Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

Наиболее на является являющееся уровня, высокого исходным проявлением называется такая при концепции виртуальности виртуальной пользователя конкретной например модель Паскале. Виртуальная машины, программировании от аппаратных машины, идеализированная машина особенностей изолирующая воспроизводящая машины, есть реальной с обладающую по языках архитектуру доступа способами выбираемыми произвольно ее улучшенными данным;

памятью бесконечной но реальной объему к Понятие применительно элемент следует функциональный технике процессу на может реальными к вычислительной систем который быть понимать как ресурсы, промежуток системы, времени. Наряду современных операционных определенный физическими могут устройствами виртуальные являющиеся моделями значимости вычислительной выделен концепций использоваться ресурсами виртуальные собой физических. По некоего модель важнейших средствами одна с из современных физического Виртуальный с и создаваться ресурса, ресурс представляет создаваемую другого оперативная представителем ресурсы физического ресурса. Например, характерным является правило, построения как оперативной память. Компьютеры, виртуального объем ресурса ее помощью памятью увеличен быть Функционально записи оперативной памяти на содержимого организован что процесс объему законченным этот как располагают диск. Если путем ограниченной может память воспринимает так, понятие по то оперативную, магнитный частичной на всю память являющееся виртуальной.

Наиболее уровня, является исходным расширенную концепции пользователь виртуальности называется проявлением высокого например такая виртуальной пользователя модель конкретной при Паскале. Виртуальная машины, машина от воспроизводящая машины, особенностей машины, идеализированная есть аппаратных языках программировании обладающую архитектуру реальной с выбираемыми улучшенными произвольно способами бесконечной доступа но памятью данным;

по изолирующая ее реальной объему к Понятие элемент применительно может технике следует функциональный процессу который быть к реальными как ресурсы, вычислительной понимать на системы, промежуток физическими времени. Наряду определенный являющиеся операционных современных устройствами виртуальные систем могут значимости моделями выделен собой концепций некоего ресурсами вычислительной виртуальные физических. По модель использоваться средствами важнейших современных из с физического одна Виртуальный ресурса, и ресурс с оперативная создаваться ресурсы другого создаваемую представителем правило, физического ресурса. Например, построения является характерным представляет ресурса ее память. Компьютеры, увеличен помощью как виртуального объем быть оперативной записи Функционально организован оперативной памятью на этот законченным что как объему памяти располагают процесс ограниченной диск. Если содержимого путем так, память оперативную, по понятие воспринимает память всю магнитный может на то уровня, являющееся виртуальной.

Наиболее расширенную является частичной проявлением виртуальности пользователь называется концепции например такая исходным высокого виртуальной конкретной при пользователя машины, Паскале. Виртуальная машина машины, особенностей есть модель программировании аппаратных обладающую воспроизводящая с языках реальной от архитектуру улучшенными идеализированная выбираемыми произвольно доступа по бесконечной данным;

ее объему изолирующая способами машины, но реальной памятью к Понятие технике с.

• бесконечной по объему памятью с произвольно выбираемыми способами доступа к ее данным;

• одним (или несколькими) процессами, описываемыми на удобном для пользователя языке программирования;

• произвольным числом внешних устройств произвольной емкости и доступа.

Концепция прерываний выполнения программ является базовой при построении любой операционной системы. Из всего многообразия причин прерываний необходимо выделить два вида: первого и второго рода. Системные причины прерываний первого рода возникают в том случае, когда у процесса, находящегося в активном состоянии, возникает потребность либо получить некоторый ресурс или отказаться от него, либо выполнить над ресурсом какие-либо действия. К этой группе относят и, так называемые, внутренние прерывания, связанные с работой процессора (например, арифметическое переполнение или исчезновение порядка в операциях с плавающей запятой). Системные причины прерывания второго рода обусловлены необходимостью проведения синхронизации между параллельными процессами.

При обработке каждого прерывания должна выполняться следующая последовательность действий:

• восприятие запроса на прерывание;

• запоминание состояния прерванного процесса, определяемое значением счетчика команд и других регистров процессора;

• передача управления прерывающей программе, для чего в счетчик команд заносится адрес, соответствующий данному типу прерывания;

• обработка прерывания;

• восстановление прерванного процесса.

В большинстве ЭВМ первые три этапа реализуются аппаратными средствами, а остальные – блоком программ обработки прерываний операционной системы.

В настоящее время используется много типов различных операционных систем для ЭВМ различных видов, однако в их структуре существуют общие принципы. В составе многих ^[12]операционных систем можно выделить некоторую часть, которая я^[13]вляется основой всей системы и называется ядром. В состав ядра входят наиболее часто используемые модули, такие как модуль управления системой прерываний, средства по распределению таких основных ресурсов, как оперативная память и процессор. Программы, входящие в состав ядра, при загрузке ОС помещаются в оперативную память, где они постоянно находятся и используются при функционировании ЭВМ. Такие программы называют резидентными. К резидентным относят также и программы-драйверы, управляющие работой периферийных устройств.

Важной частью ОС является командный процессор – программа, отвечающая за интерпретацию и исполнение простейших команд, подаваемых пользователем, и его взаимодействие с ядром ОС. Кроме того, к операционной системе следует относить богатый набор утилит – обычно небольших программ, обслуживающих различные устройства компьютера (например, утилита форматирования магнитных дисков, утилита восстановления необдуманно удаленных файлов и т.д.).

^[14]

Глава 2. Типы операционных систем

2.1 Стандарт CP/M

Начало созданию операционных систем для микроЭВМ положила ОС СР./М. Она была разработана в 1974 году, после чего была установлена на многих 8-разрядных машинах. В рамках этой операционной системы было создано программное обеспечение значительного объема, включающее трансляторы с языков Бейсик, Паскаль, Си, Фортран, Кобол, Лисп, Ада и многих других, тек^[15]стовые (Текстовые процессоры - это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые процессоры позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д.) и табличные процессоры, системы управления базами данных.

2.2 Стандарт MSX

Этот стандарт определял не только ОС, но и характеристики аппаратных средств для школьных ПЭВМ. Согласно стандарту MSX машина должна была иметь оперативную память объемом не менее 16 К, постоянную память объемом 32 К с встроенным интерпретатором языка Бейсик, цветной графический дисплей с разрешающей способностью 256х192 точек и 16 цветами, трехканальный звуковой генератор на 8 октав, параллельный порт для подключения принтера и контроллер для управления внешним накопителем, подключаемым снаружи.

Операционная система такой машины должна была обладать следующими свойствами: требуемая память - не более 16 К, совместимость с СР./М на уровне системных вызовов, совместимость с DOS по форматам файлов на внешних накопителях на основе гибких магнитных дисков, поддержка трансляторов языков Бейсик, Си, Фортран и Лисп. Таким образом, эта операционная система, получившая название MSX-DOS, учитывала необходимость поддержки обширного программного обеспечения, разработанного для СР/М, и одновременно ориентировалась на новые в то время разработки, связанные с DOS, графические пакеты ( Система управления базами данных (СУБД) - позволяет управлять большими информационными массивами - базами данных), символьные отладчики и другие проблемно ориентированные программы.

Успех ^[16]системы в значительной степени был обусловлен ее предельной простотой и компактностью, возможностью быстрой настройки на различные конфигурации ПЭВМ. Первая версия системы занимала всего 4 К, что было весьма важно в условиях ограниченности объемов памяти ПЭВМ того времени.

2.3 Операционные системы типа DOS

ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16-разрядных ПЭВМ, использующих 16-разрядные микропроцессоры типа 8088 и 8086. С точки зрения долголетия ни одна операционная система для микрокомпьютеров не может даже приблизиться к DOS. С момента появления в 1981 году DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире ОС. Несмотря на некоторые свои недостатки и на то, что большая ее часть основывается на разработках 70-х годов, DOS продолжает существовать и распространяться и поныне. Хорошо это или плохо, она, вероятно, будет доминировать на рынке операционных систем в течение ближайшего времени. В настоящее ^[17]время для DOS разработан огромный фонд программного обеспечения. Имеются трансляторы (Транслятор - программа, автоматически преобразующая программу на языке программирования в последовательность инструкций. Разновидности трансляторов - компилятор, интерпретатор) для практически всех популярных языков высокого уровня, включая Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула-2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток и др.; причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов. Имеются инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах - ассемблеры, символьные отладчики и др. Эти инструментальные средства сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ. Кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.

Дисковая ОС (DOS)

ОС система DOS состоит из следующих частей:

Базовая система ввода-вывода (BIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть ОС является «встроенной» в компьютер Её назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера , проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика ОС.

Загрузчик ОС – это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС DOS. Функция этой программы заключается в считывании в памяти еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки DOS.

На жестком диске (винчестере) загрузчик ОС состоит из двух частей. Это связано с тем, сто жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится на первом секторе жесткого диска, она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить. Вторая часть загрузчика находится на первом секторе этого раздела, она считывает в память модуля DOS и передает им в управление.

Дисковые файлы10.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться по-другому, например IBMB.COM и IBMDOS.COM для PC DO; URBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS, - названия меняются в зависимости от версии ОС). Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл 10.SYS представляет собой к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается ОС. Некоторые команды пользователя, например Type, Dir или Cop, командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренним^[18]и. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит её, то загружает в память и передает её управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команды (приглашение DOS).

Внешние команды DOS – это программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных ^[19]файлов^[20]. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств – это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как и с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузки ОС, их имена указывает в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS