OsnovyMS-DOS

Введение

Программное обеспечение является необходимой составной частью любого компьютера. Без соответствующих программ невозможно заставить машину сделать чтолибо полезное. В состав программного обеспечения персональных компьютеров (ПК) входят как универсальные программные средства, так и прикладные программы, ориентированные на отдельные проблемные области.

В настоящее время для разных типов ПК разработано несколько десятков тысяч программ, которые могут быть разделены на следующие основные классы:

-операционные системы и сервисные программы;

-инструментальные языки и системы программирования;

-прикладные системы.

Краткая характеристика программного обеспечения

Операционные системы (ОС) дополняют аппаратные средства любого персонального компьютера, позволяя прикладным программам обращаться к внешним устройствам (ВУ), а человеку (пользователю ПК) – управлять работой машины с помощью соответствующих команд. Ядро ОС обычно дополняется набором сервисных программ, которые служат различным целям. Например, с их помощью могут производиться начальная разметка магнитных дисков (форматирование), установка параметров ВУ, тестирование оперативной памяти и других устройств, аппаратное обеспечение работы в компьютерных сетях и т.д.

Инструментальные языки и системы программирования это особая категория программных средств. С их помощью создаются все другие программы. Разработана широкая номенклатура языков программирования, каждый из которых характеризуется определенными свойствами.

Существуют универсальные языки, которые могут использоваться для обработки самой разнообразной информации. Однако универсальность имеет обратную сторону – реализованные с их помощью алгоритмы чаще всего не являются оптимальными ни по объему кода, ни по скорости его выполнения. К универсальным языкам можно отнести

Pascal, C, C++, Ada, Java и т.д.

Более оптимальную работу алгоритмов для узкоспециальных задач обеспечивают специализированные языки. Например, общепринятым стандартом для работы с базами данных является язык SQL, для работы с Интернет-приложениями – HTML, PHP, JavaScript, XML.

Системы программирования позволяют обеспечить набор текста программ, их тестирование с использованием пошагового отладчика, компилирование и выполнение готовых программ. В настоящее время практически все универсальные языки представляются пользователям с соответствующими оболочками, реализованными в виде оконного интерфейса.

Прикладные системы составляют категорию программных средств, предназначенных для использования непрофессиональными пользователями. При этом от них не требуется умение программировать или детальное знание устройства ПК.

Прикладные системы могут иметь общий характер, например, обеспечивая составление документов (Word, Excel, Power Point), их печать или демонстрацию на экране.

Другие классы ориентированы на автоматизацию конкретных видов деятельности – подсчет стоимости покупок в магазине, обработку финансовых документов, обработку электрокардиограмм, работу игровых приставок, тренажеров сложных систем.

Понятно, что этот вид программного обеспечения создается высококвалифицированными программистами, задача которых – обеспечить надежную работу программ, в том числе и при ошибочных действиях пользователей.

Основы операционной системы MS-DOS

Назначение и структура MS-DOS

Операционная система – это часть программного обеспечения, предназначенная для планирования и организации процесса обработки, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программы и других вспомогательных операций обслуживания (ГОСТ 19004-80).

MS-DOS – однопользовательская, однозадачная ОС, использующая комплекс системных и служебных программ, которые осуществляют управление ресурсами компьютера, запуск прикладных программ и их взаимодействие (интерфейс) с внешними устройствами и другими программами, а также обеспечивающих диалог пользователя с компьютером (интерфейс командной строки). Эта операционная система принципиально не имеет оконного интерфейса и поэтому, а так же по другим причинам, считается устаревшей. Однако понимание принципов ее работы, механизмов формирования и выполнения команд ОС используется в профессиональных программах на различных инструментальных языках. Например, прямое обращение к файловой системе с использованием правил MS-DOS для формирования маршрутов (см. далее) позволяет создавать программы, не требующие вмешательства пользователя, когда с его стороны в этом нет необходимости.

Из сказанного выше становится понятным назначение MS-DOS. Она обеспечивает выполнение двух главных задач:

-поддержку работы всех программ и их взаимодействия с аппаратурой;

-предоставление пользователям возможностей общего управления машиной.

Врамках первой задачи ОС обеспечивает взаимодействие программ с внешними устройствами и друг с другом, распределение оперативной памяти, выявление различных событий, возникающих в процессе работы программ и соответствующую реакцию на них (например, при ошибочных ситуациях) и др.

Врамках второй задачи организуется общее управление машиной на основе командного языка (языка директив), с помощью которого пользователь может осуществлять такие операции, как разметка дисков, копирование файлов, вывод содержимого каталогов на экран дисплея, запуск на исполнение любых программ, установка режимов работы дисплея, принтера, коммуникационных устройств и другие действия.

Важно! Операционная система MS-DOS (в ее исходном виде) не имеет оконного интерфейса. Те или иные действия, необходимые пользователю, реализуются только с помощью команд, которые задаются в командной строке (см. далее).

Из каких частей состоит операционная система? В полной конфигурации ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

-файловую систему;

-драйверы внешних устройств;

-процессор командного языка.

Рассмотрим указанные компоненты подробнее.

Файловая система

Одна из важнейших функций ОС – организация файловой системы. Файл – это место постоянного хранения информации – программ, данных для их работы, текстов, закодированных изображений и др. Реализуются файлы как именованные участки памяти на внешних магнитных носителях (гибких или жестких магнитных дисках), оптических дисках (CD, DVD, BD). Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге – оглавлении файлов. Каталог (иногда называемый директорием) доступен пользователю через командный язык операционной системы – его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять. Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами; так образуются иерархические файловые структуры.

Важно! Каталог содержит только информацию о файлах. Сами файлы (их содержимое) физически располагаются в другом месте диска. Однако у программистов принято говорить, что файл располагается в каталоге, хотя из сказанного понятно, что это не так.

К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры. Понятие файла может быть обобщено на любой источник или потребитель информации в машине, например, коммуникационный канал, принтер, дисплей, клавиатуру и др. Такая трактовка, принятая в развитых ОС, например, в системах MS-DOS, Windows и UNIX, создает удобства для организации взаимодействия программ и обмена информацией с внешними устройствами.

Драйверы внешних устройств

Как управлять внешними устройствами? ПК может иметь довольно большой набор внешних устройств (ВУ). Помимо стандартных ВУ – дисплея, клавиатуры, манипуляторов типа «мышь», жестких дисков и принтера, к машине могут подключаться по последовательным и параллельным коммуникационным каналам дополнительные устройства ввода/вывода – графопостроители, планшеты, а также специфические устройства

– модемы для связи с телефонными линиями, контроллеры локальных сетей, аналогоцифровые и цифро-аналоговые преобразователи и другое оборудование. Более того, даже стандартные устройства, например принтеры, могут иметь несколько режимов работы и

считаться, вследствие этого, разными устройствами. Каждое ВУ характеризуется своей пропускной способностью и структурой передаваемых/принимаемых данных.

Поддержка широкого набора ВУ – одна из важнейших функций ОС. Для ее осуществления введено понятие драйвера – программы специального типа, ориентированной на управление внешним устройством. Каждому типу ВУ сопоставляется свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая часто заносится в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) системного блока ПК. Драйверы дополнительных устройств могут подключаться к ОС динамически при запуске машины.

Взаимодействие пользователя с операционной системой

Во всякой операционной системе имеется командный язык, который позволяет с помощью команд выполнять те или иные действия – обращение к каталогу, разметку внешних носителей, запуск программ и др. Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память ПК и их запуск, осуществляется командным процессором ОС. Эта часть операционной системы выполняет важную функцию поддержки взаимодействия с пользователями. Следует понимать, что командный процессор – это не микросхема, а соответствующая программа операционной системы.

Кроме ввода отдельных команд, которые немедленно выполняются, имеется возможность составления целых программ на командном языке, с помощью которых можно задать довольно сложную последовательность действий, не прибегая к обычному языку программирования. Эти программы располагаются в специальных файлах, имеющих расширение *.bat. Командный процессор позволяет создать удобную операционную обстановку для конкретного пользователя.

Основы организации работы на ПК

Основные понятия и обозначения

Рассмотрим основные понятия, касающиеся персональных компьютеров. Накопители. Внешние накопители (диски) именуются латинскими буквами А, В, С

и т. д., вслед за которыми пишут двоеточие, например, А:, В:, С:.

Файлы. Файл – это именованная область памяти на каком-либо физическом носителе (обычно на диске), в которой может храниться исходный текст программы, какоелибо из ее промежуточных представлений, программа в машинном коде, готовая к исполнению, или данные для ее работы. В файлах могут содержаться любые текстовые документы и числовые данные, закодированная табличная, графическая и любая другая информация.

В соответствии с характером хранимой информации файлу обычно приписывают тип. Задание типа осуществляет либо сам пользователь, либо программа, порождающая файл. Имя и тип используются совместно для идентификации файла. Имя может состоять из 1 – 8 букв латинского алфавита, цифр и знаков («минус», «подчеркивание»),

расположенных в произвольном порядке. Тип может состоять из 1 – 3 букв латинского алфавита или цифр (а также некоторых других символов) или же отсутствовать вообще.

Полное имя файла образуется из двух слов – имени и типа, разделенных знаком «точка» (при отсутствии типа - точка необязательна); поэтому тип иногда называют расширением имени. Примеры полных имен файлов:

Существует множество стандартно принятых групп расширений. Среди них можно выделить следующие:

-com, exe – исполняемые файлы, т.е. готовые к выполнению программы;

-bat – командный файл, т.е. текстовый файл, каждая строка которого содержит команду MS-DOS;

-sys – системный файл, непосредственно организует обмен информацией между внешним устройством и оперативной памятью;

-txt – текстовый файл;

-bak – резервный файл (файл с предыдущей версией документа).

Важно! Пробелы внутри имени файла или расширения, а так же между именем и расширением – запрещены!

Все указанные ограничения относятся только к MS-DOS. В операционной системе Windows ограничения на пробелы, длину имен и использование исключительно букв латинского алфавита – сняты. Профессиональные программисты так же не опускают расширение файла, хотя это разрешено.

При создании файла или изменении его содержимого автоматически регистрируются текущие дата и время. Имя, тип, дата, время и некоторые другие сведения (системный, скрытый и т.д.) являются атрибутами файла, которые фиксируются в каталоге.

Каталоги. Каталог — это группа файлов на одном носителе, объединяемых по какому-либо критерию (обычно логически взаимосвязанных). Каталог можно рассматривать как раздел внешней памяти, с содержимым которого можно работать достаточно независимо. Каждый файл может находиться только в одном каталоге. В литературе встречаются обозначения каталогов как директорий или директория. В операционной системе Windows каталоги называют папками.

Каталог имеет имя и в свою очередь может быть зарегистрирован в другом каталоге; это значит, что он включен в последний как целое, и тогда говорят, что он является подчиненным каталогом (подкаталогом). Так образуется иерархическая, древовидная файловая система. Имена каталогов подчиняются тем же ограничениям, что и имена файлов.

На каждом дисковом носителе всегда имеется корневой каталог: тот, в котором начинают регистрироваться обычные файлы и подкаталоги 1-го уровня. В последних, в свою очередь, регистрируются обычные файлы и подкаталоги 2-го уровня и т. д. Цепочки

подчиненных (включенных друг в друга) каталогов обозначаются их именами, разделяемыми знаком «\» (обратный слеш). Если этот знак стоит перед первым именем, значит, «выше» по иерархии находится только корневой каталог. Примеры цепочек

Маршрут. При сложной, древовидной структуре файлов на диске для указания файла уже недостаточно задать только его имя: одноименные (и притом различные по содержанию) файлы могут фигурировать в нескольких каталогах. Для точной идентификации файла необходимо, кроме имени, указать его местоположение – цепочку подчиненных каталогов. Такая цепочка называется маршрутом, или путем, по файловой системе.

Маршрут может использоваться как приставка (префикс) к имени файла, отделяемая от собственно имени файла тем же разделителем «\».

Поскольку ПК может содержать несколько накопителей, файл полностью задается следующими элементами:

-именем накопителя (оно может опускаться);

-местоположением или маршрутом – цепочкой имен подчиненных каталогов, в которой каждый последующий является подкаталогом предыдущего (маршрут также может опускаться);

-собственно именем файла, завершающим цепочку (файл должен содержаться в последнем упомянутом каталоге).

Часто такую полную конструкцию так же называют полным именем файла.

Важно! Пробелы внутри маршрута и между именем накопителя, маршрутом и именем файла

– запрещены!

При включении компьютера происходит загрузка операционной системы и установка

текущего (рабочего) накопителя (чаще всего С:) и текущего (рабочего) каталога.

Информация – какой накопитель и каталог (маршрут) являются текущими высвечивается на экране в стандартном приглашении DOS (см. далее). Эти параметры могут быть изменены пользователем с помощью соответствующих команд MS-DOS.

Важно! Если имя накопителя при указании файла опущено, то подразумевается текущий накопитель.

Если маршрут начинается со знака «\», то местоположение файла вычисляется от корневого каталога данного накопителя (независимо от установленного текущего), если нет – то от текущего каталога (маршрута) данного накопителя. В последнем случае текущий маршрут и префикс перед именем файла дают в совокупности точное местонахождение файла.

Примеры имен файлов с префиксами:

С: PROG1.PAS

\ЕХЕ\ FORMAT. СОМ

A: VICONT\HELP. TXT

В первом случае файл PROG1.PAS разыскивается в текущем каталоге на носителе С:. Во втором – файл FORMAT.COM разыскивается в каталоге EXE 1-го уровня вложенности на текущем накопителе. В третьем случае файл HELP.TXT разыскивается в подкаталоге VICONT текущего каталога накопителя А:.

Стандартное приглашение DOS. Приглашение к вводу команд выводится на экран операционной системой, когда она находится в состоянии ожидания каких-либо действий пользователя. Отсутствие стандартного приглашения означает, что пользователь общается не с операционной системой, а с какой-либо прикладной программой или транслятором.

Стандартное приглашение содержит имя рабочего накопителя и текущего

В приведенной конструкции знак «>» является разделителем. Слева от него операционная система выводит текущие параметры (накопитель и текущий каталог). Справа

– располагается командная строк. Здесь появляется текст команд MS-DOS при их наборе на клавиатуре.

Команды DOS. Команды вводятся пользователем с клавиатуры в ответ на стандартное приглашение. Команда имеет имя и, возможно, параметры (аргументы).

Важно! Параметры друг от друга и от команды отделяются пробелами.

Команда может быть встроенной или внешней. Встроенные команды (их немного) записаны в ПЗУ и исполняются командным процессором. Внешняя команда реализуется программой, находящейся в файле и запускаемой по обычным правилам DOS (см. далее), Имя такого файла является тем самым именем команды. Ниже приведены примеры обращений к командам с разным числом параметров.

Важно! Команды MS-DOS и параметры команд не чувствительны к регистру. Т.е. их можно задавать как заглавными, так и строчными буквами.

Шаблоны имен файлов. Шаблоны имен файлов часто употребляется в командах для обозначения сразу нескольких файлов (там, где это допустимо и имеет смысл) или для сокращения записи имен файлов, В шаблонах употребляется знак «*» обозначающий любое число любых символов, которые допускаются в именах и типах файлов. Кроме того, в шаблонах используется вопросительный знак «?», который позволяет «замаскировать» любой одиночный символ в имени или типе файла. Примеры шаблонов:

PR*.* – все файлы с именами, начинающимися с PR; *.EXE – все файлы типа EXE;

*.* – все файлы с любым именем и расширением;

???.BAS – все файлы типа BAS с не более, чем трехбуквенными именами;

А?.* – все файлы, имена которых начинаются с А и состоят из одной или двух букв.

Загрузка операционной системы. После подключения компьютера к сети осуществляется его самотестирование. При этом на экран могут выдаваться различные сообщения. Чаще всего тестированию подвергается установленная в машине оперативная память и основные устройства — клавиатура, дисплей, дисководы. Если что-либо окажется неисправным, то на экран будут выданы соответствующие диагностические сообщения. Во время самотестирования машиной управляет специальная программа, записанная в постоянном запоминающем устройстве. В зависимости от типа ПК и объема установленной памяти тестирование может занять от нескольких секунд до минуты и больше.

Если тестирование проходит нормально, то – вслед за этим начинается загрузка с системного диска и инициализация операционной системы. Чаще всего загрузка необходимых файлов происходит с жесткого магнитного диска, но пользователь может переопределить источник загрузки, например с системного CD.

Структура MS-DOS имеет блочный характер, каждый из которых выполняет определенную часть функций. Места постоянного размещения этих модулей различны. Так, базовая система ввода/вывода находится не на диске, как все остальные модули, а в постоянном запоминающем устройстве, установленном внутри системного блока. Следовательно, этот модуль является одновременно и частью аппаратуры, и частью DOS. Все остальные модули находятся на системном диске.

На системном диске располагаются следующие модули:

-блок начальной загрузки (Boot Record);

-модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.COM, CONFIG.SYS);

-модуль обработки прерываний (DOS.COM);

-командный процессор (COMMAND.COM);

-утилиты MS-DOS (FORMAT.COM, CHKDISK.COM и т.д.).

Настройка внешнего вида окружения MS-DOS (цвет элементов стандартного приглашения, вид информации до разделителя и т.д.) производится при выполнении

командным процессором специального файла AUTOEXEC.BAT. Этот файл так же располагается на системном диске.

Если все этапы загрузки и инициализации операционной системы выполняются корректно – на экране появляется стандартное приглашение, например:

C:\Windows>_

Для того чтобы далее корректно задавать примеры команд и параметров команд, введем учебную структуру каталогов, которой будем в дальнейшем пользоваться:

Команды MS-DOS

Запуск программ на исполнение

Как было указано выше программы, готовые к исполнению хранятся в файлах, имеющих расширения *.com, *.exe, *.bat.

Для запуска на исполнение программы необходимо в командной строке DOS задать имя файла с этой программой. Расширение файла указывать не обязательно. Если это необходимо, требуется задать имя накопителя и маршрут.

Примеры

A:\>c:\games\tetris

C:\>games\doom4

C:\DOC\DOS>\games\tetris

C:\GAMES>doom4

В первом случае обязательно указания имени накопителя и маршрута до файла. Во втором и четвертом случаях маршрут не начинается со знака «\» и отсчет при поиске файла начинается от текущего каталога. В третьем случае маршрут обязательно должен начинаться со знака «\». В противном случае ПК будет разыскивать каталог games в каталоге dos.

Важно! Если в командах MS-DOS опущены какие-либо необходимые элементы, операционная система всегда подставляет текущие параметры.