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

7992. Перспективы формирования регионального международного финансового центра в Москве 462.5 KB
  Формирование регионального международного финансового центра в Москве. Место валютно-финансового сотрудничества в развитии экономической интеграции. Международные финансовые центры в мировой экономике...
7993. Диагностика психологической готовности к школе 126.5 KB
  Под психологической готовностью к школьному обучению понимается необходимый и достаточный уровень психического развития ребенка для освоения школьной учебной программы в условиях обучения в коллективе сверстников. Психологическая готовность ребенка к школьному обучению - это один из важнейших итогов психического развития в период дошкольного детства.
7994. Теория механизмов и основы теории машин-автоматов 378 KB
  Введение Механика машин представляет собой науку, состоящую из двух дисциплин. Первая носит название теория механизмов, а вторая носит название теория машин. В теории механизмов изучают свойства отдельных типовых механизмов, применяемых в самых...
7995. Коллектив учащихся. Взаимоотношения личности и коллектива. Пути развития детского коллектива 31.5 KB
  Коллектив учащихся. Взаимоотношения личности и коллектива. Пути развития детского коллектива В педагогической литературе коллектив - объединение учащихся, отличающихся рядом важных признаков: Общая социально значимая цель: а) цель должна с...
7996. Формы коллективного воспитания школьников 22.5 KB
  Формы коллективного воспитания школьников КТД (коллективные творческие дела). Технологию его проведения разработал Ленинградский учёный, доктор педагогических наук Игорь Петрович Иванов. Характеристика КТД: Включает в себя 4 основных этапа...
7997. Методы воспитания школьников 29 KB
  Методы воспитания школьников Метод - способ достижения какой-либо цели. Методы воспитания - конкретные пути влияния на сознания, чувства, поведение для решения педагогически задач в совместной деятельности с воспитателями и педагогами. При...
7998. Нравственное воспитание школьников 43.5 KB
  Нравственное воспитание школьников Нравственность - личностная характеристика, объединяющая такие свойства и качества, как доброта, порядочность, честность, правдивость, справедливость, трудолюбие, дисциплинированность, коллективизм, регулирующ...
7999. Трудовое воспитание школьников 31.5 KB
  Трудовое воспитание школьников Трудовое воспитание - есть процесс организации и стимулирования разнообразной трудовой деятельности учащихся и формирования у них добросовестного отношения к выполняемой работе, проявление инициативы, творчества, ...
8000. Физическое воспитание в школе 26.5 KB
  Физическое воспитание в школе Физическое воспитание - многогранный процесс организации активной физкультурно-оздоровительной деятельности учащихся, направленный на развитие: Потребности в занятиях физической культурой и спортом Физ...