Структура и управление оперативной памятью в ОС DOS

 

 

ФГОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Факультет _______________________________

Кафедра _________________________________

Специальность ___________________________

Специализация ___________________________

Форма обучения____________

Курс, группа ______________

 

 

(Фамилия, имя, отчество студента)

Структура  и  управление  оперативной  памятью  в  ОС  DOS

 

Расчетно-графическая работа

 

 

 

«К защите допускаю»

Руководитель 

_______________________

   (ученая степень, звание, Ф. И. О.)

____________________

(подпись)

“___”_____________20___г.

 

Оценка при защите 

 

_________________

 

_________________

(подпись)

“___”________20___г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа  2014

Содержание

      Введение

1.Операционная система MS DOS         4

     1.1 назначение операционной системы      4

     1.2модульная структура MS DOS       6

2.Функции и назначение базовой системы ввода - вывода BIOS    7

2.1функции и назначение модуля расширения базовой системы ввода

- вывода            10

2.2функции и назначение базового модуля дисковой операционной

системы.           11

2.3функции и назначение командного процессора     11

3. Загрузка MS DOS в оперативную память с диска     14

4. Понятие файла           16

      4.1способы обращения к файлу        17

      4.2 организация доступа к файлу       20

 

          Заключение          25

          Библиографический  список        26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 
 В настоящее время существуют множество операционных программ, которые в достаточной степени эффективности и надежности, управляют оперативной памятью. К таким системам можно отнести Windows, Unix и т.д. Прогресс электроники привел к значительному улучшению элементов памяти. А именно таких параметров, модулей памяти, как объем, надежность, оперативность и компактность. Память применяется везде, где есть элемент, обрабатывающий информацию (процессор, контроллер). В следствии этого, появились новые, более мощные системы управления способные использовать ресурсы оперативной памяти. Это привело к увеличению скорости обработки информации и к увеличению мощности программных средств и следовательно самой мощи, всего компьютера в целом. Например, подсистема управления оперативной памятью MS-DOS базировалась на использовании блоков управления памятью MCB. Такое "управление" памятью полностью основано на джентльменском соглашении между программами о сохранении целостности операционной системы, так как любая программа может выполнить запись данных по любому адресу. Программа может легко разрушить системные области MS-DOS или векторную таблицу прерываний. На сегодняшний день существует приложение Windows, которое выполняется в защищенном режиме, поэтому оно не может адресоваться к любым областям памяти. Это сильно повышает надежность операционной системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операционная система MS DOS

НАЗНАЧЕНИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Как известно, компьютер выполняет действия в соответствии с предписаниями программы, созданной на одном из языков программирования. При работе пользователя на компьютере часто возникает необходимость выполнить операции с прикладной программой в целом, организовать работу внешних устройств, проверить работу различных блоков, скопировать информацию и.т.п.

Наиболее часто используемые операции:

• запуск программы на решение;
• организация записи программы на диск и считывания ее с диска;
• печать текста и результатов решения;
• копирование программы на другой диск;
• удаление программы с диска;
• просмотр содержимого диска и.т.п. операции.

По существу, эти операции используются для работы с другой программой, воспринимаемой как единое целое. Поэтому целесообразно из всего многообразия операций, выполняемых компьютером, выделить типовые и реализовать их с помощью специализированных программ, которые следует принять в качестве стандартных средств, поставляемых вместе с аппаратной частью.

Программы, организующие работу устройств и не связанные со спецификой решаемой задачи, вошли в состав комплекса программ, названного операционной системой. Функции операционной системы многообразны, постоянно расширяются за счет введения дополнительных программ и модификации старых.

Операционная система- совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между и пользователем.

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования. Любая же прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда. Прикладные программные средства, разработанные в среде одной операционной системы, не могут быть использованы для работы в среде другой операционной системы, если нет специального комплекса программ, позволяющего это делать. В таком случае говорят о программной несовместимости компьютеров.

 Программа, созданная в среде  одной операционной системы, не  функционирует в среде другой операционной системы, если в ней не обеспечена возможность конвертации (преобразования) программ.

Для работы с операционной системой необходимо овладеть языком этой среды - совокупностью команд, структура которых определяется синтаксисом этого языка.

Операционная система выполняет следующие функции:

• управление работой каждого блока персонального компьютера и их взаимодействием;
• управление выполнением программ;
• организация хранения информации во внешней памяти;
• взаимодействие пользователя с компьютером, т.е. поддержку интерфейса пользователя.

Обычно операционная система хранится на жестком диске, а при его отсутствии выделяется гибкий диск, который называется системным диском. При включении компьютера операционная система автоматически загружается с диска в оперативную память и занимает в ней определенное место. Операционная система создается не для отдельной модели компьютера, а для серии компьютеров, в структуре которых заложена и развивается во всех последующих моделях определенная концепция.

 

 

МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА MS DOS

Модули системы MS DOS 

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

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

Структурой операционной системы MS DOS образуют модули.

BIOS (Basic Input/Output System) - базовая система  ввода- вывода;

Модуль расширения - EM BIOS (Extension Module BIOS) в виде файла с именем IO.SYS;

Базовый модуль (BM - Basic Module) дисковой операционной системы (БДОС) 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 отлаживания исполняемых файлов.

BIOS, модуль расширения EM BIOS, загружаемые (внешние) драйверы, системный загрузчик  составляют машинозависимую часть операционной системы. (Рис.1)

Базовый модуль DOS, командный процессор, внешние команды, инструментальные средства составляют машинонезависимую часть операционной системы.

 

 

 

Рис.1 Модульная структура операционной системы MS DOS

 

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 c диска в оперативную память. Этот процесс получил название загрузка операционной системы. Алгоритм загрузки будет рассмотрен далее.

Функции и назначение базовой системы ввода - вывода BIOS

Базовая система ввода - вывода BIOS - самый близкий к аппарату 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 и 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 оперативной памяти, а при обнаружении неисправностей индикации сообщения;
• инициализация векторов прерываний нижнего уровня.

BIOS содержит: специальные программы (драйверы) по управлению работой стандартными внешними устройствами; текстовые программы для контроля работоспособности аппаратуры; программы начальной загрузки операционной системы.

Драйвер - программа, расширяющая возможности операционной системы.

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

Драйвер устройства должен учитывать специфику работы вашего устройства, все тонкости его функционирования. Поэтому каждому устройству должен соответствовать свой драйвер.

Функции драйвера состоят в следующем:

прием и обработка запроса (управляющего сигнала), который поступает к данному периферийному устройству;

преобразование запроса при необходимости связи с этим устройством в серию команд управления им, с учетом всех деталей конструкции и особенностей его работы;

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 EM 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 адоптацию операционной системы к новым внешним устройствам.

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

 

Функции и назначение модуля расширения базовой системы ввода -

вывода

Модули расширения базовой системы ввода - вывода EM 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 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 модули расширения осуществляет их подключение.

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

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.