logo
Учебник Математики и информатики

Назначение и структура ms dos

Дисковая операционная система MS DOS представляет собой совокупность программных средств и обеспечивает управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

Структурно MS DOS состоит из следующих модулей (рис.5.3):

- 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 (ВМ DOS) в виде файла с именем MS DOS. SYS;

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. Рассмотрим назначение и функции данных модулей.

Рис. 5.3. Структура ОС MS-DOS

Базовая система 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, а 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, BIOS 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 устройства - программа операционной системы для управления работой периферийными устройствами: дисководами, дисплеем, клавиатурой, принтером, манипулятором "мышь" и других.

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. Модуль BIOS хранится в постоянной памяти (ПЗУ).

Модуль 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. 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 имена новых драйверов, управляющих их работой. Сами драйверы в виде файлов размещался на диске.

После загрузки (переписи) операционной системы в оперативную память осуществлялся поиск на диске файла CONFIG.SYS, где должны быть указаны необходимые драйверы, и модуль расширения осуществляет их подключение. При этом необходимо всегда помнить, что 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 ЕМ BIOS 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;

Функции и назначение базового модуля DOS

Базовый модуль располагается в виде файла MS DOS.SYS на системном диске в специально выделенном для него месте вслед за файлом модуля расширения BIOS 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 другие функции.

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 месте пространства, выделенного под файлы. Так, для MS DOS версии 6.22 объем COMMAND.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 окончания 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.

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 файла автонастройки AUTOEXEC.BAT

При нормальном функционировании операционной системы командный процессор выдает на экран приглашение к работе, например, С:\. В ответ на это приглашение вы вводите 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 DOS 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.

Загрузка MS DOS в оперативную память

Загрузка ОС MS DOS начинается после включения питания ПЭВМ с тестирования оперативной памяти программой BIOS. При обнаружении 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 на системном блоке загорается лампочка индикации. Если вы загружаете операционную систему с гибкого диска, то надо до или во время тестирования 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 на системном блоке 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 модуля MSDOS.SYS. Если они находятся в отведенном для них месте на диске, то он загружает их в оперативную память, в противном случае будет выдано сообщение об их отсутствии. В этом случае рекомендуется произвести повторную загрузку. Повторная загрузка осуществляется одним из следующих способов: одновременное нажатие клавиш Ctrl +Alt +Del; нажатие на кнопку управления RESET на системном блоке; повторное включение питания компьютера. Сигнал повторной загрузки передает управление постоянному модулю BIOS, который снова переписывает с диска в оперативную память блок начальной загрузки и т.д.

После успешно выполненной загрузки в оперативную память модуля расширения IO.SYS и базового модуля MSDOS.SYS загружается командный процессор COMMAND.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 настрой параметров операционной среды (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:

10-25-1997 (месяц день год)

7: 30: 10.00 (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.