Зміст
Історія створення
Введення - висновок
Фільтри
Комунікації
Додаткові можливості управління клавіатурою і екраном
Застосування ANSI.SYS
Працює з операційних систем
Завантаження MS DOS
Файли
Ідентифікація файлів
Обслуговування файлів в MS DOS
Доріжки і сектори
Жорсткі диски
Таблиця розміщення файлів і директорій
Структура директорія
Системне обслуговування файлів
Організація пам'яті
Сегменти
Доступ до пам'яті
Сегментні регістри
Регістри стека
Індексні регістри
Регістри загального призначення
Драйвери
Пристрої посимвольної і поблочної передачі даних
Переривання
Диспетчер функцій
Зарезервовані функції
Код помилки
Історія створення
Першою розробкою MS-DOS можна вважати операційну систему для персональних ЕОМ, створену фірмою Seattle Сomрuter Рroduсts в 1980 р. Наприкінці 1980 р. система, спочатку названа QDOS, була модифікована і перейменована в 86-DOS.Право на використання операційної системи 86-DOS було куплено Корпорацією Miсrosoft, що уклала контракт з фірмою IBM, зобов'язуючись розробити операційну систему для нової моделі персональних комп'ютерів, що випускаються фірмою. Коли в кінці 1981 р. новий комп'ютер IBM РС придбав широку популярність, його операційна система являла собою модифіковану версію системи 86-DOS, названу РС-DOS, версія 1.0.
Незабаром після випуску IBM-РС на ринку стали з'являтися персональні комп'ютери "схожі з РС". Операційна система цих комп'ютерів називалася MS-DOS, версія 1.0. Корпорація Miсrosoft надала в розпорядження фірм, які виробляють ці машини, точну копію операційної системи РС-DOS, широко тепер вживану MS-DOS.
Єдиним серйозним відмінністю цих систем було те, що називається "рівнем системи". Тобто для кожної машини необхідно було купувати свою операційну систему. Відмінні особливості кожної системи міг виявити тільки системний програміст, в чиї обов'язки входила робота по "підгонці" операційної системи до конкретної машини. Користувач, що працює на різних машинах, не відчував жодної різниці між ними.
З моменту випуску операційні системи РС-DOS і MS-DOS удосконалилися паралельно і аналогічним чином. У 1982 р. з'явилися версії 1.1. Головною перевагою нової версії була можливість використання двосторонніх дискет (версія 1.0 дозволяла працювати тільки з односторонніми дискетами), а також можливість пересилки прінтеровского виведення на інші пристрої.
У 1983 р. були розроблені версії 2.0. У порівнянні з попередніми вони давали можливість використовувати жорсткий диск, забезпечували ускладнений ієрархічний директорій диска, включали вбудовані пристрої для дискет і систему управління файлами.
MS-DOS версії 3.0, випущена в 1984 р., надавала покращений варіант обслуговування жорсткого диска і приєднаних до комп'ютера мікрокомп'ютерів. Подальші версії, включаючи 3.3 (що з'явилася в 1987 р.), розвивалися в тому ж напрямку.
Введення-виведення
Введення і висновок - це процеси, що здійснюють пересилку вхідних і вихідних даних. MS-DOS передбачає достатньо складне математичне забезпечення для управління цими процесами за бажанням користувача. Управління даними здійснюється за допомогою процедур, званих спрямований введення і виведення, фільтри і комунікації. Використовуючи ці процедури, користувач може організувати свою лінію передачі інформації. Він може орієнтувати потік інформації на будь-який пристрій, або в будь-яке місце пам'яті, упорядкувати інформацію, пропустивши її через фільтр, направляючи потім вихідний потік, наприклад, на вхід системної програми або обробника команди.
Для введення інформації в більшості випадків використовують клавіатуру. В результаті виконання більшості операцій отримані дані виводяться на екран дисплея. Тому клавіатура вважається стандартним пристроєм введення, а екран - стандартним пристроєм висновку.
MS-DOS передбачає засоби, що дозволяють призначати нестандартні пристрої введення або виведення, Такі пристрої називаються периферійними пристроями введення / виведення, тому що вони є зовнішніми по відношенню до машини.
Фільтри
Фільтр - це системна програма або команда, яка прочитує дані з пристрою введення, деяким чином упорядковує їх і потім пересилає на заданий пристрій виводу. MS-DOS передбачає три команди фільтрації: SORT, FIND і MORE.
Комунікації
Комунікація - це соедііненіе двох системних програм або команд, команди з програмою або навпаки. Таке з'єднання обеспечіваетвозможность пересилання вихідних даних однієї програми або команди навход іншої програми або команди. Різниця між направленим введенням / виводом і комунікацією: Спрямований введення / висновок - це зчитування даних з або їх пересилка на периферійний пристрій. Комунікація-це спосіб взаємодії між програмами або командами системи (т.е.передача даних відбувається усередині операційної системи)
Додаткові можливості управління клавіатурою і екраном
Введення даних з клавіатури і виведення їх на екран дисплея здійснюється під керівництвом драйвера ANSI.SYS. Файл ANSI.SYS відноситься до додаткового системного мат. забезпечення. Драйвер являє собою системну програму, що відповідає за зв'язок
MS-DOS з периферійним пристроєм, наприклад, з принтером, дисководом або консоллю. Драйвер надає користувачеві широкі можливості управління клавіатурою і екраном, дозволяючи настроювати їх на конкретні завдання: управління курсором, стирання екрану, визначення або перевизначення функцій деяких клавіш, призначення атрибутів екрану.
Застосування ANSI.SYS
Дані, введені з клавіатури, пересилаються в пам'ять машини у вигляді набору символів стандартного коду ASСII. ANSI.SYS виробляє перетворення даних, що вводяться. Певні комбінації символів є командами драйвера, які, у свою чергу, є інструкціями по обробці даних. Усі команди ANSI.SYS починаються з зникаючого символу (значення 27 в коді ASСII). У процесі роботи вони не виводяться на екран дисплея. ANSI.SYS виконує чотири типи операцій: управління позицією курсору; стирання екрану або частини екрану; закріплення вказаних символьних змінних за певними клавішами; призначення мод і атрибутів дисплея.
Працює з операційних систем
Звичайно системне мат.обеспечение DOS підганяється до конкретної машини. При цьому воно конструюється так, щоб могло підійти для будь-якої машини, сумісної з даною. (Наприклад, для операційних систем РС-DOS або MS-DOS версій СOMРAQ або Сordata). Єдина область, де мат.обеспечение різних операційних систем сильно диференційовано, це файл IO.SYS. Oн безпосередньо пов'язаний з фізичним пристроєм електронного устаткування і організовується незалежно кожною фірмою-виробником. Проте, електронне устаткування різних систем схоже за своєю будовою, і це забезпечує сумісність IO.SYS по основних параметрах.
Завдяки такій сумісності користувач може без утруднень змінити операційну систему на своїй обчислювальній машині. Однак, при переході в іншу систему слід пам'ятати, що її системні файли, як правило, відрізняються за розміром від системних файлів системи, яка працювала раніше. Якщо системні файли даної системи більше системних файлів попередньої (не укладаються у відведений попередньою системою місце), то переходу в цю операційну систему може не відбутися. На додаток, в деяких операційних системах передбачені програми з автоматичними процедурами, які встановлюють строго певний розмір кожного системного файлу. Тоді якщо розміри системних файлів тієї і іншої системи не співпадають, то процедури даної операційної сістемине спрацьовують і вона вилітає.
Завантаження MSDOS
Процес завантаження здійснюється наступним чином. Спочатку в пам'ять завантажується запис старту системи, потім - системні файли IO.SYS, MSDOS.SYS і СOMMAND.СOM.
При включенні машини (або рестарті системи) управління передається програмі ROM (читання тільки пам'яті). Програма перевіряє правильність структури запису старту операційної системи на системному диску. Якщо запис знайдений і не містить помилок, то вона завантажується в пам'ять і одержує управління.
Запис старту перевіряє, чи є файли IO.SYS і MSDOS.SYS першими файлами на диску. Якщо результат перевірки позитивний, то файли завантажуються в пам'ять, причому вибирається вільна ділянка з наймолодшим адресою. Потім управління передається ініціюючих модулю файлу IO.SYS. Якщо файли записані в іншому місці або їх немає на диску, на екрані з'являється повідомлення:
Non system disk
Re р la з e and р ress any key
Ініціалізував модуль передає управління файлу MSDOS.SYS, якій визначає початкові параметри буфера диска і області блоку управління даними, використовуваних при виконанні сервісних програм. Програми файлу також визначають статус і виробляють ініціалізацію електронного устаткування комп'ютера. Після цього управління повертається в ініціалізація модуль IO.SYS. Ініціалізував модуль перевіряє наявність файлу СONFIG.SYS в кореневому директорії системного диска. Якщо файл знайдений і містить дані про наявні дисководи, то вказані дисководи запам'ятовуються в пам'яті.
Файли
Одна з основних обов'язків MS-DOS - обслуговування (зберігання, створення, знищення тощо) файлів. Файл в MS-DOS аналогічний будь-якому файлу. Це набір взаємозв'язаних даних, що знаходяться в спеціально відведеному місці. На відміну від звичайних документів, що зберігаються в спеціальних архівних папках або сейфах, файли MS-DOS зберігаються на дисках. При обробці файлу він завантажується в оперативну пам'ять машини. І завантаження в пам'ять, і зберігання файлів входять у функції операційної системи.
Ідентифікація файлів
Кожен файл в MS-DOS повинен мати ім'я. Файл може бути простим і складним. Складне ім'я складається з основного (простого) імені та розширення. За імені файл розпізнається операційною системою. Імена деяких файлів, наприклад, файлів на системній дискеті, наперед визначені. Вони резервуються операційною системою. Імена інших файлів призначаються користувачем. Зазвичай намагаються придумати ім'я, що відображає призначення знаходиться всередині файлу інформації. Розширення використовується для позначення типу файлу, наприклад, - текстовий або файл даних. Воно може служити і для ідентифікації файлів з близькою за змістом інформацією, наприклад, для диференціювання файлів з особистим і службової листуванням. При записі файлу на диск його ім'я автоматично поміщається в область пам'яті диска, звану каталогом (або директор).
Обслуговування файлів в MSDOS
Система управління файлами в MS-DOS побудована на використанні даних директорія (або каталогу) диска. Директорій - це область пам'яті на диску, що виділяється в процесі його форматування. Директорій є таблицею, куди заносяться дані про які зберігаються на диску файлах. Кожному файлу в директорії відповідає один запис. Запис директорія включає наступну інформацію: повне ім'я файлу (ім'я та розширення), дату і час його створення або останньої коригування, об'єм займаної пам'яті в байтах, а також деяку додаткову інформацію, використовувану при обслуговуванні файлу операційною системою.
Доріжки і сектори
Для того, щоб дані могли бути записані на диск, його поверхню необхідно структурувати - тобто розділити на сектори і доріжки. ДОРІЖКИ - це концентричні кола, що покривають поверхню диска. Найближчою до краю диска доріжці привласнений номер 0, наступної за нею - 1 і т.д. Якщо дискета двостороння, то пронумеровані обидві її сторони. Номер першої сторони - 0, номер другий - 1.
Кожна доріжка розбивається на ділянки, звані секторами. Секторам також привласнюються номери. Першому сектору на доріжці привласнюється номер 1, другому - 2 і т.д. Звичайно сектор займає 512 байт.
Жорсткі диски
Жорсткий диск складається з однієї або декількох круглих пластин. Для зберігання інформації використовуються обидві поверхні пластини. Кожна поверхня розбивається на доріжки, доріжки, у свою чергу, - на сектори. Доріжки однакового радіусу складають циліндр. Таким чином, всі нульові доріжки складають циліндр з номером нуль, доріжки з номером 1 - циліндр з номером 1 і т.д.
Таблиця розміщення файлів і директорій
Команда FORMAT формує таблицю розміщення файлів (FAT) і директорій диска. Обидві ці структури тісно пов'язані з організацією доступу до файлів. На кожному диску є дві копії FAT. Ця таблиця має виняткове значення при обслуговуванні файлів, тому у разі втрати першої копії FAT, система дістає доступ до другої.
На стандартній дискеті, має по 8 секторів на доріжці, FAT займає 1 сектор. На стандартній дискеті з 9-ма секторами на доріжці для таблиці відводиться 2 сектори.
Структура директорія
Директорій - це таблиця-опис вмісту диска. Кожному файлу в таблиці відповідає один запис. Запис займає 32 байти, розбитих на 8 ділянок або полів. У кожне поле записується інформація, використовувана системою при обслуговуванні файлу.
Системне обслуговування файлів
MS-DOS забезпечує дві технології обслуговування файлів. Перша була розроблена при створенні версій 1.Х. Ця технологія заснована на використанні структур даних, званих блоками управління файлом (FСB). У той час переважна більшість компьюьеров працювало під управлінням операційної системи СРM. Блоки FСB забезпечували совместмость файлів MS-DOS з файлами цієї системи. При розробці MS-DOS версій 2.Х, коли була запропонована ієрархічна структура організації файлів, була розроблена друга технологія їх обслуговування. Вона заснована на використанні посилань на керуючу запис файла і не вимагає організації FСB. Після того, як ця технологія була випробувана на операційній системі UNIX, вона набула широкого поширення.
Організація пам'яті
Пам'ять складається з великої кількості окремих елементів, кожний з яких призначений для зберігання мінімальної одиниці інформації - 1 байта. Кожному елементу відповідає унікальна числова адреса. Першому елементу привласнена адреса 0, другому - 1 і т.д., включаючи останній елемент, чия адреса визначається загальною кількістю елементів пам'яті мінус одиниця. Зазвичай адреса визначається шістнадцятковим числом (у тексті шістнадцяткові числа позначаються заголовною "Н", наприклад, 10Н).
Сегменти
Процесор комп'ютера (СРU) ділить пам'ять на блоки, звані сегментами. Кожен сегмент займає 64 До і кожному сегменту відповідає унікальна числова адреса. Процесор має чотири регістри сегменту. Регістр - це внутрішня структура, призначена для зберігання інформації. Регістри сегменту призначені для зберігання адрес окремих сегментів. Вони називаються СS (сегмент коду), DS (сегмент даних), SS (сегмент стека) і ES (запасний сегмент). Крім зазначених, процесор має ще 9 регістрів. У даний момент слід відзначити регістри IР (покажчик команди) і SР (покажчик стека). Регістри СS і IР в парі складають довгу адресу команди, яка буде виконуватися наступною. Регістри SS і SР в парі складають довгу адресу стека.
Доступ до пам'яті
Доступ до осередків пам'яті здійснюється за допомогою з'єднання вмісту регістра сегменту з вмістом того або іншого регістра.Такім чином визначається адреса необхідної ділянки пам'яті. Наприклад, адреса наступної команди визначається вмістом регістрів СS і IР (записується "СS: IР"). Після виконання команди і її видалення з пам'яті вміст IР змінюється так, щоб в регістрах СS: IР перебував адресу команди, яка буде виконана після даної.
Спосіб об'єднання регістрів для визначення адреси елементу пам'яті не накладає обмежень на кількість доступної пам'яті. Верхнє обмеження залежить від фізичної будови пам'яті (тобто від загальної кількості осередків). Перші версії MS-DOS розроблялися для процесора Intel 8088 СРU. Кожен регістр цього процесора розрахований на зберігання 16-бітового числа. Тобто СРU 8088 комбінує вміст сегментного регістра (скажімо, СS) з вмістом іншого регістра (скажімо, IР), отримуючи 20-бітову адресу пам'яті, що обмежує доступну пам'ять до 2хх20 байтів або 1 Мб.
Пізніше з'явилися вдосконалені версії MS-DOS і відповідно ним вдосконалені процесори СРU 80286 і 80386, що дозволяють виробляти доступ до осередків, розташованим за границею першого Мб пам'яті. Проте, обмеження на 1 Мб до цих пір (принаймні у версії 3.3) не вдалося обійти, що є одним з основних недоліків операційної системи.
Доступ до пам'яті організовується з'єднанням вмісту одного з регістрів сегменту з вмістом одного з решти регістрів. Значення сегментного регістра називається адресою сегменту. Значення решти регістрів в цьому випадку називається відносним адресою елементу пам'яті (від початку сегменту) або її коротким адресою. Таким чином, адреса байта обчислюється за допомогою множення адреси сегменту на 16, і до отриманого значення додається короткий адресу.
Сегментні регістри
Сегментні регістри використовуються при ідентифікації сегменту пам'яті. Сегмент - це безперервний блок пам'яті, завдовжки 64 К. Сегментні регістри застосовуються в комбінації з регістром покажчика або індексними регістрами і в цьому випадку ідентифікують конкретну комірку пам'яті.
Всього сегментних регістра чотири. Регістр СS зазвичай використовується при ідентифікації блоку пам'яті, в якому зберігається код програми. Регістр DS при ідентифікації ділянки пам'яті, в якому знаходяться дані цієї програми. За допомогою регістра SS організовується доступ до стеку. (Стек - це тимчасово розподілена область пам'яті, що забезпечує інтерфейс "MS-DOS-прикладна програма"). Регістр ES - додатковий (або запасний) сегментний регістр. На нього покладені різноманітні функції, частина з яких розглядається нижче.
Регістри стека
Є два регістри стека. Вони застосовуються в комбінації з регістром SS і визначають місцезнаходження стека. Регістр SР називається покажчиком початку стека, і в комбінації з регістром SS ідентифікує перший байт стека. Регістр BР називається покажчиком бази стека і в комбінації з регістром SS ідентифікує останній байт стека.
Індексні регістри
Індексних регістра теж два. Регістри SI і DI застосовуються в комбінації з одним з сегментних регістрів і визначають місцезнаходження конкретної комірки пам'яті. Регістр SI звичайно комбінують з регістром DS, регістр DI - з регістром ES.
Регістри загального призначення
До регістрам загального призначення відносяться регістри AX, BX, СX і DX (їх чотири). Це багатофункціональні регістри. Регістр покажчика команди
Регістр IР зазвичай застосовується в комбінації з регістром СS і визначає адресу наступної команди. Регістр прапорів стану
У регістрі прапорів звичайно знаходяться дев'ять прапорів стану процесора (кожен прапор займає 1 біт). Ці прапори визначають результат конкретних операцій, які виконуються під управлінням MS-DOS. Регістри пам'яті Регістр пам'яті включає 2 байти даних (або 16 бітів). Реально регістри загального призначення однобайтні. Так, регістр AX включає регістр AH (який становить старший байт регістра AX) і регістр AL (який становить молодший байт регістра AX). Аналогічно, регістри BH, BL, СH, СL, DH і DL - однобайтні.
Драйвери MSDOS
Найважливіші компоненти електронного устаткування комп'ютера - його центральний процесор (СРU) і його пам'ять. Інші компоненти (дисководи, клавіатура, дисплеї, принтери і т.д.) є зовнішніми по відношенню до комп'ютера. Ці зовнішні компоненти електронного устаткування називаються периферійними пристроями.
Зв'язок машини з периферійним пристроєм здійснюється в строго визначеному порядку. Кожному периферійному пристрою в операційній системі відповідає програма, що відповідає за його контакт з комп'ютером. Ці програми називаються драйверами.
Одна з основних функцій операційної системи - це забезпечення групи працездатних драйверів, доступних системним і прикладним програмам. Якщо працюючій програмі необхідний контакт з периферійних пристроєм, то вона повідомляє операційній системі, яке з пристроїв їй необхідно, і MS-DOS надає їй відповідний драйвер.
Пристрої посимвольної і поблочної передачі даних
Пристрої посимвольної передачі даних здійснюють пересилку інформації по одному символу за прийом. До цих пристроїв відносяться порти послідовних і паралельних адаптерів і дисплеї. У MS-DOS кожному з цих пристроїв відповідає конкретна назва (ім'я). Драйвер MS-DOS може управляти тільки одним пристроєм посимвольної передачі. Пристрої поблочної передачі даних здійснюють пересилку інформації по блоках. Кожен блок, як правило, становить 512 байт. До цих пристроїв відносяться дисководи для гнучких дискет, дисководи для жорсткого диска і інші пристрої для накопичувачів інформації. Пристрої поблочної передачі не володіють конкретною назвою. Драйвер MS-DOS може обслуговувати декілька пристроїв поблочної
Переривання
Переривання - це сигнал, що поступає з програм математичного забезпечення, або що генерується електронним устаткуванням. Сигнал на переривання попереджає процесор (СРU) про необхідність виконання деяких функцій. Наприклад, при натисканні будь-якої клавіші генерується сигнал на переривання від клавіатури (тобто від електронного устаткування), застережливий процесор про введення даних з клавіатури.
Кожному типу переривання відповідає певний порядковий номер (переривання від клавіатури, наприклад, позначено номером 9). За цим номером процесор розрізняє, який обробник необхідно викликати для обробки сигналу на переривання. За угодою номери переривань представлені в шістнадцятковому форматі.
Переривання під номерами 20Н-2FH зарезервовані для системного користування. Це означає, що прикладні програми, розраховані на взаємодію з системним мат.обеспечение, можуть звертатися до цих переривань тільки в особливих випадках, які визначені операційною системою. Найчастіше програмно використовується переривання 21Н - диспетчер функцій.
Диспетчер функцій
Переривання 21Н носить назву "диспетчер функцій". Диспетчер функцій відповідає за виконання більшої частини роботи MS-DOS. У його обов'язки входить забезпечення доступу до системних функцій. Кожна функція виконує деяке конкретне завдання, наприклад, відкриває файл, виводить символьний рядок на екран дисплея, розподіляє блок пам'яті або видає номер працюючої версії MS-DOS. Функції також диференційовані по номерах. Щоб програмно звернутися до системної функції, необхідно виконати наступне: (1) записати номер відповідної функції в регістр АН; (2) записати параметри, необхідні для роботи функції, у відповідні реєстри; (3) викликати переривання 21Н. При зверненні до переривання 21Н, управління передається MS-DOS. Операційна система по значенню регістра АН визначає, яка функція повинна виконуватися. Потім з решти (цілком визначених для кожної функції) регістрів прочитуються значення параметрів, після чого необхідна функція виконується. MS-DOS поміщає повертаються функцією параметри у відповідні регістри і повертає управління в зухвалу програму. Програма переглядає регістри і робить аналіз результату виконання функції.
Зарезервовані функції
Деякі функції помічені, як "зарезервовані для системного користування". Ці функції використовуються операційною системою, проте фірми IBM і Miсrosoft відмовляються розглядати їх в офіційній літературі. Завдяки старанням програмістів стало відоме призначення деяких з них. Користувачі, що використовують ці функції, часто називають їх "офіційно недокументовані", а не "зарезервованими".
Код помилки
Багато функцій MS-DOS версій встановлюють поточний прапор процесора і повертають код помилки в регістрі AX, якщо в процесі звернення до функції відбулася ошібка.Із спеціальних таблиць можна дізнатися причину помилки.