Програма, а като вградена в компютъра система от управляващи команди. Dos е най-използвана операционна система за рс. Разработена е от компанията Microsoft, а по-известните версии са dos 1; dos 3; dos 0; dos 0; dos 7



Дата10.04.2017
Размер154.08 Kb.
Лекция 7

Операционна система DOS.

DOS (Disk operating system) е най-разпространената и използвана някога програма. Голяма част от потребителите на РС не я възприемат като програма, а като вградена в компютъра система от управляващи команди. DOS е най-използвана операционна система за РС. Разработена е от компанията Microsoft, а по-известните версии са DOS 3.1; DOS 3.3; DOS 5.0; DOS 6.0; DOS 7.

Макар че DOS е програмна система с най-голям брой продадени копия, тя в много голяма степен остава неразбираема. От самото наименование на тази операционна система DOS - Disk operating system е ясно, че основните характеристики на системата се определят от възможността й да управлява работата с дисковите устройства. DOS използва всички възможности на BIOS за комуникация с периферните устройства, но прави и много повече неща. Комуникацията с външните запомнящи устройства се извършва на по-високо ниво, наречено логическо ниво. Докато при BIOS програмните функции за запис или четене на данни се отнасят до определен физически сектор (номер на магнитна глава, писта, сектор), DOS управлява достъпът и съхраняването на информацията във вид на файлове (логически стуктури от данни). Освен управлението на файловете, DOS като операционна система изпълнява и всички други функции, присъщи на операционните системи – разпределение на паметта, управление на задачите, разрешаване на конфликтите при едновременни заявки за използване на ресурсите на компютърната система и др. По този начин DOS е необходима за стартиране на потребителски програми и разпределяне на ресурсите на РС. Тя е еднопотребителска еднозадачна операционна система, но при определени условия тя може да функционира и като напълно нормална многозадачна система.

Отминава ли времето на DOS? Защо трябва да отделяме толкова време на тази все по-малко използвана операционна система. За потребители, които имат намерение да използват компютърната система само за потребителски цели може да се приеме, че не е необходимо да познават операционната система DOS. За тях не е необходимо и пълното познаване на Windows или друга операционна система. Не стои така обаче въпросът с потребители, които се занимават по-задълбочено с използването на компютърните системи – програмисти, админстратори на компютърни мрежи, специалисти, занимаващи се с поддръжка на компютри.

На първо място голяма част от версиите на Windows съдържат в своето ядро някаква версия на DOS. Те всъщност са надградени над DOS системата и използват изцяло функциите на DOS за дисков обмен на информацията. Само най-новите версии на Windows – версиите NT, 2000, XT, както и OS/2 и Linux се различават и по отношение на ядрото на системата. Те имат други типове файлови системи. Всички те, обаче, имат възможност да четат и записват информация на дискове с файлова система на DOS. Следователно, важно е да се знаят основните характеристики на дисковата система на DOS и този въпрос вероятно ще остане актуален още доста време.

На второ място трябва да се каже, че за много потребности DOS е много добра. Особено ако се разполага с компютърна система с по-малки възможности, тогава DOS се явява най-доброто решение. DOS се явява една от най-малките и икономични операционни системи. Тя съществува вече много години и всички нейни възможности са добре изучени.

DOS като сравнително проста операционна система изисква много малко компютърни ресурси за разлика от съвременните операционни системи (Windows), за чиято работа се изразходват огромни ресурси (памет). Освен това DOS е система, която е с по-малка обвивка и по-близо по функционални възможности до управлението на хардуерните елементи. Това означава, че за системните програмисти и специалистите по поддръжка на компютърни системи понякога DOS е по-лесният (или единственият) начин за разрешаване на някои проблеми с хардуера на компютрите. Така например, когато трябва да се обнови (‘флашва’) BIOS системата на някои от елементите, най лесният начин е това да стане от DOS.
Файлова система на DOS

Всеки файл в DOS се идентифицира с определено име, което е комбинация от символи и цифри. Името съдържа две части: основна част, която представлява символен низ с не повече от 8 символа и разширение – низ с не повече от 3 символа. Разширението не е задължително. Между основната част и разширението се поставя знак ‘.’ – точка. В по-голяма част от случаите разширението на файла идентифицира типа му. Така например, изпълнимите файлове (програми, които се изпълняват) се идентифицират с разширение ‘.exe’; програмните файлове на Pascal – с ‘.pas’; файловете с текст – ‘.doc’ или ‘.txt’ .

DOS се обръща към дисковите устройства като към отделни томове (книги). Те се идентифицират с букви от латинската азбука: A, B, C, D, E, F…. Обикновено А и В са означения за флопидисковите устройства; C, D и т.н. – за твърди дискове (или логически дялове от твърд диск) и след това се означават CD-ROM устройствата. Разделянето на твърдия диск на логически дялове беше въведено поради ограниченията в ранните версии на DOS за адресиране на прстранството за съхраняване на информацията. Нарастването на обема на твърдите дискове се извършваше с по-големи темпове отколкоте развитието на операционната система.

DOS операционната система се съхранява на диск (дискета или твърд диск) и е ориентирана за работа с дисковите устройства. В DOS основната единица за съхраняване на информацията се явява секторът. Секторът съдържа 512 байта информация. Секторът може да има и друг размер, но винаги кратен на някаква степен на 2 по-голяма от 9 (по-голям от 512 байта). За по-големи сектори от 512 байта е необходима специална програма (драйвер). Физическото разделяне на информацията на сектори се извършва от контролера на твърдия диск. Контролът на отделните сектори и номерирането им се извършва от драйвера на диска. Функцията на DOS е да превърне обръщението към даден файл (по име) в обръщение към конкретен сектор в логическата последователност от 0 до N (брой на секторите). Контролерът и BIOS превръщат този номер в логическата последователност във физически адрес (четяща глава, цилиндър, сектор).


Физическа структура на диск

Физическата структура на магнитен диск за съхраняване на информацията е показана на фиг. 5.1. Основни адресируеми области върху повърхността на диска са секторите. Съвкупността от всички сектори, разположени на едно и също разстояние от оста на въртене на диска, се нарича пътечка или писта (track). Броят на секторите на една пътечка е различен за различните дискове. В съвременните дискови устройства информацията се записва от двете страни на диска. Твърдите дискове имат по няколко диска, които образуват пакет от дискове. За всяка повърхност е комплектована отделна магнитна глава за запис и четене (Head) и повърхностите и, съответно, магнитните глави са номерирани поред от горе надолу, като се започне от 0. Всички пътечки, намиращи се на едно и също разстояние от оста на въртене върху всички повърхности, образуват цилиндър (Cylinder). Цилиндрите се номерират от периферията към вътрешността, като се започва от 0.

За да може да се използва един диск за съхраняване на информация, той трябва да е форматиран. На токущо произведен магнитен диск не съществува никаква информация. Такъв диск не може да се използва директно от никоя операционна система. За да стане подходящ за употреба, с диска трябва да се извършат две или три последователни операции.

Първата от тях е физическо форматиране на диска. При тази операция на новия диск се маркират отделните пътечки и се поставят специални отметки за обозначаване на началото на всеки сектор върху диска. Всеки сектор съдържа идентификационен участък, указващ физическия адрес (положението) на сектора върху повърхността на диска (номер на пътечка, номер глава и номер на сектор) и специален маркер, отбелязващ края на участъка за данни на сектора. Между отделните сектори се оставят интервали.

Втората стъпка при подготовката на диска за употреба е логическото форматиране (за твърдите дискове това е третата стъпка). В процеса на тази операция се създават записи върху диска, съдържащи специална информация, необходима на DOS за работа с диска. Тази информация е оформена в три таблици: Таблица за разположението на файловете (FAT – File Allocation Table), Резервно копие на FAT (backup FAT) и основен каталог (Root directory). Също така в първия сектор на диска се записва BOOT информацията, необходима за стартиране на операционната система, ако дискът е системен.

За твърдите дискове между физическото и логическо форматиране съществува една междинна операция – създаване на таблица с дяловете (Partition table). Тази операция е необходима, дори и да не се разделя дискът на дялове. Тъй като производителите на дискове произвеждат унифицирани изделия за много широк диапазон на използване с различни операционни системи и различни изисквания за разделяне на дисковото пространство, логическото форматиране и разделянето на твърдите дискове на логически дялове е оставено да се извършва от потребителите или от фирмите, които асемблират компютърните системи.

Логическата структура на магнитен диск, форматиран с DOS файлова система, има вида, показан на фиг. 7.11.
BOOT сектор

BOOT секторът съдържа необходимата информация за достъп до отделните области от паметта на дадено запомнящо устройство. DOS създава този сектор по време на форматиране на диска. BOOT секторите винаги имат една и съща структура и винаги са разположени в сектор 0 (най-външния цилиндър).

Терминът ‘BOOT’ се използва, защото DOS се стартира от този сектор (‘’boot’ – ва се т.е обува се). DOS не се съхранява в паметта на компютъра (ROM), той се зарежда от диск при стартиране на компютърната система. След включване на компютъра, BIOS поема инициализацията на системата. След първоначалните тестове на компонентите, той зарежда физиеския сектор 0 от флопидиск или от твърдия диск в паметта (BIOS работи с физически адреси, защото операционната система и необходимите драйвери още не са заредени). Голяма част от BOOT сектора заема програма, използвана за стартиране на компютъра (ако дискът е системен). След зареждане на BOOT сектора, BIOS предава управлението на работа на заредената BOOT програма. От нея се прочита определена конфигурационна информация и се преминава към ‘Boot Start’. Тази програма управлява зареждането и стартирането на DOS ядрото.

В BOOT сектора се съдържа така нареченият блок параметри на BIOS с някои много важни за работата на DOS данни. Тази информация съдържа броя на байтове в един сектор, общия брой на сектори върху диска, типа и броя на копията на FAT (File Allocation Table), броя сектори, заемащ FAT, броя сектори за основния каталог и някои други параметри на диска.

Основната разлика между флопидиска и твърдия диск се явява възможността при твърдия диск да се формират повече от един логически дял (флопидискът има само един логически дял). Върху твърдия диск могат да се формират отделни части, които биват: първични логически томове (primary logical volumes), скрити (hidden) или разширени (extended) дялове с много логчески томове. Всеки от тези раздели може да бъде с нулев размер, но BIOS предполага, че всички те са определени и преди да започне работа с диска, търси информация за тяхното определяне. Това се извършва, като в първия сектор на всеки твърд диск се разполага една проста програма и информационен файл със стандартен формат. Тази програма заедно с информационния файл образуват така наречения Master Boot Record (MBR) – главен запис за зареждане. Информационният файл на този запис съдържа така наречената Partition table (таблица с дяловете). В тази таблца са описани дяловете, на които е разделен диска, какво пространство заемат (от сектор до сектор) и е отбелязан дялът, който съдържа операционната система. На фиг 7.8 е показана таблица с дяловете за твърд диск с 20 GB памет, разделен на два дяла (PRI DOS) – том с наименование С и съдържащ операционната система (Status ‘A’ – Active) и допълнителен дял (EXT DOS) – наименование D.

По-голямата част от BIOS системи могат да зареждат операционната система само от логическия дял на твърдия диск, означен с буква С. Изключение правят РС, използващи твърди дискове с контролери от типа SCSI. Само основни първични дялове (primary partitions) могат да бъдат зареждащи за операционните системи DOS и Windows. Другите дялове обикновено се използват за съхраняване на данни или за зареждане на други операционни системи. Основният раздел на DOS може да съдържа само един логически диск. Освен това DOS разпознава само един допълнителен раздел (DOS Extended), но в него могат да бъдат разположени няколко логически диска с последователни наименования от латинската азбука: D,E,F,H…Върху диска могат да бъдат формирани и дялове за работа под друга операционна система (Linux, UNIX). Тези дялове са с друг тип организация и въобще не се виждат от DOS или Windows. Някои операционни системи (OS/2, Windows NT, Linux) използват собствени файлови системи, но могат да работят и с файловата система на DOS.


Таблица за разположение на файловете (FAT)

Основна адресируема единица в дисковите запомнящи устройства е секторът (обикновено 512 байта). DOS използва логически номера на секторите (от 0 до N – брой на секторите на диска) за адресиране на всяка информация, записвана на диска. На по-високо ниво на адресация при използване на файлове се прилага друга адресируема единица – клъстер. Клъстерът е блок от данни, обединяващ няколко последователни сектора и представлява адресируема единица за таблицата за разположение на файловете (allocation unit). Той се явява минималната по размер памет от дисковото пространство, което DOS може да отдели на един файл. FAT таблицата служи на DOS да определи кои клъстери са заделени за определен файл. Тя се явява основна структура, чрез която операционната система контролира използването на дисковото пространство. Всеки логически дял (диск) има своя FAT таблица (в повечето случаи по две копия на FAT).



Главен справочник в DOS (Root directory)

За да се улесни достъпът до отделните файлове (обикновено на хард диска има хиляди файлове), те се групират в различни групи в зависимост от предназначението си. Информацията за тези групи се съхранява в така наречените справочници или каталози (директории). Всеки справочник съдържа списък на файловете, включени в него, както и подкаталози, съдържащи други групи файлове. Справочниците в DOS имат йерархическа структура. Те образуват разклонена система (дървовидна структура) на файловете и подкаталозите и са основен пътеводител в огромното количество файлове, разположени върху дисковото пространство. За всеки файл в даден подкаталог се формира по един запис с основните данни за файла. Особена роля в тази система играе така нареченият главен справочник (root directory)

Главният каталог се записва непосредствено след данните за FAT таблицата. Той се явява последната част от системната област върху дисковото пространство (фиг. 7.11). Главният каталог се отнася към системната област за всички FAT формати, освен за FAT32. При FAT32 главният справочник се разглежда като част от областта за данни и се третира като обикновен подкаталог (поддиректория).

Информацията в каталозите и подкаталозите се състои от 32 битови записи, в които се съхранява информация за отделните файлове и подкаталози. Поради тази причина в DOS има ограничение за дължината на имената на файловете (8 + 3 символа). Останалата част от записа се използва да се запише информацията за параметрите на файла, датата и часа на създаване, мястото на файла във FAT таблицата и др.

Подкаталозите (поддиректории) по своята структура са еднакви, както главния каталог, но има и някои различия (фиг. 1). Първото от тези различия е, че само в главния каталог могат да се разполагат записи с имена на логически дискове (запис с етикет на диска). Второто отличие се изразява в това, че всеки подкаталог има два специални псевдозаписа в списъка с файловете. Тези псевдозаписи имат необичайни символи в полето за име на файла. Първият псевдозапис има в областта за име на файл символа ‘.’ (точка), а вторият запис – символа ‘..’(две точки). Ако за преглед на даден каталог се използва командата DIR, тези псевдоимена на файлове се показват в списъка на файловете. Псевдонаименованието ‘.’ означава подкаталога, в който се намирате, а ‘..’ – каталог или подкаталог, който се явява родителски за дадения подкаталог.

Всеки файл се идентифицира с името си и с последователността от подкаталози (път), в които се намира: C:\SUBDIR1\SUBDIR2\File_221.


Фиг. 1. Организация на каталозите в DOS

Операционна система Windows

Развитие на операционна система Windows

Първоначално Windows е разработвана като надстройка над DOS, създаваща операционна среда. В този начален период Windows използва DOS за управление на голяма част от ресурсите на КС. Потребителите получават една нова обвивка, съдържаща графическия интерфейс (GUI) и редица приложни програми, обогатяващи възможностите на операционната система.

Всяка следваща версия на Windows отдалечава операционната среда от DOS, изпълнявайки все повече задачи по организацията на КС. С появата на Windows 95 много от задачите, изпълнявани от DOS, се прехвърлят на модули от средата на Windows, които са с 32-битова структура и работят в защитен режим (в многоздачна среда). В следващите версии (98 и СЕ) отдалечаването от DOS се увеличава, но в основата все още е старата операционна система.

Наред с версиите 95 и 98 се разработва и Windows NT, която е не просто усъвършенстване на старите версии на Windows, а принципно нова система. Тя се разработва като отговор на разработената от IBM операционна система OS/2 и опит да се заобиколят разработките на Novell (системата NetWare) за работа на компютърните системи в мрежа. Съвместимостта с другите версии на Windows не е на необходимото ниво, но за сметка на това надеждността на системата е много висока. Тази операционна система е напълно 32-разрядена, поради което не всички 16 – разрядни приложения, разработвани от старите версии на Windows, вървят безпроблемно на тази нова платформа.

Най-новите версии на Windows – 2000 и XP са разработени като напълно самостоятелни операционни системи (без DOS ядро), но в тях е предвидена възможност за осигуряване на съвместимост със старите приложения, дори и на програми, работещи под DOS. В този случай системата не преминава като управление в DOS ядро, а симулира DOS среда, в която изпълнява DOS програмите.
Принципи на програмиране под Windows

Основните отличия на Windows операционната система от старата система DOS могат да бъдат разбрани, ако се проследи стила на работа по създаване на програмите, работещи под управлението на тези системи. Когато се създава програма под управление на DOS, най-напред се обмислят отделните логически стъпки при изпълнението на програмата (етапите при работата на програмата). По този начин се дефинират отделните логически части на програмата и съответно процедурите (подпрограмите), от които ще се състои програмата. Този стил на програмиране се нарича процедурно ориентиран. Въпросът за това как ще изглежда комуникацията с потребителя, се оставя на втори план (поради простия интерфейс на DOS).

Когато се работи в среда на Windows, начинът на разработване на една програма е по-различен. Програмистът най-напред обмисля външния вид на програмата (екранните форми за осъществяване на диалога с потребителя). След това се разглеждат всички събития, които могат да се случат в процеса на работа на програмата (например, показалецът на мишката се намира в определена област от екрана или се натиска бутонът на мишката, когато показалецът е позициониран върху определен участък от прозореца и т.н.). След идентифициране на възможните събития, за всяко събитие се съставя отделна процедура, обработваща даденото събитие. Програма, създадена за работа под Windows, представлява съвкупност от всички процедури, обработващи събитията, които са възможни в процеса на работата й. Поради тази причина, програмирането в Windows среда не може да се отнесе към процедурния начин на програмиране. Вместо него програмирането в Windows среда се нарича програмиране с управление на събитията (event-driven).

Windows е длъжна да изпраща съобщения за всички събития към програмите, които биха могли да реагират на тях. На екрана обикновено има един показалец и много работещи в определен момент програми. Затова Windows изпраща съобщение за дадено събитие до всички програми, работещи в определен момент, и всяка програма трябва да оцени дали това събитие предполага някакво действие или не.

Windows е многозадачна операционна система. Това означава, че CPU известно време изпълнява някоя задача, след което я изоставя и известно време изпълнява друга задача, изостявя я и нея и започва трета и т.н. Ако всеки такъв промеждутък е много кратък, CPU ще се връща към изпълнението на дадена задача много пъти, а за потребителя ще изглежда, че програмите се изълняват едновременно. На практика CPU изпълнява разпределение на времето (time sharing), квантоване на времето (time slicing) или временно уплътняване (time domain multiplexing). За целта се използва специална програма, супервизор (supervisor), която осъществява превключване на CPU от една програма към друга.

Графична обвивка на Windows

Основното работно пространство на Windows интерфейса се нарича Desktop. Това е главният прозорец, който се установява след стартиране на КС. Върху него се намират основните инструменти, чрез които Windows обслужва потребителите на КС.

В пространството на Desktop са разположени определен брой малки картини (икони). Всяка икона представя определен обект (програма) или папка в която са групирани програми, които могат да бъдат стартирани. Стартирането на програмите се извършва чрез двукратно натискане на бутона на мишката върху иконата на съответната програма.

В терминологията на Windows се използва широко терминът Folder (папка). Това понятие заменя понятието подкаталог (директория), което се използваше в по-ранните версии на DOS системите.

Разглеждане (проверка) на съдържанието на отделните дискови устройства (програми и файлове) може да се извърши по различен начин. В стандартната комплектовка на графичния интерфейс на Windows има два инструмента, които могат да се използват за тази цел. Това са My Computer и Windows Explorer. Първият се намира върху основният прозорец (Desktop) и се разполага още при инсталирането на системата, а вторият може да се позиционира при желание на потребителя.

Основна роля в организацията на работата с Windows играе така нареченият ред (бар) със задачите. Върху него се намира бутон Startс него се отваря меню, в което има редица възможности за настройка на операционната система (settings); за търсене на файлове или подкаталози по различни признаци (Find); директно стартиране на програми и др. Едно от най-важните полета в стартовото меню е Programs. При избирането на това поле се отваря списък с програмите, които могат да бъдат стартирани от компютърната система. По време на работа върху реда със задачите се намират наименованията на програмите, които работят в дадения момент.



Добавяне и изтриване на програми – Програмите, работещи под управление на Windows, обикновено имат специфична инсталираща програма, която осигурява правилното разположение на файловете върху постоянния носител (твърдия диск) и създаването на икони за стартиране (в секцията Programs). Най-често тези програми се именуват Setup или Install. Зареждането на нова програма се извършва, като се стартира Setup (Install) от полето на опцията Run на основното меню Programs, от Windows Explorer, или от My Computer. Стандартният начин за зареждане на нова програма е от Control Panel секция Add/Remove Programs позиция Install.

Стартиране и затваряне на програма. Стартирането на дадена програма може да се извърши по няколко начина:

-стартиране посредством изведена икона на програмата върху Desktop-а на компютъра;

-чрез раздела Programs на Start менюто ;

-чрез Windows Explorer или от My Computer (двукратно натискане на бутона на мишката, позиционирана върху програмата).

Всяка програма се стартира в отделен прозорец.

В стандарта на Windows отделните форми съдържат в десния си горен ъгъл набор от бутони, чрез които се управлява положението на формите върху Desktop-а.



Windows CE

Windows CE е версия на Windows, която Microsoft е разработила за използване в машини с ограничени апаратни възможности. Първоначално е създадена за джобни персонални компютри (Hand-held PC) и персонални цифрови помощници (Personal Digital Assistant - компютърни бележници). Microsoft се надява идеята за тази съкратена версия на Windows да намери приложение в много други битови електронни устройства (перални машини, аудио и видеотехника и др.).


7.2.3.6. Други операционни системи

Наред с DOS и Windows в компютърните системи се използват редица други операционни системи. Те не са намерили такова широко приложение както DOS и Windows, не защото имат по-лоши характеристики, а защото няма разработени достатъчно разнообразни приложни програми. В много отношения някои от другите операционни системи превъзхождат Windows, поради което и самата Windows постоянно се усъвършенства, възприемайки всички положителни идеи от развитието на другите операционни системи.

Различните операционни системи използват различни файлови организации за съхранение на данните върху постоянните запомнящи устройства. Почти всички операционните системи могат да четат файлове със структура на файловата система на DOS: FAT12 и FAT16. Много от тях, обаче, поддържат и собствена файлова система.

Windows 98 и следващите версии поддържат новата файлова система FAT32, но другите операционни системи не поддържат тази система. В OS/2 се използва файлова система High Performance File System (HPFS), която не е съвместима с файловите системи на DOS и Windows. Windows NT поддържа файлова система New Technology File System (NTFS), с която работят новите версии на Windows – 2000 и XP.



Linux използва няколко различни дискови дяла, някои от които имат собствен формат, а други – формата на DOS. Операционната система Unix работи с различни варианти на конфигурация на файловите системи.


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница