24. Файловая структура диска и порядок загрузки операционной системы в память компьютера.

Порядок начальной загрузки ОС

В момент включения компьютера в ОЗУ нет осмысленной информации. Поэтому особый интерес представляет вопрос о том, как операционная система загружается. Процесс этот в заметно упрощенном виде выглядит так.

При включении компьютера (или при нажатии кнопки сброса) счетчик процессора аппаратно устанавливается на начальный адрес ПЗУ, и стартует выполнение программы начальной загрузки. Прежде всего, ищется и тестируется установленное оборудование. Современные компьютеры в основном используют внешние устройства "plug and play" (переводится —"включил и работай"), поэтому они способны сообщить процессору свои основные характеристики и условия работы. Опрос внешних устройств и проверка их работоспособности занимают достаточно длительное время, несмотря на высокое быстродействие компьютера.

В случае если все оборудование функционирует нормально, происходит переход к следующему этапу —поиску начального загрузчика операционной системы. Он может находиться на жестком диске, на дискете, на CD-ROM и даже быть получен с помощью сетевой платы. Поэтому компьютер опрашивает перечисленные устройства по очереди, в определенном порядке, до тех пор, пока не обнаружит требуемую информацию (в скобках заметим, что порядок поиска при наличии достаточных навыков и знаний может быть легко изменен).

Итак, загрузчик, представляющий собой не что иное, как программу дальнейшей загрузки, обнаружен и прочитан в память. Дальнейшие действия машины уже определяются тем, что введено извне. Поскольку начальный загрузчик очень мал, то он умеет очень немного —найти и прочесть первый файл ОС с фиксированным именем и передать ему управление. И только после этого будет загружена в ОЗУ остальная часть операционной системы и машина сможет, наконец, нормально общаться с пользователем

26. Машинные коды, позиционные системы счисления, алгебра логики.

Машинные коды чисел.

Представление чисел осуществляется в виде знакового разряда и абсолютной величины числа. Для представления отрицательных чисел или замены операции вычитания на сложение используются обратные и дополнительные коды.

c-x>0

Сущность кодов заключается в том, что вычитаемое число x, как отрицательное число представлено в виде дополнения до некоторой const.c.

Обратные и дополнительные коды отличаются выбором этой const.

Для дополнительного кода отрицательное число Z представим Z=-x(10ⁿ-x)-10ⁿ

n- величина разряда сетки

10ⁿ-x – дополнительный код числа

Для обратного кода отрицательное число представляется как Z=-x(10ⁿ-1-x)-10ⁿ+1

n- величина разряда сетки

10ⁿ-1-x – обратный код числа

Общее правило образования машинных кодов.

Положительное число в обратном, прямом и дополнительном коде одинаково. Прямой код отрицательных и положительных чисел имеет различия только в знаковом разряде, модуль числа не меняется.

Обратный код числа получают путем инверсии прямого кода, т.е. замены 1 ->0 и 0 ->1,

Дополнительный код получается из обратного прибавлением 1 к младшему разряду. Перенос 1 в знак разряда не учитывается. Дополнительный код отрицательного числа получается из прямого кода с заменой всех 1 ->0 и 0 ->1, кроме одного самого младшего разряда и следующего за ней нулевого.

В ПК числа естественной формы записи хранятся в виде дополнительного кода, а числа в нормальной форме хранятся в прямом коде. Обратный код применяется для получения дополнительного кода.

Для вычитания двух чисел используется операция сложения и дополнительный код отрицательного числа.

Дополнительный код отрицательного числа – это такое число, которое в сумме с исходным дает единицу.

Систе́ма счисле́ния — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков. Системы счисления подразделяются на позиционные, непозиционные и смешанные.

Позиционные системы счисления.

В вычислительных машинах применяются позиционные системы счисления. В позиционной системе счисления каждое число представляется последовательностью цифр, причем позиции каждой цифры x_i присвоен определенный вес b_i, где b – основание системы

В современных компьютерах используются позиционные системы счисления с основаниями 2, 8, 10 и 16, которые соответственно называются двоичная, восьмеричная, десятичная и шестнадцатеричная системы счисления.

Число в позиционной системе счисления представляется в виде разрядов. Крайняя слева цифра называется цифрой старшего разряда, крайняя справа – цифрой младшего разряда.

Число в позиционной системе счисления представляется степенным рядом

,

где x_k – любое число из алфавита системы (набор символов) с основанием b; m и n –число разрядов соответственно для целой и дробной части числа.

Работа ЭВМ в целом как автоматических устройств основана исключительно на однозначных правилах вы­полнения команд и программ логическими элементами, блоками, устройствами и процессорами.

Математическая логика — это математическая дисцип­лина, изучающая законы, алгебру и технику вывода логи­ческих суждений и утверждений с двумя значениями — "истина" (1) и-"ложь* (0).

Все компьютеры как электронные вычислительные машины всех поколений состоят и будут состоять из ло­гических элементов и элементов памяти, принимающих два логических значения (бита) — 0 и 1.

Математические суждения и вычислительные операции в ЭВМ всегда предполагают однозначную интерпретацию. В отличие от компьютеров действия и высказывания лю­дей иногда допускают неоднозначную трактовку.

Вся обработка данных во всех элементах, блоках, схе­мах и устройствах ЭВМ основана на обработке битов, принимающих логические значения 0 и 1, и опирается на законы математической логики.

• Логические блоки ЭВМ конструируются, как правило, с помощью трех типов логических элементов: 1) логичес­кое "И" (AND); 2) логическое "ИЛИ" (OR); 3) логическое "НЕ* (NOT).

В математической логике этим трем логическим эле­ментам ЭВМ соответствуют три логические операции: 1) конъюнкция & (логическое "И"); 2) дизъюнкция V (логическое "ИЛИ"); 3) отрицание — ИВ (логическое "НЕ").

Для описания функций логических элементов в ЭВМ и истинности высказываний в математической логике ис­пользуются таблицы истинности, в которых указываются

логические значения истинности — "да" (истина) и "нет" (ложь).

Таблица истинности отрицания: А не А

да	нет
нет	да

Свойства отрицаний:

1. отрицание ложно, если исходное суждение истинно;

2. отрицание истинно, если исходное суждение ложно.

Таблица истинности конъюнкции (логическое "И"):

А	В	АиВ
Да	да	да
да	нет	нет
нет	да	нет
нет	нет	нет

Свойства конъюнкции:

1. конъюнкция АиВ истинна, когда истинны оба суж­дения;

2. конъюнкция АиВ ложна, когда ложно любое из суж­дений А или В.

27