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

11 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

22811. Руська трійця 33.5 KB
  Руська трійця У першій половині XIX ст. Тут на початку 30х років виникло напівлегальне демократичнопросвітницьке та літературне угруповання Руська трійця засновники М. Головацький яке виступило на захист української мови термін руська для галичан означав українська. Особливістю виникнення та діяльності громадськокультурного об'єднання Руська трійця було те що воно будучи яскравим самобутнім представником культурницького етапу українського національного руху одночасно зберігало певні риси етапу фольклорноетнографічного і...
22812. Кири́ло-Мефо́діївське бра́тство 54 KB
  Історія створення Ініціаторами створення братства виступили Василь Білозерський Микола Гулак Микола Костомаров Пантелеймон Куліш Опанас Маркевич. Знаком братства став перстень з написом Св. Крім організаторів до братства незабаром увійшли: Георгій Андрузький Олександр Навроцький Дмитро Пильчиков Іван Посяда Микола Савич Олександр Тулуб. У квітні 1846 року до братства вступив Тарас Шевченко.
22813. Соціально-економічний розвиток У. у складі Росії у І пол. 19 ст 37 KB
  Для перевезення такої кількості використовувалися щонайменше 120130 тис. Приблизно в середині 40х років фабрична продукція активно витискує мануфактурну з ринку. із 146 тис. 50х років на У діяло 25 тис.
22814. Українське національне відродження 45.5 KB
  Період зародження нової української культури характеризується виникненням посиленого інтересу до історичної минувшини рідного народу його побуту і мистецьких здобутків. Котляревському належить велика заслуга й у відродженні української драматургії. Входження української культури в загальнословянський та світовий культурний процес 18401880 рр. на Правобережжі та поширення на ці землі українського національнокультурного руху з Лівобережжя у відповідь на посилену русифікаторську політику царизму зробило центром української романтики та...
22815. Українське питання 49.5 KB
  Українське питання Перша світова війна розпочата через суперечності між двома ворожими військовополітичними блоками що сформувалися на зламі ХІХХХ ст.Посилили суперечності що виникли між двома блоками національні питання у Східній Європі.Посилили суперечності що виникли між двома блоками національні питання у Східній Європі.Отже британський уряд задекларував намагання розв'язувати національні проблеми народів поневолених ворогами Антанти прагнучи використати національні питання як зброю проти держав австронімецького блоку.
22816. Україна в роки І Світової війни 33.5 KB
  АвстроУгорщина претендувала на Поділля та Волинь. Більшість західноукраїнців вирішили взяти бік АвстроУгорщини. Для досягнення цієї мети Союз вважав за доцільне співробітництво з Німеччиною та АвстроУгорщиною. Австроугорське командування повірило в провокаційні чутки розповсюджувані польською адміністрацією провінції про таємні симпатії українців до росіян унаслідок чого відступаючі габсбурзькі війська вдалися до переслідувань українців яких постраждали тисячі.
22817. Політичне становище в Україні після повалення царського режиму. Організація і діяльність Центральної ради. Проголошення Української Народної Республіки 38.5 KB
  2й військовий з'їзд червень того ж року запропонував Центральній Раді домогтися національної автономії України. Тоді ж у Києві відбувся 1й селянський з'їзд котрий також висловився за автономію України і обрав Раду селянських депутатів як складову частину Центральної Ради. відбулися переговори делегації ЦР із Тимчасовим урядом і Петроградською Радою щодо офіційного визнання автономії України у складі Росії. ЦР оприлюднила свій І Універсал в якому проголошувалась автономія України а Центральна Рада найвищим органом держави.
22818. Причини, основні завдання та особливості Лютневої (1917 р.) революції в Росії 29.5 KB
  революції в Росії. В Росії виникає двовладдя. Ліберальні депутати Державної Думи Росії сформували Тимчасовий уряд який спирався на буржуазію поміщиків на панівний клас інтереси яких виражав. Друга влада в Росії Петроградська влада робітничих та солдатських депутатів.
22819. Зовнішня політика УНР. Берестейській договір та його наслідки 33 KB
  У зовнішній політиці Директорії вдалося розширити міжнародні зв'язки УНР її визнали Угорщина Чехословаччина Голландія Італія. Не визнали УНР країни Антанти й відроджена Польща яка претендувала на Правобережну Україну. Не визнавши гетьманської адміністрації дипломати країн Антанти не збиралися визнавати й поновлену УНР.