства 2,6575 Мбайт.
Directory of С:\

command      сом          23450                                          12-06-96                    11:45

config            sys           12600                                          09-25-97                    09:30

kniga              txt           268500                                        07-03-97                    10:20

BASIC                    <DIR>                                                        03-25-95                    11:10

LEXICON               <DIR>                                                        01-10-95                    10:10
                                            3 files 2657500 bytes free

Рис. 9.7.  В главном каталоге хранятся файлы и подкаталоги
     Рассмотренные выше три варианта представления каталогов отражают содержимое главного каталога. Структура каталогов, начиная с 1-го уровня и ниже, идентична и отличается от главного только тем, что перед записями о файлах и каталогах нижнего уровня по­ются две записи с многоточием.

     Точки, которые вы видите вначале, означают, что на экран вызвано содержимое под-тога (каталога 1-го уровня) KNIGA, который содержит два текстовых файла SVET и TON.



МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА MS DOS
Модули операционной системы MS DOS
Понятие модуля широко используется применительно как к аппаратной, так и к программ­ной части компьютера.
Модуль — унифицированная самостоятельная функциональная часть сис­темы, имеющая законченное оформление и средства сопряжения с другими функциональными узлами и модулями.
Структуру операционной системы MS DOS образуют модули:

■             BIOS (Basic Input/Output System) — базовая система ввода-вывода;

■             модуль расширения — ЕМ BIOS (Extension Module BIOS) в виде файла с именем IO.SYS;

■             базовый модуль (ВМ — Basic Module) дисковой операционной системы (БДОС) в виде файла с именем MSDOS.SYS;

■             командный процессор или интерпретатор команд (CI — Command Interpreter) в виде файла с именем COMMAND.COM;

■             внешние команды и драйверы, утилиты — файлы с расширением .COM, .EXE, .SYS:

■             системный загрузчик (SB — System Bootstrap);

■             инструментальные средства DOS: система программирования MS DOS QBASIC; текс­товый редактор MS DOS EDITOR, обеспечивающий подготовку текстовых докумен­тов и текстов исходных программ; отладчик DEBUG для тестирования и отлаживания исполняемых файлов.

     BIOS, модуль расширения ЕМ BIOS, загружаемые (внешние) драйверы, системный загрузчик составляют машинозависимую часть операционной системы.

     Базовый модуль DOS, командный процессор, внешние команды, инструментальные средства составляют машинонезависимую часть операционной системы.

     Операционная система MS DOS, кроме модуля BIOS, хранится на внешнем носителе, обычно на жестком, реже на гибком диске. После включения компьютера в сеть начинается процесс перезаписи операционной системы MS DOS с диска в оперативную память. Этот процесс получил название загрузка операционной системы. Алгоритм загрузки будет рассмотрен далее.
О системе прерываний
Основным механизмом функционирования MS DOS является система прерываний.
Прерывания — это процедуры, которые компьютер вызывает для выпол­нения определенной задачи.
     Существуют аппаратные, логические и программные прерывания.

     Аппаратные прерывания инициируются аппаратурой, например сигналом от принтера, нажатием клавиши на клавиатуре, сигналом от таймера и другими причинами.

     Логические прерывания возникают при нестандартных ситуациях в работе микропроцессора, например деление на нуль, переполнение регистров и др.

     Программные  прерывания  инициируются программами, т.е. появляются, да одна программа хочет получить сервис со стороны другой программы, например доступ к определенным аппаратным средствам.

     Каждое прерывание имеет уникальный номер, и с ним связана определенная подпрограмм. Когда вызывается прерывание, процессор оставляет свою работу и выполняет пре-е. Затем загружается адрес программы обработки прерывания и ей передается управление. После окончания ее работы управление передается основной программе, которая была прервана. Аппаратные прерывания относятся к прерываниям низшего уровня, им присвоены младшие номера, и обслуживает их базовая система ввода-вывода. Логические и программные прерывания относят к верхнему уровню, они имеют большие номера, и их об­живает в основном базовый модуль DOS.
Функции и назначение базовой системы ввода-вывода BIOS
Базовая система ввода-вывода BIOS —самый близкий к аппаратуре компонент DOS. BIOS находится в постоянной памяти, которая входит в комплект поставки персонального компьютера. Тип операционной системы может изменяться, a BIOS остается постоянным. Поэтому BIOS, являясь неизменяемой частью персонального компьютера, с одной стороны, может рассматриваться как компонент аппаратной части, а с другой стороны как компонент любой операционной системы, в том числе и MS DOS. Строго говоря, S не входит в состав MS DOS, но, учитывая, что без этого модуля функционирование операционной системы невозможно, будем считать его компонентом ее структуры.
     Основная функция BIOS реализуется в процессе нормальной работы персонального компьютера. Это — управление стандартными внешними (периферийными) устройствами, входящими в состав комплекта персонального компьютера конкретной модели, а именно: дисплеем, клавиатурой, дисководами, принтером, таймером. Выделение BIOS в отдельный аппаратно-программный модуль позволяет обеспечить независимость программного обес­печения от специфики конкретной модели персонального компьютера.

     Вспомогательные функции BIOS реализуются при включении персонального компью­тера на этапе загрузки и состоят в следующем:

■            поиск сначала на гибком, а затем на жестком диске программы-загрузчика операцион­ной системы и загрузка с диска в оперативную память;

■            тестирование аппаратной части, в том числе и оперативной памяти, а при обнаруже­нии неисправности индикация сообщения;

■            инициализация векторов прерываний нижнего уровня.

     BIOS содержит: специальные программы (драйверы) по управлению работой стан­дартными внешними устройствами; тестовые программы для контроля работоспособности аппаратуры; программу начальной загрузки операционной системы.
Драйвер — программа, расширяющая возможности операционной сис­темы.

Драйвер устройства — программа операционной системы для управления работой периферийными устройствами: дисководами, дисплеем, клавиату­рой, принтером, манипулятором "мышь" и пр.
     Драйвер устройства должен учитывать специфику работы внешнего устройства, все тонкости его функционирования. Поэтому каждому устройству должен соответствовать свой драйвер.

Функции драйвера устройства состоят в следующем:

■             прием и обработка запроса (управляющего сигнала), который поступает к данному пе­риферийному устройству;

■             преобразование запроса о необходимости связи с этим устройством в серию команд управления им, с учетом всех деталей конструкции и особенностей его работы;

■             обработка сигнала прерывания, который поступает от соответствующего этому драй­веру периферийного устройства.
Пример: После нажатия клавиши на клавиатуре соответствующий драйвер вы­полняет обработку сигнала, проверяет, нажималась ли управляющая клавиша, управ­ляет обработкой при смене регистров клавиатуры. Причем обращаем ваше внимание, что подобные операции являются стандартными для любой программы и никакого от­ношения к сути решаемой задачи не имеют. Драйверы выполняют только стандарт­ные функции управления вводом-выводом.
     Драйверами также считаются программы, обеспечивающие управление расширенной памятью, а также создание и обслуживание виртуальных устройств, например электронного диска — имитации гибкого диска в оперативной памяти.

     Драйверы могут быть либо стандартными, либо загружаемыми.

   Стандартные (внутренние) драйверы — это программы, которые на­ходятся внутри BIOS или его модуля расширения ЕМ BIOS и служат для управления внешними устройствами, входящими в стандартный комплект поставки персонального ком­пьютера. Эти драйверы подключаются к системе автоматически после перехода компьютера в нормальное рабочее состояние.
   Загружаемые (внешние, устанавливаемые) драйверы — это про­граммы, хранящиеся на диске и предназначенные для управления внешними устройствами, которые отличаются от стандартных либо по своим техническим параметрам, либо осо­быми режимами эксплуатации. Загружаемые драйверы подключаются к системе только тогда, когда они указаны в файле конфигурации CONFIG.SYS. Возможность использования загружаемых драйверов облегчает адаптацию операционной системы к новым внешним устройствам.

     Постоянный модуль BIOS хранится в постоянной памяти и не может быть изменен при обычных условиях эксплуатации. Записывается он в постоянную память только при изготовлении персонального компьютера. Однако необходимость изменения содержимого BIOS вполне вероятна и может быть вызвана следующими причинами: подключением к персональному компьютеру новых внешних устройств и использованием нестандартного командного процессора и др.
Функции и назначение модуля расширения базовой системы ввода-вывода
Модуль расширения базовой системы ввода-вывода ЕМ BIOS придает гибкость операционной системе при обращении к внешним устройствам, а при необходи­мости и перекрывает (блокирует) функции постоянного модуля BIOS. Он хранится на диске в виде файла IO.SYS после главного каталога в заранее выделенном фиксированном месте. Объем этого файла небольшой, например, для MS DOS версии 6.22 он равен 40 Кбайт.

     Наличие модуля расширения позволяет легко провести модификацию параметров операционной системы, используя файл конфигурации CONFIG.SYS, который хранится в главном каталоге. При подключении новых внешних устройств в этом файле указываются мена новых драйверов, управляющих их работой. Сами драйверы в виде файлов размеща­ются на диске.

     После загрузки (переписи) операционной системы в оперативную память осуществля­ется поиск на диске файла CONFIG.SYS, где должны быть указаны необходимые драйверы, в модуль расширения осуществляет их подключение.
Запомните! Подключая новое внешнее устройство, следует по­заботиться о наличии соответствующего драйвера. Установка нового драйвера должна быть сделана в файле конфигурации CONFIG.SYS.

 

     Основная функция модуля расширения в процессе нормальной работы компьютера — это увеличение возможностей BIOS.

     Функции модуля расширения на этапе загрузки состоят в следующем:

■            определение состояния оборудования;

■            конфигурирование MS DOS по указаниям в файле CONFIG.SYS;

■            инициализация и переустановка некоторых векторов прерываний нижнего уровня;

■            запуск базового модуля DOS.
Функции и назначение базового модуля дисковой операционной системы
Базовый модуль располагается в виде файла MSDOS.SYS на системном диске в спе­циально выделенном для него месте вслед за файлом модуля расширения IO.SYS. Объем файла MSDOS.SYS для версии 6.22 — 38 Кбайт. Базовый модуль не имеет жесткой привяз­ки к аппаратной части и при необходимости может быть заменен на другой файл.
     Основная функция базового модуля в процессе нормальной работы компьютера — уп­равление ресурсами компьютера, файловой системой на дисковом пространстве и управле­ние работой программ при помощи системы прерываний.

     Функциями базового модуля на этапе загрузки являются: считывание в память и за­пуск командного процессора, инициализация векторов прерываний верхнего уровня.
Пример: Программы, входящие в структуру базового модуля DOS, должны обес­печивать:

■   создание файла: присвоение имени, расположение его на диске, определение                                                                                  занятого им объема дискового пространства;

■   наличие сведений о занятых и свободных участках дискового пространства;

■   управление областями оперативной памяти и др.
Функции и назначение командного процессора

Командный процессор, иногда называемый процессором консольных команд, предназначен для поддержки пользовательского интерфейса DOS. Он представляет собой обычный файл COMMAND.COM и располагается на системном диске в любом мест; пространства, выделенного под файлы. Так, для MS DOS версии 6.22 объем СОМ-MAND.COM равен 55 Кбайтам.

     Командный процессор состоит из двух модулей — резидентного и транзитного. Резидентный модуль хранится в оперативной памяти постоянно после загрузки операционной системы. Транзитный модуль может вытесняться из оперативной памяти на диск прикладной программой, если ей для работы не хватает памяти. После окончание работы такой программы транзитный модуль вновь восстанавливается на прежнем месте оперативной памяти путем считывания его с диска. Транзитный модуль содержит исполни­тель внутренних команд и загрузчик программ в оперативную память для выполнения.

     Взаимодействие с командным процессором осуществляется при помощи команд. Под командой понимается указание на выполнение некоторого действия. Команды бывают двух типов: резидентные (внутренние) и транзитные (внешние). Резидентные команды входят в состав самого командного процессора. Транзитные команды являются файлами типа ЕХЕ или СОМ, входящими в состав операционной системы DOS и хранящи­мися в обычном каталоге, как правило, с именем DOS.
Внимание! Прежде чем воспользоваться внешней командой надо удостовериться в ее наличии на диске, а затем только ввес­ти ее в командную строку.
     Основные функции командного процессора в процессе нормальной работы компьюте­ра состоят в следующем:

■             приеме и анализе команд, введенных с клавиатуры или из командного файла;

■             выполнении внутренних команд;

■             загрузке программ в память для выполнения;

■             обработке прерываний по завершении задачи.

     Основная функция командного процессора на этапе загрузки — это выполнение файл автонастройки AUTOEXEC.BAT.

     При нормальном функционировании операционной системы командный процессе: выдает на экран приглашение к работе, например С:\. В ответ на это приглашение вы вве­дите имя программы или команды, а командный процессор расшифровывает символы введенного имени и продолжает работу по одному из следующих вариантов:
■             в случае резидентной команды он сразу приступает к ее выполнению;

■             в случае транзитной команды или любой другой программы он загружает ее в опера­тивную память, подключая для этого два других модуля операционной системы: базо­вый модуль БДОС и модуль расширения BIOS, и передает этой программе или команде управление.

     После окончания работы введенной команды (программы) управление вновь возвращается командному процессору.
Назначение загрузчика
Загрузчик BOOT RECORD (модуль начальной загрузки) всегда размещается на диске в нулевом секторе и занимает объем 512 байт. Основное назначение этой небольшой программы состоит в поиске и перезаписи (загрузке) с диска в оперативную память двух файлов — IO.SYS и MSDOS.SYS. Поиск этих модулей и их загрузка в оперативную память осуществляются в определенном порядке, поэтому на диске и в оперативной памяти они занимают фиксированное место и следуют один за другим. Если блок начальной загрузки не обнаружит этих модулей на диске, то он выдает соответствующее сообщение и работа компьютера приостанавливается. Кроме того, функцией загрузчика является запуск модуля расширения BIOS.
Как различать утилиты, внешние команды и драйверы

Утилиты, внешние команды и драйверы представляют собой программы, хранящиеся во многих случаях в каталоге системного диска в виде файлов типа .COM, .EXE, .SYS. Внешнее различие между ними весьма условное, и связывают его с интерфейсом взаимодействия с пользователем.
   Внешней командой принято считать программу, выдающую пользователю ряд простых запросов или выполняющуюся автоматически без специально организованного ин-1срфейса с пользователем. MS DOS имеет определенный перечень внешних команд.

   Внешние драйверы, как правило, выполняются без диалога и поставляются от­дельно от MS DOS либо совместно с внешним устройством, либо самостоятельно.

   Утилиты — обслуживающие программы, которые предоставляют пользователю сервисные услуги. Они, как правило, имеют полноэкранный, организованный в виде меню интерфейс взаимодействия с пользователем. Реже интерфейс организован в виде запросов.
РАЗМЕЩЕНИЕ MS DOS НА ДИСКЕ И В ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ
Размещение операционной системы на диске
Операционная система MS DOS постоянно хранится на жестком диске. Помимо этого должна существовать ее резервная копия на гибком диске, называемом системным.
Системный диск — диск, где хранятся основные модули операционной системы и сервисные программы (команды), расширяющие ее возмож­ности.

     Где выделены:

■             системная область объемом 77 Кбайт для двух модулей IO.SYS и MSDOS.SYS; ■     область пользователя, где будет находиться файл COMMAND.COM — 55 Кбайт.
     На гибком диске 0-я и 1-я дорожки отведены для размещения модулей операционной системы и организации файловой структуры диска:

■            0-й сектор занимает загрузчик;

■            18 секторов (с 1-го по 18-й) отведены для основной и дублирующей таблиц размещения файлов FAT (File Allocations Table), в которых хранятся номера кластеров, выделенных под каждый файл;

■            14 секторов (с 19-го по 32-й) занимает главный каталог;

■            начиная с 33-го сектора, располагаются два модуля операционной системы IO.S: MSDOS.SYS;

■            командный процессор COMMAND.COM наряду с другими программами располагай­ся в области пользователя.
Внимание! Структура диска с прикладными программами (без операционной системы) полностью совпадает по 32-й сектор включительно со структурой системного диска. Начиная с 33-го сектора, располагается область пользователя, где хранятся прикладные программы.
Роль FAT-таблицы размещения файлов
Файл размещается на диске по кластерам, которые пронумерованы. Эти кластеры могут находиться в разных местах диска, и соответственно файл будет храниться на диске в виде отдельных фрагментов в свободных на момент записи на диск кластерах. В этом случае говорят, что файл фрагментирован. Желательно, чтобы кластеры, выделенные для хранения файла, шли подряд, так как это позволяет сократить время его поиска. Однако возможно сделать только с помощью специальной программы, и подобная процедура получила название дефрагментации файла. И в том, и в другом случае для организации доступа к файлу операционная система должна иметь сведения о номерах кластеров, где размещается каждый файл. В этом ей помогает FAT-таблица.

     FAT-таблица предназначена для размещения и поиска файлов на диске. Она хранится на диске в определенном месте. Учитывая ее крайне важную роль в организации файловой системы, предусмотрено хранение и ее дубля, т.е. на диске хранятся две одинаковые таблицы — основная и дублирующая. При повреждении основной таблицы можно восстановить информацию о размещении файлов с помощью дублирующей. Рассмотрим идею, заложенную в основу построения и использования FAT-таблицы. Следует заметить, что для ускорения доступа к таблице производится её предварительная загрузка в оперативную память.

     Количество ячеек FAT-таблицы определяется количеством кластеров на диске. Каждая ячейка содержит номер кластера.
     В свою очередь, в каталоге хранятся записи о файлах, где наряду с другими характе­ристиками указан номер его первого кластера. При необходимости доступа к файлу сначала производится обращение к ячейке FAT-таблицы, адрес которой определяется первым номе­ром, хранящимся в записи о файле. В этой ячейке хранится номер второго кластера этого файла. Обратившись к ячейке таблицы, соответствующей номеру второго кластера, опера­ционная система найдет там номер третьего кластера и т.д. Так будет создана цепочка клас­теров, где расположен файл.

     В последней клетке таблицы, завершающей данную цепочку, должен находиться код FFF или FFFF для указания ее конца. Так определяется цепочка кластеров, где хранится файл.
Размещение операционной системы MS DOS в оперативной памяти
                                                                                                         Старший адрес

Старшая память (блоки UMB)	384 Кбайт                                 640 Кбайт          1024 Кбайт     (Main memory)    110 Кбайт
Транзитная часть командного процессора COMMAND.COM
Область пользователя
Резидентная часть командного процессора COMMAND.COM
Базовый модуль MSDOS.SYS
Модуль расширения IO.SYS
Таблица векторов прерываний

                                                               Адрес 0000

Рисунок: Распределение пространства оперативной памяти после загрузки операционной системы.
Приблизительно ПО Кбайт, начиная с младших адресов, займет основная часть ядра операционной системы. В области старших адресов расположится транзитная часть команд­ного процессора, которая автоматически удаляется при нехватке памяти для прикладной программы. При объеме 640 Кбайт для прикладных программ приблизительно выделяется 530 Кбайт.
ЗАГРУЗКА MS DOS В ОПЕРАТИВНУЮ ПАМЯТЬ С ДИСКА
Алгоритм загрузки операционной системы
Операционная система хранится во внешней памяти обычно на жестком диске, реже — на гибком. Для нормальной работы компьютера необходимо, чтобы основные модули операционной системы находились в оперативной памяти. Поэтому после включения компьюте­ра организована автоматическая перезапись (загрузка) операционной системы с диска в оперативную память.
Загрузка операционной системы — перезапись операционной системы : диска (жесткого или гибкого) в оперативную память.
     После включения компьютера вы наблюдаете за сменой цифр на экране. Эти цифры отображают процесс тестирования оперативной памяти программой BIOS. При обнаружевании неисправности в ячейках оперативной памяти будет выдано сообщение.

     После успешного окончания тестирования аппаратуры производится обращение к дис­ководу с гибким диском А, и рядом с ним загорается лампочка индикации. Если вы загружаете операционную систему с гибкого диска, то надо до или во время тестирована вставить системный диск в дисковод А. В противном случае при отсутствии на диске А опе­рационной системы осуществляется обращение к жесткому диску, о чем свидетельствует ^-засветившаяся рядом с ним лампочка индикации.

     Начинается считывание в оперативную память 0-го сектора 0-й стороны диска, в котором находится загрузчик (BOOT RECORD). Управление передается загрузчику, который проверяет наличие на системном диске модуля расширения IO.SYS и базового моду MSDOS.SYS. Если они находятся в отведенном для них месте, то он загружа­ет их в оперативную память, в противном случае будет выдано сообщение об их отсутст­вии. В этом случае рекомендуется произвести повторную загрузку. Сигнал повторно загрузки передает управление постоянному модулю BIOS, который снова переписывает с диска в оперативную память блок начальной загрузки и т.д.
Запомните! Для повторной загрузки операционной системы в память нажать одновременно клавиши: <Ctrl> <ALT> <Del>.
     После успешно выполненной загрузки в оперативную память модуля расширения IO.SYS и базового модуля MSDOS.SYS загружается командный процессор COM-MAND.COM и обрабатывается файл конфигурации CONFIG.SYS, который содержит ко­манды подключения необходимых драйверов. Этот файл может отсутствовать, если вас устраивает базовый вариант операционной системы.

     Затем выполняется обработка командного файла AUTOEXEC.BAT. С помощью этого файла вы можете произвести настройку параметров операционной среды. Например, со­здать виртуальный диск, обеспечить смену режимов печати, загрузить вспомогательные программы и т.д.
Внимание! Файлы с расширением .ВАТ играют при работе в системной среде особую роль. Они содержат совокупность команд операционной системы или имен исполняемых файле а После запуска файла с расширением .ВАТ все записанные в не команды выполняются автоматически одна за другой.
     Файл со стандартным именем AUTOEXEC.BAT отличается от других файлов типа .ВАТ тем, что выполнение помещенных в него команд начинается автоматически сразу после загрузки операционной системы.

     В случае отсутствия файла AUTOEXEC.BAT вам будет предложено ввести дату и время:

     если вы нажмете клавишу ввода, то в качестве текущих даты и времени будут прин­яты так называемые системные параметры, которые определяет компьютерный таймер;

     если вы хотите сделать переустановки системных даты и времени, то в ответ на приглашение введите значения в одной из предусмотренных форм, например:
10-25-1997 (месяц день год)

7:30:10.00р (часы:минуты:секунды)
     После окончания работы файла AUTOEXEC.BAT, а также если этот файл не обнаружен, на экран дисплея будет выдано приглашение системного диска, например С:\>. Это является свидетельством нормального завершения процесса загрузки, и вы можете приступить к работе, введя имя прикладной программы или команду операционной системы.
Примечание: Файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT могут отсутствовать. В этом случае параметры операционной среды будут установлены по умолчанию.
Запомните! На жестком диске необходимо обеспечить постоянное хранение операционной системы.

При включении компьютера все дисководы для гибких диск должны быть открыты.

Вставлять гибкий диск с прикладными программами в дисковод надо после окончания загрузки.