Операционные системы и среды Колледж телекоммуникаций СПбГУТ

ДТО

Лекция № 28. Структуры ОС

Лекция № 28. Структуры ос

1. Структура различных видов операционных систем (MS-DOS, Windows 98).

2. Загрузка операционных систем.

1. Структура различных видов операционных систем (ms-dos, Windows 98).

В состав MS-DOS входят следующие структурные компоненты:

• базовая система ввода-вывода (BIOS);

• блок начальной загрузки;

• модуль взаимодействия с BIOS (io.sys);

• модуль обработки прерываний (msdos.sys);

• командный процессор (command.com);

• внешние команды (программы);

• драйверы устройств;

• файл конфигурации системы config.sys;

• файл автозапуска программ при загрузке ОС autoexec.bat.

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

Блок начальной загрузки – это короткая программа, находящаяся в первом секторе системного диска с MS-DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки MS-DOS.

На жестком диске (винчестере) загрузчик ОС состоит из двух частей. Это связано с тем, что этот диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе диска. Она выбирает, с какого из разделов следует продолжать загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздела, она считывает в память модули MS-DOS и передает им управление.

Модуль взаимодействия с BIOS (io.sys) - это резидентный модуль, расширяющий возможности BIOS или изменяющий ее свойства с помощью дополнительных драйверов.

Модуль обработки прерываний (msdos.sys) - это резидентный модуль, который обеспечивает интерфейс высокого уровня для прикладных программ. Он содержит программные средства для управления файлами, устройствами ввода – вывода, обработки исключительных ситуаций (ошибок) и др. Прикладная программа вызывает функции этого модуля через механизм прерываний, передавая (принимая) информацию к (от) MS-DOS через регистры центрального процессора или (и) области памяти ОЗУ. Модуль msdos.sys транслирует (переводит) запрос прикладной программы в один или несколько вызовов, адресованных к модулю io.sys и BIOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Он находится в файле command.com на диске, с которого загружается ОС. Те команды, которые командный процессор выполняет самостоятельно, называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор отыскивает на диске программу с соответствующим именем и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет ее из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению других команд.

Функции командного процессора:

• прием команд с клавиатуры или из пакетных командных файлов и их выполнение;

• выполнение команд файла autoexec.bat при загрузке MS-DOS;

• загрузка в ОЗУ и запуск на выполнение прикладных программ в среде MS-DOS.

Состав командного процессора:

• резидентная часть – размещается в ОЗУ сразу после модуля msdos.sys и включает в себя процедуры обслуживания некоторых прерываний, процедуры обработки стандартных ошибок MS-DOS, а также процедуру загрузки транзитной части командного процессора;

• инициализирующая часть – размещается в ОЗУ сразу после резидентной части, во время загрузки ОС ей передается управление, и она выполняет команды файла autoexec.bat и некоторые другие действия;

• транзитная часть – загружается в старшие адреса ОЗУ и обрабатывает все внутренние команды, команды с клавиатуры и из пакетных командных файлов, выдает системную подсказку MS-DOS, загружает в ОЗУ программы и передает им управление.

Внешние команды (программы) – это дополнительные программы, входящие в MS-DOS и выполняющие определенные функции. Они поставляются вместе с ОС в виде отдельных файлов, которые выполняют действия обслуживающего характера (например, форматирование дискет, проверку дисков и т.д.).

Драйверы устройств – это специальные резидентные программы, которые добавляют систему ввода – вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском», т.е. с частью памяти ПК, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память ПК при загрузке ОС, их имена указываются в файле config.sys. Такая схема облегчает добавление новых устройств, позволяя делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Файл конфигурации системы config.sys – это текстовый файл, содержащий информацию о подгружаемых дополнительных драйверах и некоторую другую информацию, касающуюся непосредственно MS-DOS и выполняемых в ее среде прикладных программ. MS-DOS обращается к этому файлу автоматически, сразу после загрузки командного процессора command.com.

Файл автозапуска программ при загрузке ОС – это пакетный командный файл (текстовый), в который включаются команды DOS, которые пользователю нужно регулярно выдавать после загрузки ОС. MS-DOS выполняет этот файл автоматически, сразу после config.sys.

Основными компонентами ОС WINDOWS 95(98) являются:

• ядро WINDOWS 95(98);

• диспетчер виртуальной машины;

• диспетчер настраиваемой файловой системы;

• диспетчер конфигурации;

• реестр

• драйверы устройств;

• средства пользовательского интерфейса;

• приложения.

Ядро WINDOWS 95(98) состоит из трех компонент:

• User (управляет вводом с клавиатуры, от мыши и других координатных устройств, а также выводом через интерфейс пользователя);

• Kernel (обеспечивает базовые функциональные возможности ОС: поддержку файлового ввода-вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач; загружает exe - и dll - файлы при запуске той или иной программы, обрабатывает прерывания);

• GDI (графическая система, управляющая всем, что появляется на экране дисплея, и поддерживающая графический вывод на принтер и другие устройства).

Диспетчер виртуальной машины выделяет ресурсы каждому приложению и системному процессу, выполняемому на ПК.

Настраиваемая файловая система WINDOWS 95(98) характеризуется многоуровневой архитектурой, поддерживающей несколько файловых систем: на основе FAT, файловую систему CD-ROM, файловые системы других разработчиков. Ее особенность заключается в поддержке длинных имен файлов (каталогов), в которых можно использовать до 255 символов, исключая следующие: \ / < > : ? * “ .

Диспетчер конфигурации предназначен для поддержки функциональных возможностей технологии Plug - & - Play, т.е. с его помощью ОС идентифицирует все устройства, загружает необходимые драйверы и автоматически выделяет требуемые ресурсы.

Реестр – это иерархическая база данных, в которой централизованно хранится вся информация об аппаратных средствах, конкретных приложениях WINDOWS 95(98) и о настройках интерфейсной части ОС.

Драйверы устройств организованы по принципу «универсальный драйвер - минидрайвер». Универсальный драйвер содержит основную часть кода, необходимого для обеспечения взаимодействия целого класса устройств (например, принтеров или модемов) с соответствующими компонентами ОС. Минидрайвер содержит небольшую часть кода, который обеспечивает работу конкретного устройства, принадлежащего данному классу.

Средства пользовательского интерфейса будут рассмотрены далее (см. тему 5.2).

Важнейшими приложениями WINDOWS 95(98) являются:

• Блокнот (NotePad) – простейший текстовый редактор;

• Калькулятор (Calc) – двухрежимный (обычный и научный) калькулятор;

• Paint – графический редактор;

• WordPad – текстовый редактор с элементами текстового процессора;

• Проводник (Explorer) – менеджер файлов;

• Буфер обмена (ClipBoard);

• ScanDisk – инструмент исправления ошибок в файловой системе WINDOWS 95(98) при сбоях;

• Defrag – утилита дефрагментации жесткого диска.