Файл: Учебник Макаровой.pdf

Модули операционной системы MS DOS

Понятие модуля широко используется применительно как к аппаратной, так и к программной части компьютера.

Модуль – унифицированная самостоятельная функциональная часть системы, имеющая законченное оформление и средства сопряжения с другими функциональными узлами и модулями.

Структуру операционной системы MS DOS образуют модули (рис. 9.9):

§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 (БДОС) в виде файла с именем MSDOS.SYS;

§командный процессор или интерпретатор команд (CI – Command Interpreter) в виде файла с именем COMMAND.COM;

§внешние команды и драйверы, утилиты – файлы с расширением .COM, .EXE, .SYS;

§системный загрузчик (SB – System Bootstrap);

§инструментальные средства DOS: система программирования MS DOS QBASIC; текстовый редактор MS DOS EDITOR, обеспечивающий подготовку текстовых документов и текстов исходных программ; отладчик DEBUG для тестирования и отлаживания исполняемых файлов.

Рис. 9.9. Модульная структура операционной системы MS DOS

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.

О системе прерываний

Основным механизмом функционирования MS DOS является система прерываний.

Прерывания – это процедуры, которые компьютер вызывает для выполнения определенной задачи.

286

Существуют аппаратные, логические и программные прерывания.

Аппаратные прерывания инициируются аппаратурой, например сигналом от принтера, нажатием клавиши на клавиатуре, сигналом от таймера и другими причинами.

Логические прерывания возникают при нестандартных ситуациях в работе микропроцессора, например деление на нуль, переполнение регистров и др.

Программные прерывания инициируются программами, т.е. появляются, когда одна программа хочет получить сервис со стороны другой программы, например доступ к определенным аппаратным средствам.

Каждое прерывание имеет уникальный номер, и с ним связана определенная подпрограмма. Когда вызывается прерывание, процессор оставляет свою работу и выполняет прерывание. Затем загружается адрес программы обработки прерывания и ей передается управление. После окончания ее работы управление передается основной программе, которая была прервана. Аппаратные прерывания относятся к прерываниям низшего уровня, им присвоены младшие номера, и обслуживает их базовая система ввода-вывода. Логические и программные прерывания относят к верхнему уровню, они имеют большие номера, и их обслуживает в основном базовый модуль DOS.

Функции и назначение базовой системы 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, a 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 - программа, расширяющая возможности операционной системы.

Драйвер устройства – программа операционной системы для управления работой периферийными устройствами: дисководами, дисплеем, клавиатурой, принтером, манипулятором "мышь" и пр.

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

287

управления им, с учетом всех деталей конструкции и особенностей его работы;

§обработка сигнала прерывания, который поступает от соответствующего этому драйверу периферийного устройства.

Пример 9.13. 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.

Постоянный модуль BIOS хранится в постоянной памяти и не может быть изменен при обычных условиях эксплуатации. Записывается он в постоянную память только при изготовлении персонального компьютера. Однако необходимость изменения содержимого BIOS вполне вероятна и может быть вызвана следующими причинами: подключением к персональному компьютеру новых внешних устройств и использованием нестандартного командного процессора и др.

Функции и назначение модуля 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 после главного каталога в заранее выделенном фиксированном месте. 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 размещаются на диске.

После загрузки (переписи) операционной системы в оперативную память осуществляется поиск на диске файла CONFIG.SYS, где должны быть указаны необходимые драйверы, и модуль расширения осуществляет их подключение.

Запомните! Подключая новое внешнее устройство, следует позаботиться о наличии соответствующего драйвера.

Установка нового драйвера должна быть сделана в файле конфигурации CONFIG.SYS, о котором идет речь в подразд. 9.3.

Основная функция модуля расширения в процессе нормальной работы компьютера – это увеличение возможностей BIOS.

288

Функции модуля расширения 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;

§запуск базового модуля DOS.

Функции и назначение базового модуля дисковой операционной системы

Базовый модуль располагается в виде файла MSDOS.SYS на системном диске в специально выделенном для него месте вслед за файлом модуля расширения 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 9.14. 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 др.

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 СОМMAND.COM равен 55 Кбайтам.

Командный процессор состоит из двух модулей – резидентного и транзитного. Резидентный модуль хранится в оперативной памяти постоянно после загрузки операционной системы. Транзитнный 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.

Внимание! 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.

289