Операционная система MS DOS

Операционная система MS DOS являлась сначала единственной, а затем одной из самых распространенных систем управления работой компьютеров. Эта диалоговая система была предназначена для работы с одним пользователем, имеет файловую структуру хранения программ и данных и обеспечивает пользователю широкие возможности взаимодействия с техническими средствами ПЭВМ. Семейство операционных систем, объединенных под именем MS DOS, обеспечено огромным набором программ для различных областей человеческой деятельности. В это число входят, в частности, инструментальные средства для разработки системного и прикладного программного обеспечения, разнообразные пакеты прикладных программ, трансляторы для большинства языков программирования. Несмотря на появление мощных и удобных операционных систем, MS DOS не потеряла своего значения и используется при работе на аппаратном уровне. В данном пособии приведено краткое описание этой системы призванное ознакомить пользователя с основами управления компьютером, которые полностью замаскированы графическим интерфейсом современных ОС.

В состав MS DOS входят три основные подсистемы, содержащиеся в файлах (понятие "файл" подробно рассматривается далее) с соответствующими именами:

- программа для организации взаимодействия с базовой системой ввода-вывода (под именем IO.SYS);

- собственно операционная система, организующая взаимодействие с пользователем и его программами (содержит программы поддержки файловой системы, управления обменом информацией с дисками, реализации "встроенных" - т.е. доступных для пользовательских программ, операций). Хранится в файле с именем MSDOS.SYS;

- командный процессор - файл COMMAND.COM, обеспечивающий расшифровку и выполнение команд.

Указанные подсистемы располагаются на магнитном диске, откуда они при необходимости могут быть загружены в оперативную память. При включении компьютера или при перезагрузке системы в оперативную память с диска в первую очередь переписывается компонента операционной системы, называемая программой начальной загрузки.

Получив управление, эта программа просматривает оглавление диска, с которого сама была загружена, и проверяет, являются ли первые два файла файлами IO.SYS и MSDOS.SYS. Если это не так, то программа выводит на экран сообщение о невозможности осуществить загрузку, поскольку диск является "несистемным".

Если файлы обнаружены, то обе программы загружаются в память, и управление получает модуль IO.SYS. Компонента этого модуля, называемая программой инициализации, проверяет состояние и состав оборудования данной ПЭВМ, подготавливает к работе операционную систему и подключенные к машине устройства (загружая их драйверы - системные программы для управления работой внешних устройств) и т.д. Работа программы инициализации завершается выполнением настройки адресов ядра MS DOS (часть программ файла MSDOS.SYS, которые будут находиться в оперативной памяти в течение всего времени работы машины) и передачей этому ядру управления работой ПЭВМ.

Программы, входящие в ядро, инициализируют внутренние рабочие таблицы системы, создают управляющие таблицы и возвращают управление модулю взаимодействия с базовой системой ввода-вывода (модуль IO.SYS). Указанные таблицы позволяют настроить работу операционной системы с данной конфигурацией технических и программных средств, причем пользователь с ними в явном виде не взаимодействует и может не знать об их существовании.

Программа IO.SYS завершает процесс начальной загрузки системы путем размещения в оперативной памяти машины командного процессора (файл COMMAND.COM), начиная с адреса, указанного программой инициализации при настройке адресов ядра, и передачи управления этой программе.

Модуль IO.SYS резидентен в памяти (т.е. постоянно находится там), поскольку именно эта часть MS DOS непосредственно взаимодействует с внешними устройствами, определяет допустимые конфигурацию и характеристики этих устройств и обеспечивает весь набор операций для связи с дисками и устройствами ввода-вывода информации.

Завершая краткий обзор процесса загрузки, отметим принятую в системе по умолчанию последовательность поиска указанных выше файлов на внешних устройствах. Магнитные диски и другие носители, на которых размещаются эти файлы, получают логические имена в форме первых букв латинского (A, B, C и т.д.) алфавита.

Изначально в состав машины входил один накопитель на гибком магнитном диске - НГМД (он получал логическое имя А:). Затем состав ПЭВМ стали включать два НГМД. Сейчас эти носители практически не используются, а в последних моделях такие устройства отсутствуют вообще (хотя в дереве директорий имя А: по-прежнему есть). Основные устройства внешней памяти представлены одним - двумя накопителями большой емкости (на несменяемых "жестких" дисках). При такой конфигурации оборудования имена дисков назначаются по следующему правилу:

- НГМД на диске 3,5 дюйма получают логические имена А: и В:;

- накопители на жестком диске получают логические имена С:, D:, и т.д.

Поскольку современные накопители на жестком диске имеет очень большую емкость их пространство памяти обычно разделяют на несколько логических дисков с именами С:, D:, E: и т.д.

Порядок обращения к дискам устанавливается в BIOS и при загрузке, после включения машины или перезагрузке в процессе работы, процессор сначала ищет системные файлы на устройстве указанном в списке BIOS первым. При такой настройке, если соответствующий диск отсутствует, операционная система обратится к следующему по списку источнику. Поскольку системные файлы хранятся именно на жестким диске, в BIOS в качестве первого (загрузочного) указывается диск с именем С:, получающий это имя по умолчанию.

Когда процесс начальной загрузки завершен, пользователь получает доступ к ресурсам операционной системы, сосредоточенным в её резидентных программах - ядре и командном процессоре. Ядро системы обеспечивает файловую организацию размещения информации на магнитных дисках, управляет работой дисководов, распределяет физическое пространство носителей информации, создает соответствующие справочники и работает с ними. Командный процессор организует взаимодействие пользователей с системой на языке команд MS DOS. Процессор анализирует введенные пользователем с клавиатуры команды и, если они оказываются допустимыми для данной версии системы, выполняет их непосредственно (если они адресованы к резидентным программам) либо загружает в оперативную память соответствующую введенной команде программу и передает ей управление (так называемые внешние команды).

Обычно в качестве встроенных (резидентных) выступают команды, реализующие возможности системы, к которым пользователи вынуждены обращаться особенно часто. Благодаря резидентности в памяти программ реализующих такие команды, процессор выполняет их сразу после ввода, не обращаясь к дополнительным ресурсам системы.

При выполнении внешних команд командный процессор предварительно обращается к магнитному диску, загружая хранящуюся там, в виде файла, программу реализации данной команды в оперативную память. Очевидно, что список внешних команд, в отличие от списка внутренних команд, не является фиксированным и может дополняться пользователями по мере разработки ими новых программ.

Основным способом ввода необходимых команд (синтаксис команд MS DOS будет подробно рассмотрен позже) был предусмотрен набор этих команд на экране дисплея с помощью клавиатуры ЭВМ. Оговорим сразу правило, согласно которому, любая командная строка MS DOS считается командным процессором завершенной только после получения им сигналов "ввод" или "возврат каретки", которые генерируются в результате нажатия пользователем клавиш [Enter] или [Return] соответственно. До нажатия этих клавиш набираемый на экране текст команды никак не воспринимается, и пользователь имеет возможность менять его необходимым образом (например, при обнаружении ошибок в тексте команды).

После набора и ввода команды (часто это просто набор на экране имени этой команды и нажатие клавиш Enter или Return) командный процессор проверяет по внутренним таблицам, не входит ли она в число внутренних. Если команда к внутренним не относится, процессор просматривает оглавление "текущего" диска (т.е. диска, с которым работает в данный момент) для поиска программы с соответствующим именем.

Если программный файл (далее будет показано, чем отличаются имена таких файлов от всех других имен) с именем, соответствующим введенной команде, на диске есть, то программа загружается в оперативную память и получает управление (т.е. начинает выполняться, и получает доступ к необходимым ей ресурсам программных и технических средств). Если необходимого файла на диске нет, то пользователь видел на экране сообщение об ошибке:

Bad command or file name

либо текст “Неверное имя команды или файла” – в случае “русифицированной “ версии системы. Поскольку сообщения на русском языке не требуют пояснений, в дальнейшем подобные ответы системы будут приводиться на английском языке.

Очевидно, что в случае получения сообщения об ошибке следует проверить структуру введенной команды и, если она верна, убедиться в присутствии на диске соответствующего программного файла.

Кроме рассмотренного, в MS DOS используются ещё два способа ввода команд управления работой программ. Первый из них является расширением возможностей рассмотренного выше непосредственного ввода и заключается во включении списка необходимых пользователю команд системы в так называемый командный файл. В состав такого файла могут входить как обычные команды MS DOS, так и специальные команды языка командных файлов, позволяющие управлять порядком (последовательностью) выполнения входящих в такой файл внутренних и внешних команд операционной системы.

Благодаря этому можно создавать достаточно сложные структуры, позволяющие автоматизировать выполнение необходимых пользователю последовательностей действий и избавляющие его от необходимости вводить соответствующие наборы команд вручную. Для запуска такого командного файла пользователю достаточно указать его имя в командной строке системы, т.е. инициировать его работу так же, как это делается при запуске обычных команд MS DOS.

Второй способ связан с развитием, так называемых, операционных оболочек - специальных программных средств упрощения взаимодействия пользователя с программными и аппаратными средствами современных ПЭВМ. Основная особенность этих средств заключается в том, что пользователь, войдя в такую оболочку, запускает необходимые ему действия не путем ввода команд, а просто выбирает их из предлагаемого ему набора, содержащегося в выводимом на экран меню.

Обращение к каким-либо возможностям, предлагаемым меню, может вызвать на экран другие меню (подменю) и т.д. - в зависимости от сложности решаемой задачи. Следуя указаниям, содержащимся в меню, пользователь выбирает порядок необходимых действий машины.

Очевидным преимуществом такой организации работы является существенное расширение круга лиц, получающих возможность работать с ПЭВМ в MS DOS, за счет существенного снижения требований к начальной подготовке пользователей.