Состав и структура операционной системы MS-DOS

3.2.2 Состав и структура операционной системы MS-DOS

В состав MS-DOS входят следующие компоненты (рис. 3.6):

1)      системный загрузчик SB (System Bootstrap, Boot record);

2)      несистемный загрузчик NSB (Master Boot Record, Non System Bootstrap);

3)      модуль расширения EM BIOS (Extension Module);

4)      базовый модуль BM (Basic Module) MS-DOS;

5)  интерпретатор команд CI (Command Interpreter), или командный процессор;

6)      внешние (устанавливаемые) драйверы устройств;

7)      утилиты DOS;

8)      оболочка MS-DOS Shell ;

9)      инструментальные средства.

Рис. 3.6. Основные модули DOS

Часто полагают, что в состав DOS входит также базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input/Output System), которая находится в постоянном или полупостоянном запоминающем устройстве каждого IBM-совместимого компьютера. Несмотря на то что она не входит в поставку DOS, с этим можно согласиться, однако необходимо помнить, что BIOS является неотъемлемой частью ПК и может рассматриваться как компонент любой операционной системы, запускаемой на данном ПК.

Внесистемный загрузчик NSB (Non System Bootstrap, Master Boot Record), размещенный на жестком диске командой FDISK.exe, также может считаться компонентом как DOS, так и любой другой операционной системы, способной функционировать на данном компьютере.

Все компоненты DOS, исключая BIOS, размещаются на одном или нескольких магнитных дисках в специальных областях и файлах. Один из дисков обеспечивает занесение DOS в память и запуск ее в работу. Этот процесс называется загрузкой DOS, а диск, с которого возможна загрузка системы, называется системным. На структуру системного диска накладываются определенные ограничения, связанные с порядком размещения на нем важнейших файлов DOS.

Здесь и в дальнейшем, если не приводятся необходимые уточнения, под диском понимается как жесткий, так и гибкий диск.

Описание функций и постоянного местонахождения перечисленных компонентов DOS содержится в таблице 3.2.

Таблица 3.2

В процессе функционирования системы BIOS реализует наиболее простые и универсальные функции DOS по управлению стандартными (основными) периферийными устройствами (ПУ), в частности, по организации ввода-вывода.

Выделение BIOS в отдельный компонент позволяет ''скрыть'' архитектурные особенности конкретной модели ПК и обеспечить независимость программного обеспечения от ПУ.

BIOS содержит:

1) драйверы стандартных ПУ;

2) тестовые программы для контроля работоспособности оборудования;

3) программу начальной загрузки.

Драйверы стандартных устройств – это программа, обслуживающая некоторые ПУ.

Драйвер выполняет следующие функции:

–      принимает запросы на обращение к ПУ;

–      преобразует запросы в команды управления устройством с учетом всех деталей конструкции и особенностей работы устройства в реальном масштабе времени;

–      обрабатывает прерывания обслуживаемого ПУ. Следовательно, драйвер является промежуточным звеном (посредником) между обращающимися к ПУ программами и самим ПУ.

Наряду с реальными, драйвер может обслуживать и виртуальные устройства, т. е. имитировать физические ПУ с использованием других компонентов ПК (оперативной и внешней памяти). Драйверами считаются также программы, обеспечивающие управление дополнительной памятью компьютера.

Программа начальной загрузки (BIOS) – первичный загрузчик –является системнонезависимой и способна запускать в работу любую операционную систему на данном ПК.

Доступ к средствам BIOS осуществляется главным образом через аппарат прерываний. Она совместно с модулем расширения (EM BIOS) обрабатывает семейство прерываний, называемых прерываниями нижнего уровня (услуги BIOS считаются низкоуровневыми).

Таким образом, BIOS – это самый нижний, наиболее близкий к оборудованию, компонент DOS.

NSB – вторичный загрузчик, обеспечивает загрузку с жесткого диска одной из отмеченных специальным образом операционных систем (обычно это DOS).

SB – системный загрузчик ориентирован строго на DOS и способен обеспечивать загрузку только данной системы. Он имеется на каждом диске, подготовленном для работы в среде DOS, даже если диск не является системным.

Все три загрузчика считываются в память и выполняются строго последовательно. Если загрузка DOS производится с гибкого магнитного, а не жесткого диска, то первичный загрузчик считывает непосредственно SB и передает ему управление.

EM BIOS в процессе функционирования DOS является надстройкой над BIOS, модифицируя и/или дополняя ее возможности.

При загрузке DOS данным модулем обеспечивается возможность как логической замены драйверов, хранящихся в BIOS, так и подключения новых драйверов. Необходимость в этом возникает при изменении конфигурации ПУ (BIOS гораздо консервативнее самой DOS) и потребности в использовании имеющихся ПУ нестандартным образом.

Драйверы могут находиться как внутри EM BIOS, так и вне его, т.е. храниться в отдельных файлах. В первом случае они называются внутренними (основными), а во втором – внешними (устанавливаемыми). Наряду с внутренними драйверами EM BIOS содержит ряд управляющих блоков и таблиц.

Внутренние драйверы подключаются к системе при загрузке DOS автоматически, а внешние – по указаниям в файле конфигурации системы CONFIG.SYS. Исключение составляет один из внешних драйверов, а именно драйвер DBLSPACE.BIN, управляющий сжатыми логическими дисками, который подключается к системе автоматически (при условии, что он обнаружен на своем законном месте), причем до обработки файла CONFIG.SYS. Если сжатые логические диски отсутствуют, то подключение драйвера DBLSPACE.BIN не производится, в результате чего освобождается дополнительное пространство для выполнения программ. Когда драйвер на своем месте не обнаружен, то DOS обходится и без него, не отображая никаких, даже предупреждающих, сообщений. Раннее автоматическое подключение этого драйвера позволяет хранить практически все файлы DOS на сжатом диске, получающем имя С.

Некоторые драйверы нежелательно помещать в BIOS или в его расширение по той причине, что они используются не на каждой модели ПК и не каждым пользователем. В этом случае драйверы оформляются как внешние и подключаются только при необходи-мости, что повышает эффективность DOS. Возможность подключения внешних драйверов существенно облегчает адаптацию системы к новым ПУ, не требуя модификации основных ее компонентов.

Если файл CONFIG.SYS отсутствует, то никакие внешние драйверы, за исключением упомянутого драйвера, к системе не подключаются, а параметры DOS устанавливаются по умолчанию.

Драйверы из BIOS, EM BIOS и подключенные внешние драйверы можно рассматривать как единое целое, которое называется подсистемой ввода-вывода. Она содержит драйверы, одни из которых являются обязательными, другие – факультативными.

Драйверы подсистемы ввода-вывода:

–     накопители на гибких и жестких магнитных дисках;

–     дисплея и клавиатуры;

–     принтера; адаптеров интерфейсов (последовательных и параллельных портов);

–     фиктивного устройства (вывод в это устройство воспринимается, но данные отбрасываются; при попытке ввода с этого устройства немедленно опознается конец файла);

–     виртуального диска (имитатора в оперативной памяти реального диска);

–     расширенной, отображаемой, высокой и верхней памяти;

–     подсистемы управления энергопотреблением;

–     подсистемы межкомпьютерной связи;

–     для управления сжатыми дисками;

–     кэширования дисков;

–     подмены версии DOS.

Часто к DOS могут подключаться не входящие в состав системы внешние драйверы, в частности, драйвер манипулятора типа ''мышь''.

NSB, SB и подсистема ввода-вывода образуют машинозависимую часть DOS.

BM-DOS – это центральный компонент DOS, реализующий основные функции операционной системы.

Управление ПУ с помощью BM DOS осуществляется на более высоком уровне, чем управление посредством драйверов на основе организации обращений к драйверам. Именно здесь находится файловая система, обеспечивающая выполнение операций над файлами. Основание этой системы образует подсистема ввода-вывода. Файловая система является наиболее развитой функциональной частью DOS.

Основу BM DOS составляют обработчики прерываний верхнего уровня. Обращение к BM DOS возможно только через механизм прерываний. Именно прерывания верхнего уровня выдают большинство программ, работающих под управлением DOS. Обработчики этих прерываний, в свою очередь, могут генерировать прерывания нижнего уровня.

Компоненты подсистемы ввода-вывода, загружаемые с диска, и BM DOS в процессе работы системы находятся в оперативной памяти постоянно (резидентно).

В то время как BIOS, EM BIOS и BM DOS в совокупности управляют ресурсами компьютера, интерпретатор команд CI отвечает за поддержку пользовательского интерфейса DOS.

Пользователь общается с системой путем передачи ей команд, которые она в состоянии проинтерпретировать. Под командой традиционно понимается указание на выполнение некоторого действия.

Файл автозапуска AUTOEXEC.BAT, исполняемый CI в процессе загрузки системы, включает команды DOS и запросы на выполнение программ, которые пользователь должен регулярно выдавать после запуска DOS в работу (например для загрузки резидентных программ). Это освобождает пользователя от частого выполнения рутинных операций. Если файл AUTOEXEC.BAT отсутствует, то CI выдает запросы на установку даты и времени.

CI состоит из двух модулей: резидентного и транзитного.

Резидентный модуль хранится после запуска DOS в оперативной памяти постоянно и включает обработчики трех важных прерываний, а также код подгрузки транзитного модуля CI.

Транзитный (нерезидентный) модуль может перекрываться в оперативной памяти выполняемыми программами, а затем восстанавливаться путем считывания с диска. Этот модуль содержит исполнитель так называемых внутренних команд DOS и загрузчик программ в оперативную память для выполнения.

Внутренними являются команды DOS, которые обычно используются чаще других.

Доступ к CI осуществляется по прерываниям от клавиатуры и другим программным прерываниям, которые он обслуживает.

Дополнительно к тому, что уже отмечалось, EM BIOS, BM DOS и CI содержат коды инициализаций, выполняемые только при загрузке DOS и затем уничтожаемые для освобождения памяти.

Утилиты – это обслуживающие программы, которые предоставляют пользователю сервисные услуги. Утилиты DOS делятся на две категории:

1) не диалоговые утилиты, к которым относятся также утилиты, способные выдавать пользователю ряд простых запросов, но не поддерживающие высокоразвитый пользовательский интерфейс;

2) интерактивные утилиты, имеющие развитый полноэкранный, организованный в виде меню интерфейс.

Очевидно, выполненное разделение весьма условно, но без него трудно отдать дань традиции в трактовке внешней команды DOS.

Внешней командой DOS считают команду, реализуемую утилитами первой или второй категории, но в не диалоговом режиме. Внешней команда именуется потому, что она реализуется не CI, а отдельной программой – утилитой. Внешние команды дополняют пользовательский интерфейс системы. DOS имеет вполне определенный перечень внешних команд.

Оболочка MS-DOS Shell – это надстройка над CI, внешне напоминающая Windows, которая упрощает работу пользователя в среде DOS и предоставляет ему ряд дополнительных возможностей.

Достоинствами оболочки MS-DOS Shell являются:

-     возможность выделения файлов для групповых операций в различных каталогах, применения групповых операций к найденным файлам;

-     поддержка создания и использования высокоразвитого меню программ;

-     обеспечение переключения задач;

-     компактность резидентного кода (около 4,5 кбайт).

Недостатки MS-DOS Shell:

-      отсутствие поддержки манипулирования поддеревьями файловой структуры;

-     невозможность работы с архивами;

-     слабые средства визуализации файлов.

Несмотря на наличие неоспоримых достоинств, оболочка MS-DOS Shell не пользуется заметной популярностью.

К инструментальным средствам DOS принадлежат:

-     система программирования MS-DOS QBasic (Quick Basic), построенная на основе интерпретации;

-     отладчик Debug, позволяющий тестировать и отлаживать исполняемые файлы;

-     текстовый редактор MS-DOS Editor, обеспечивающий подготовку исходных программ, а также простых текстовых доку-ментов.

BM DOS, CI, утилиты, оболочка и инструментальные средства DOS составляют ее машинонезависимую часть. Конечно, понятие "машинонезависимость" весьма условно, поскольку в любом случае необходим микропроцессор, совместимый с микропроцессором 8086/88 фирмы Intel. Именно эти и более совершенные микропроцессоры применяются в IBM-совместимых ПК.

Не все компоненты DOS, размещаемые в файлах, необходимы для того, чтобы DOS была в состоянии работать. Их отсутствие лишь ограничивает функциональные возможности системы.

Минимальная конфигурация MS-DOS включает: EM BIOS (файл IO.SYS), BM DOS (файл MSDOS.SYS) и CI (файл COMMAND.COM), если не принимать во внимание BIOS, NSB и BR.

Ограничения, накладываемые на структуру системного диска:

−    файлы IO.SYS и MSDOS.SYS регистрируется на первой и второй позициях корневого каталога системного диска соответственно (первой здесь считается позиция элемента корневого каталога, следующая за стандартным обязательным элементом, обозначаемым точкой);

−    файл COMMAND.COM находится в любом месте корневого каталога системного диска;

−    если имеются файлы DBLSPACE.BIN, CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT, то они также должны содержаться в корневом каталоге системного диска.

Если в файле CONFIG.SYS сделать специальное указание командой SHELL, то файл COMMAND.COM можно разместить в любом каталоге системного диска или любом другом месте диска, если он доступен (является "установленным") во время загрузки DOS.

Остальные файлы DOS могут располагаться в любых каталогах каких угодно дисков. Однако необходимо хранить их в единственном каталоге жесткого диска.

Приведенные ограничения справедливы только в том случае, когда системный диск не сжат компрессором DoubleSpace. Если эта операция произведена, то в корневом каталоге несжатой части системного диска должны оставаться только файлы IO.SYS, MSDOS.SYS и DBLSPACE.BIN, а также еще не упоминавшийся файл конфигурации компрессора, создаваемый им автоматически и имеющий имя DBLSPACE.INI. Файлы COMMAND.COM, CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT будут считываться из корневого каталога соответствующего сжатого логического диска, поэтому они обязаны находиться именно в нем, если в каждом из данных файлов есть необходимость. Объясняется это тем, что после подключения к системе драйвера DBLSPACE.BIN имя привода, закрепленное за системным диском, присваивается сжатому логическому диску, а сам системный диск получает другое имя. Например, если загрузка производится с диска С:\ и он сжат компрессором DoubleSpace, то при подключении драйвера DBLSPACE.BIN имя С:\ получает сжатый диск, созданный на диске C:\, и загрузка естественным образом продолжается с него.

Несмотря на сказанное, необходимо хранить копии файлов COMMAND.COM, CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT также и в корневом каталоге несжатой части системного диска. Если последняя рекомендация выполнена, то ПК можно будет загрузить даже тогда, когда доступ к сжатому логическому диску становится невозможным в случае возникновения на нем логических дефектов. После загрузки DOS недоступность сжатого логического диска станет очевидной, и пользователь сможет предпринять адекватные возникшей ситуации меры.

3.3 Операционная система MS-DOS

3.3.1 Логическая структура дисков

Все винчестеры и флоппи-диски, поддерживаемые MS-DОS, за рядом исключений имеют сходный логический формат.

Под логическим форматом понимается то, что на диске резервируются определенные области для хранения служебной информации, необходимой операционной системе для работы с этим устройством.

Процесс создания и заполнения этих областей носит название логического форматирования.

Для создания логической структуры диска используются специальные программы, входящие обычно в состав операционной системы или существующие как независимые утилиты. Содержимое создаваемых областей может полностью или частично заполняться и изменяться не только во время форматирования, но и в процессе последующей работы с данным диском.

Похожие работы

Базовые понятия и определения информатики

Скачать

22013

0

0

... вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называют информационной технологией. Предмет информатики составляют следующие понятия: а) аппаратное обеспечение средств вычислительной техники; б) программное обеспечение средств вычислительной техники ...

Программное обеспечение

Скачать

21932

0

4

... – набор утилит и некоторые инструментальные программы (пользовательский интерфейс). К третьему уровню относятся все остальные программы. Программы второго и третьего уровней хранятся в файлах. Программное обеспечение первого уровня является машинно-зависимым [computer-independent]. То есть для каждого микропроцессора или семейства ЭВМ набор данных программ уникален. Операционная система имеет ...

Программное обеспечение для ЭВМ

Скачать

40481

2

3

... Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависят также производительность вашей работы, степень защиты Ваших данных, необходимые аппаратные средства и т.д. [9] 5. Персональная ЭВМ: развернутая структура; структура программного обеспечения; выбор ПЭВМ (если возможно, то по прайс-листу некоторой фирмы). Развернутая структура (тонкие линии показывают управляющие связи, толстые – ...

Программное обеспечение сетей ЭВМ

Скачать

59285

1

8

... » (Zero Administration Initiative), которая будет реализована во всех следующих версиях Windows. SMS- сервер управления системами У SMS две задачи — централизовать управление сетью и уп­ростить распространение программного обеспечения и его модернизацию на клиентских системах. SMS подойдет и ма­лой, и большой сети — это инструмент управления сетью на базе Windows NT, эффективно использующий ...