17126

Структура ОС MS – DOS. Основні команди MS – DOS

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекція №2 Тема: Структура ОС MS DOS. Основні команди MS DOS. План Історія й архітектура. Керування програмами. Керування пам'яттю. Введеннявиведення і файлова система. Структура MS DOS. Історія й архітектура ОС MS DOS була розроблена фірмою Microso...

Украинкский

2013-06-29

162.5 KB

10 чел.

Лекція2

Тема: Структура ОС MSDOS. Основні команди MSDOS.

План

  1.  Історія й архітектура.
  2.  Керування програмами.
  3.  Керування пам'яттю.
  4.  Введення-виведення і файлова система.
  5.  Структура MS DOS.

Історія й архітектура

ОС MS DOS була розроблена фірмою Microsoft за замовленням IBM для персональних комп'ютерів IBM PC. Перша версія ОС з'явилася в 1980 р. IBM PC і його програмне забезпечення не розглядалися тоді фірмою IBM як можливий стратегічний напрямок, звідси й MS DOS являє собою ОС із мінімальними можливостями. MS DOS пройшла довгий шлях розвитку, але цей розвиток полягав насамперед у пристосовуванні ОС до випереджального росту можливостей апаратури й, у меншому ступені, - в удосконалюванні структури самої ОС і розвитку її принципових можливостей.

MS DOS в основі своєї була й залишається однозадачной, однокористувальницькою системою. Ядро системи розроблене для 16-розрядного процесора Intel 8086, не використає захищений режим й обсяг пам'яті понад 1 Мбайт, що стали доступними в наступних моделях.

Архітектура MS DOS показана на малюнку 1. Системне програмне забезпечення ПЭВМ складається із двох рівнів. Нижній рівень становить Базова Система Вводу-Висновку (BIOS), збережена в ПЗУ. Другий рівень становить властиво MS DOS. Системні виклики реалізовані в програмних перериваннях. Усього можливо 256 типів (кодів) переривань. З них переривання з 16-ричными кодами від 0 до F зарезервовані за апаратурами, переривання з кодами від 10 до 1F - звертання до BIOS, переривання з кодами від 20 до 3F - звертання до MS DOS. Додаткам доступні не тільки будь-які звертання до MS DOS і до BIOS, але й такі команди, які в інших системах є привілейованими, наприклад, команди вводу-висновку, отже, додатка мають доступ до апаратур в обхід ОС й BIOS.

Рис. 1. Архітектура MS DOS

Керування програмами

Роль блоку контексту виконуваної програми грає структура даних, що випереджає програмний сегмент й именуемая Префікс Програмного Сегмента (PSP). PSP формується системою при завантаженні програми, ОС зберігає серед своїх даних адреса PSP виконуваної програми, що відіграє роль системного ідентифікатора активного процесу.

Програми в MS DOS бувають двох видів: COM- і EXE-програми. COM-програма не може мати розмір більше 64 Кбайт. У всіх програмах адресація ведеться щодо вмісту базових регістрів. В COM-програмі вміст всіх базових регістрів однаково й формується Завантажником ОС. В EXE-програмі вміст базових регістрів може мінятися, тому при завантаженні такої програми відбувається настроювання адрес - модифікація адресних полів тих команд програми, які виконують завантаження базових регістрів.

Оскільки програми користувача мають можливість перехоплювати будь-які - програмного й апаратні - переривання, користувач має можливість створювати резидентні програми - програми, які після завершення залишаються в пам'яті. Резидентна програма звичайно містить у собі оброблювач перехопленого переривання (наприклад, від таймера, від клавіатури), що виконує активізацію резидентної програми по цьому перериванню. І створення резидентних програм, і перехоплення переривань підтримуються системними викликами MS DOS. Після виконання резидентною програмою своїх дій відновляється виконання перерваної програми. Таким чином, резидентні програми в MS DOS забезпечують деяка подоба многозадачности. Збереження/відновлення контексту (регістрів) перерваної програми почасти виконується механізмом команд INT (програмне переривання) і RET (повернення з переривання), почасти покладає на резидентну програму. Для повного перемикання контексту резидентна програма повинна знайти в системній області пам'ять адреса PSP перерваної програми й замінити його на адресу свого PSP, але багато резидентних програм цього не роблять і виконуються в контексті перерваної програми. Відзначимо також, що всі системні виклики MS DOS спільно використають тільки дві стеки й, таким чином, є нереентерабельними. Тому на застосування системних викликів у резидентних програмах накладаються значні обмеження.

 Керування пам'яттю

Керування пам'яттю оперує блоками змінної довжини в реальній пам'яті. Віртуальна адресація в програмі - щодо вмісту одного або декількох сегментних регістрів. Якщо вся програма (код, стек, дані) міститься в межах одного 64-розрядного сегмента, то занесення реальної адреси початку сегмента в сегментні регістри виробляється завантажником MS DOS. Якщо ж програма многосегментная, вона містить команди завантаження сегментних регістрів, завантажник модифікує ці команди реальними адресами сегментів.

Структура адресного простору MS DOS показана на малюнку 2. Програми й користувальницькі дані розміщаються в області, позначеної як "DOS і транзитні програми". При завантаженні програми їй виділяються два блоки пам'яті, називані сегментом оточення й програмним сегментом. Програма в ході виконання може запитувати/звільняти будь-яку кількість додаткових блоків пам'яті. Одиницею розподілу пам'яті є параграф (16 байт). Виділюваний блок пам'яті завжди складається із цілого числа параграфів. Перший параграф кожного блоку містить Блок Керування Пам'яттю (MCB), у якому серед іншого втримується ідентифікатор програми - власника блоку або ознака вільного блоку. Поле розміру є завуальованим покажчиком на наступний блок: адреса наступного блоку можна визначити, знаючи адресу поточні і його розмір. У системі не передбачені ніякі засоби боротьби із фрагментацією пам'яті, тому що в однозадачной ОС інтенсивність запитів на виділення/звільнення пам'яті не може бути занадто великий.

Рис.  2 Розподіл пам'яті в MS DOS

 Введення-виведення і файлова система

Керування вводом-висновком здійснюється драйверами пристроїв. Структура драйвера має деяку надмірність, тому що формувалася, очевидно, розраховуючи на многозадачность у майбутньому, що так і не відбулася. Драйвери завантажуються й инициализируются при завантаженні системи. Звертання до драйверів уніфіковані, і кожен драйвер "уміє" виконувати лише підмножину операцій з єдиного для всіх драйверів набору можливих операцій. Розрізняються драйвери блокових (дискових) і символьних пристроїв.

Логічна файлова система MS DOS забезпечує ієрархічну структуру зберігання даних у вигляді "лісу" - окремого дерева каталогів на кожному логічному диску. Ім'я файлу складається із властиво імені (8 символів) і розширення (3 символи). Фізична структура зберігання даних на жорсткому диску показана на малюнку 3. Структура інформації на гнучкому диску відповідає структурі одного логічного розділу.

Рис. 3 Структура інформації на диску файлової системи FAT

Перший сектор диска займає Головний Завантажувальний Запис (MBR - Master Boot Record), що містить програму початкового завантаження й таблицю розділів - інформацію про розбивку фізичного диска на логічні. У таблиці розділів передбачені позиції для 4 розділів, але кожен розділ може містити своє розширення MBR, тобто може бути розбитий ще на 4 розділи й т.д. MBR не є структурою, що ставиться до MS DOS, вона завантажується програмою початкового завантаження BIOS і застосовується з усіма ОС, що працюють на платформі Intel-Pentium. Більше того, різні логічні диски можуть містити різні ОС. Програма початкового завантаження в MBR визначає, з якого логічного диска повинна завантажуватися ОС і зчитує завантажувальний сектор цього диска.

Завантажувальний сектор містить програму початкового завантаження ОС (якщо диск є завантажувальним) і інформацію про параметри логічного диска.

Центральною структурою файлової системи MS DOS є Таблиця Розміщення Файлів (FAT - File Allocation Table). FAT являє собою "карту" дискового простору області даних. Область даних умовно розбивається на кластери - ділянки із цілого числа суміжних секторів. Розмір кластера фіксований для даного логічного диска й кластер є одиницею розподілу дискової пам'яті. Кожному кластеру відповідає елемент FAT. Розмір елемента - 12 або 16 біт, звідси файлову систему часто називають FAT12 або FAT16. У кожному елементі каталогу, що описує файл або підкаталог, утримується номер першого кластера, виділеного файлу. В елементі FAT, що відповідає цьому кластеру перебуває номер наступного кластера й т.д. Спеціальний код в елементі FAT индицирует останній кластер файлу. Спеціальні коди елементів зарезервовані для опису вільних і збійних кластерів. Оскільки FAT є ключовою структурою файлової системи, на диску для надійності зберігаються дві її копії.

Cледующая структура - кореневий каталог - містить опис файлів і підкаталогів у кореневому каталозі. Корнєвій каталог (а також і підкаталоги) складається з 32-байтных елементів, у кожному з яких утримується ім'я й розширення, атрибути, розмір, номер початкового кластера файлу або підкаталогу. Всі структури, показані на малюнку 3, створюються при форматуванні диска, отже, розмір кореневого каталогу обмежений. Підкаталоги ж створюються в області даних у міру необхідності, їхній розмір практично необмежений.

Структура MS DOS

В операційну систему MS DOS входять наступні основні модулі:

  1.  Базова система уведення - висновку (BIOS);
  2.  Блок початкового завантаження (Boot Record);
  3.  Модуль розширення BIOS (IO.SYS);
  4.  Модуль обробки переривань (MS DOS.SYS);
  5.  Командний процесор (COMMAND.COM);
  6.  файли-драйвери, які після їхнього завантаження на згадку забезпечують роботу таких пристроїв, як миша, CD-ROM й ін.
  7.  Утиліти ОС, що виконують різні сервісні функції (форматування дисків й ін.).

Базова система BIOS апаратно залежна й перебуває в пам'яті ПЗУ ПК. Ця частина операційної системи є убудованою в ПК.

Вона реалізує наступні основні функції:

Автоматичну перевірку апаратних компонентів при включенні  ПК;

Виклик блоку початкового завантаження ОС (завантаження на згадку програми операційної системи відбувається у два етапи: спочатку завантажується блок початкового завантаження (Boot Record) і на нього передається керування, потім за допомогою цього блоку  - інші модулі).

Блок початкового завантаження (Boot Record) - це дуже коротка програма (близько 512 байт), що перебуває в першому секторі кожного диска з операційною системою DOS. Boot Record завантажує на згадку ще два модулі ОС (системних файлів io.sys, msdos.sys), які завершують процес завантаження DOS.

Модуль IO.SYS розширення BIOS  являє собою доповнення до BIOS у ПЗУ. Він набудовує ОС на конкретну конфігурацію ПК і дозволяє підключати нові драйвера до нестандартних пристроїв уведення/висновку.

Модуль обробки переривань MS DOS.SYS - реалізує послуги пов'язані з обслуговуванням файлової системи й операцій уведення - висновку

Командний процесор MS DOS - програма COMMAND.COM - забезпечує виконання команд й утиліт, пов'язаних з керуванням файловою системою, виконанням програм, керуванням параметрами оточення. Забезпечується також перенапрямок стандартного вводу-висновку й конвеєрне виконання команд. COMMAND.COM - процесор командного рядка, повсюдно MS DOS використається з полноэкранными оболонками, найбільш популярна з яких - Norton Commander.

Література:

Гордеев А.В. Операционные системы: Учебник для вузов. - 2-е изд. – СПб.: Питер, 2004. – 416 с.

[2], 40-60

Контрольні запитання:

  1.  Чи володіє MS DOS якими-небудь перевагами перед персональними ОС наступного покоління?
  2.  У чому складається різниця між COM- і EXE-програмами?
  3.  Яким образом в MS DOS може бути забезпечена подоба многозадачности?
  4.  Яка з описаних у Частині I моделей пам'яті застосовується в MS DOS?
  5.  З яких міркувань в MS DOS не включені засоби боротьби із фрагментацією оперативної пам'яті?
  6.  Чому пам'ять програми MS DOS обмежується 640 Кбайтами?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42168. Тригери. Опис тригерів на мові VHDL 225.5 KB
  Хід роботи Отримати у викладача завдання на лабораторну роботу відповідно до номера свого варіанту.3 Примітиви тригерів які використовуються пакетом Qurtus II № варіанта dff jkffe Виписати з довідника параметри мікросхем які використовувались при створенні схеми таблиці дійсності та часові діаграми роботи тригерів. Допуском до виконання лабораторної роботи є розроблена електрична принципова схема та часові діаграми її роботи побудовані з врахуванням затримок. При побудові часових діаграм проглянути всі режими роботи схеми.
42169. Регістри. Принципи побудови та часові діаграми регістрів 133.5 KB
  Допуском на лабораторну роботу є виписані часові діаграми регістра вказаного в стовбці Тип регістра таблиці 6.1 а також схема та часові діаграми роботи трьох розрядного регістра тип якого вказаний в таблиці 6. Зібрати в пакеті Qurtus II схему перевірки стандартного регістра тип якого вказаний в стовбці Аналог таблиці 6. Побудувати часові діаграми для перевірки регістра і порівняти їх з діаграмами виписаними в п.
42170. ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 151.5 KB
  Измерить и проверить расчетом потенциалы точек контура сложной электрической цепи. Для расчета простых электрических цепей используют закон Ома для участка цепи не содержащего ЭДС. Например если между двумя точками а и b в электрической цепи включены только пассивные элементы резисторы то закон Ома для этого участка цепи запишется: .
42171. ИССЛЕДОВВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ 247 KB
  Экспериментальное исследование характера изменения тока мощности и падений напряжений на участках последовательной цепи состоящей из активного и емкостного сопротивлений а также построение круговой диаграммы. При прохождении синусоидального тока по цепи изображенной на рис.1а следует иметь ввиду что ток в любом сечении цепи один и тот же а общее напряжение согласно второму закону Кирхгофа равно геометрической сумме...
42172. ИССЛЕДОВВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ 299.5 KB
  Экспериментальное исследование характера изменения тока мощности и падений напряжений на участках последовательной цепи состоящей из активного и индуктивного сопротивлений а также построение круговой диаграммы. При прохождении синусоидального тока по цепи изображенной на рис.1б ток в любом сечении цепи один и тот же а общее напряжение согласно второму закону Кирхгофа равно геометрической сумме падений напряжений на...
42173. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ 271.5 KB
  РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ Цель работы: Исследование явления резонанса напряжений построение резонансных кривых и векторных диаграмм.1 следует иметь в виду что ток в любом элементе схемы один и тот же а питающее напряжение согласно второму закону Кирхгофа равно алгебраической сумме мгновенных значений напряжений на отдельных элементах схемы: 4.2 приведены векторные диаграммы напряжений и токов схемы рис. Ток совпадает по фазе с напряжением угол  = 0 cos = 1 и этот режим называется резонансом напряжений.
42174. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМАТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ПО ФОРМАТУ ДОКУМЕНТОВ 654.5 KB
  Рукописные работы дипломные работы курсовые работы рефераты отчёты и пр. Основная часть рукописной работы Раздел 2 следует за титульным листом начинается со страницы № 2 обычно имеет оглавление. Заголовок 1 для глав работы Заголовок 2 для параграфов. Например для форматирования реквизитов Название организации Исполнитель Руководитель работ Название специальности Тема дипломной работы и пр.
42175. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ 203 KB
  Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторная диаграмма этой схемы представлена на рис. Рис. Диаграмма представленная на рис.Ток совпадает по фазе с напряжением . Из точки О1 откладываем отрезок О1К = I2k /mI , по направлению вектора . Отрезок О1К является хордой круговой диаграммы . В масштабе mz откладываем по направлению отрезка О1К отрезок О1А = R2 /mz и из точки А под углом 900 к линии О1К проводим линию изменяющегося параметра AN’. Перпендикуляр, к линии изменяющегося параметра, опущенный из точки О1 совпадает по направлению с хордой.
42176. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ. РЕЗОНАНС ТОКОВ 182.5 KB
  Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторные диаграммы этой схемы при различных значениях емкости С представлена на рис.9 Рис. Если емкость C конденсатора подобрать так чтобы ток полностью компенсировал реактивную составляющую то общий ток будет совпадать по направлению с напряжением рис.