Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет

им. Гагарина Ю.А.»

Кафедра «Прикладные информационные технологии»

Контрольная работа

по дисциплине

«Б.2.1.2 "Информатика"»

направления подготовки

«230400.62 "Информационные системы и технологии"»

Профиль «Информационные системы и технологии»

Курс: 1

Семестр: 1 2012/2013 учебного года

Саратов 2012

Введение

Данная контрольная работа предназначена для выполнения в рамках дисциплины«Б.2.1.2 "Информатика"»для студентов направления подготовки «230400.62 "Информационные системы и технологии"». Целью контрольной работы является закрепление и подтверждение знаний, полученных студентами при изучении курса «Информатика».

В рамках контрольной работы студент выполняет три задания по темам: представление и кодирование чисел, командная строка, программирования с использованием языка Си.

1. Системы счисления

1.1 Основные понятия и определения

Под системой счисления понимается способ представления любого числа с помощью некоторого алфавита символов, называемых цифрами.

Все системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

Непозиционными системами являются такие системы счисления, в которых каждый символ сохраняет свое значение независимо от места его положения в числе.

Примером непозиционной системы счисления является римская система. К недостаткам таких систем относятся наличие большого количества знаков и сложность выполнения арифметических операций.

Система счисления называется позиционной, если одна и та же цифра имеет различное значение, определяющееся позицией цифры в последовательности цифр, изображающей число. Это значение меняется в однозначной зависимости от позиции, занимаемой цифрой, по некоторому закону.

Примером позиционной системы счисления является десятичная система, используемая в повседневной жизни.

Количество pразличных цифр, употребляемых в позиционной системе определяет название системы счисления и называется основанием системы счисления - "p".

В десятичной системе используются десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; эта система имеет основанием число десять.

Любое число N в позиционной системе счисления с основанием p может быть представлено в виде полинома от основания p:

N = a_npⁿ+a_n-1p^n-1+... +a₁p+a₀+a_-1p^-1+a_-2p^-2+...

здесь N - число, a_j - коэффициенты (цифры числа), p - основание системы счисления (p>1).

Принято представлять числа в виде последовательности цифр:

N = a_na_n-1... a₁a₀. a_-1a_-2...

В этой последовательности точка отделяет целую часть числа от дробной (коэффициенты при положительных степенях, включая нуль, от коэффициентов при отрицательных степенях). Точка опускается, если нет отрицательных степеней (число целое).

В ЭВМ применяют позиционные системы счисления с недесятичным основанием: двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную.

В аппаратной основе ЭВМ лежат двухпозиционные элементы, которые могут находиться только в двух состояниях; одно из них обозначается 0, а другое - 1. Поэтому основной системой счисления применяемой в ЭВМ является двоичная система.

Двоичная система счисления. Используется две цифры: 0 и 1. В двоичной системе любое число может быть представлено в виде:

N = b_nb_n-1... b₁b₀. b_-1b_-2...

где b_j либо 0, либо 1.

Восьмеричная система счисления. Используется восемь цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Употребляется в ЭВМ как вспомогательная для записи информации в сокращенном виде. Для представления одной цифры восьмеричной системы используется три двоичных разряда (триада) (Таблица 1).

Шестнадцатеричная система счисления. Для изображения чисел употребляются 16 цифр. Первые десять цифр этой системы обозначаются цифрами от 0 до 9, а старшие шесть цифр - латинскими буквами: 10-A, 11-B, 12-C, 13-D, 14-E, 15-F. Шестнадцатеричная система используется для записи информации в сокращенном виде. Для представления одной цифры шестнадцатеричной системы счисления используется четыре двоичных разряда (тетрада) (табл. 1).

Таблица 1

Наиболее важные системы счисления

Двоичная (Основание 2)	Восьмеричная (Основание 8)	Десятичная (Основание 10)	Шестнадцатиричная (Основание 16)
		триады			тетрады
0 1	0 1 2 3 4 5 6 7	000 001 010 011 100 101 110 111	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F	0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

1.2 Перевод чисел из одной системы счисления в другую

Перевод чисел в десятичную систему осуществляется путем составления степенного ряда с основанием той системы, из которой число переводится. Затем подсчитывается значение суммы.

Пример.

Здесь и в дальнейшем при одновременном использовании нескольких различных систем счисления основание системы к которой относится число будем указывать в виде нижнего индекса.

а) Перевести 10101101.101₂"10" с.с.

10101101.101₂ =1х2⁷+ 0х2⁶+ 1х2⁵+ 0х2⁴+ 1х2³+ 1х2²+ 0х2¹+ 1х2⁰+ 1х2^-1+ 0х2^-2+ 1х2^-3 = 173.625₁₀

б) Перевести 703.04₈"10" с.с.

703.04₈ = 7х8²+ 0х8¹+ 3х8⁰+ 0х8^-1+ 4х8^-2 = 451.0625₁₀

в) Перевести B2E.4₁₆"10" с.с.

B2E.4₁₆ = 11х16²+ 2х16¹+ 14х16⁰+ 4х16^-1 = 2862.25₁₀

Перевод целых десятичных чисел в недесятичную систему счисления осуществляется последовательным делением десятичного числа на основание той системы, в которую оно переводится, до тех пор, пока не получится частное меньшее этого основания. Число в новой системе записывается в виде остатков деления, начиная с последнего.

Пример.

а) Перевести 181₁₀"8" с.с.

Результат: 181₁₀ = 265₈

б) Перевести 622₁₀"16" с.с.

Результат: 622₁₀ = 26E₁₆

Перевод правильных дробей из десятичной системы счисления в недесятичную.

Для перевода правильной десятичной дроби в другую систему эту дробь надо последовательно умножать на основание той системы, в которую она переводится. При этом умножаются только дробные части. Дробь в новой системе записывается в виде целых частей произведений, начиная с первого.

Пример.

Перевести 0.3125₁₀"8" с.с.

Результат: 0.3125₁₀ = 0.24₈

Замечание. Конечной десятичной дроби в другой системе счисления может соответствовать бесконечная (иногда периодическая) дробь. В этом случае количество знаков в представлении дроби в новой системе берется в зависимости от требуемой точности.

Пример.

Перевести 0.65₁₀"2" с.с. Точность 6 знаков.

Результат: 0.65₁₀ 0.10(1001)₂

Для перевода неправильной десятичной дроби в систему счисления с недесятичным основанием необходимо отдельно перевести целую часть и отдельно дробную.

Пример.

Перевести 23.125₁₀"2" с.с.

1) Переведем целую часть:

2) Переведем дробную часть:

Таким образом: 23₁₀ = 10111₂; 0.125₁₀ = 0.001₂.

Результат: 23.125₁₀ = 10111.001₂.

Необходимо отметить, что целые числа остаются целыми, а правильные дроби - дробями в любой системе счисления.

Для перевода восьмеричного или шестнадцатеричного числа в двоичную форму достаточно заменить каждую цифру этого числа соответствующим трехразрядным двоичным числом (триадой) (табл. 1) или четырехразрядным двоичным числом (тетрадой) (табл.1), при этом отбрасывают ненужные нули в старших и младших разрядах.

Пример.

а) Перевести 305.4₈"2" с.с.

б) Перевести 7B2.E₁₆"2" с.с.

Для перехода от двоичной к восьмеричной (шестнадцатеричной) системе поступают следующим образом: двигаясь от точки влево и вправо, разбивают двоичное число на группы по три (четыре) разряда, дополняя при необходимости нулями крайние левую и правую группы. Затем триаду (тетраду) заменяют соответствующей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.

Пример.

а) Перевести 1101111001.1101₂"8" с.с.

б) Перевести 11111111011.100111₂"16" с.с.

Перевод из восьмеричной в шестнадцатеричную систему и обратно осуществляется через двоичную систему с помощью триад и тетрад.

Пример. Перевести 175.24₈"16" с.с.

Результат: 175.24₈ = 7D.5₁₆.

1.3 Двоичная арифметика

Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами задаются таблицами двоичных сложения, вычитания и умножения.

Таблица двоичного сложения	Таблица двоичного вычитания	Таблица двоичного умножения
0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10	0-0=0 1-0=1 1-1=0 10-1=1	00=0 01=0 10=0 11=1

При сложении двоичных чисел в каждом разряде производится сложение цифр слагаемых и переноса из соседнего младшего разряда, если он имеется. При этом необходимо учитывать, что 1+1 дают нуль в данном разряде и единицу переноса в следующий.

Пример. Выполнить сложение двоичных чисел:

а) X=1101, Y=101;

Результат 1101+101=10010.

б) X=1101, Y=101, Z=111;

Результат 1101+101+111=11001.

При вычитании двоичных чисел в данном разряде при необходимости занимается 1 из старшего разряда. Эта занимаемая 1 равна двум 1 данного разряда.

Пример. Заданы двоичные числа X=10010 и Y=101. Вычислить X-Y.

Результат 10010 - 101=1101.

Умножение двоичных чисел производится по тем же правилам, что и для десятичных с помощью таблиц двоичного умножения и сложения.

Пример. 1001101=?

Результат 1001101=101101.

Деление двоичных чисел производится по тем же правилам, что и для десятичных. При этом используются таблицы двоичного умножения и вычитания.

Пример. 1100.011: 10.01=?

Результат 1100.011: 10.01=101.1.

Задание 1.1 Перевести следующие числа в десятичную систему счисления:

Номер варианта	()2	()8	()16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

Задание 1.2 Перевести числа из десятичной системы счисления, в указаннуюсистему счисления:

Номер варианта	()2	()8	()16
1	766	470	3238
2	797	793	5515
3	387	341	5868
4	372	310	3688
5	268	202	4089
6	970	47	7728
7	630	345	8129
8	220	649	7195
9	863	116	3261
10	708	436	2096
11	914	444	5125
12	847	674	4282
13	214	910	1787
14	950	762	302
15	692	611	557
16	326	338	7692
17	191	470	8187
18	223	508	6481
19	385	176	8851
20	914	452	5117
21	476	421	2778
22	296	927	8201
23	235	334	1378
24	604	271	9817
25	415	416	9270
26	740	93	6572
27	505	120	8953
28	627	693	6773
29	199	208	5667
30	934	603	5660
31	666	470	6755
32	797	793	9740
33	887	341	9773

Задание 1.3 Перевести следующие числа из "10" с.с в "2", "8", "16" с.с. (точность вычислений - 5 знаков после точки):

Номер варианта	()2	()8	()16
1	89.7865	26.83638	71.82557
2	20.5776	85.27481	81.24015
3	13.73132	5.012013	80.60332
4	76.4339	44.11573	26.38159
5	78.45395	81.69169	14.68738
6	17.37239	15.2214	65.88041
7	35.34158	10.4597	32.59281
8	10.78611	45.80574	15.15715
9	51.55492	79.32604	79.49258
10	42.00625	82.18332	17.77342
11	64.50671	43.50781	73.86342
12	41.5236	11.36643	33.80041
13	24.42148	50.8255	74.97336
14	64.4697	78.33991	34.50648
15	78.05792	97.34678	9.263874
16	28.01141	63.87399	1.635239
17	21.1466	27.58419	80.81452
18	1.900355	25.47041	0.485862
19	84.51437	65.98507	92.7803
20	36.78392	60.49811	16.43428
21	76.02919	73.06626	22.18313
22	3.805754	4.861077	81.64203
23	97.44221	61.77253	27.53602
24	1.040206	89.16717	52.40544
25	36.99126	31.86707	94.97233
26	12.28652	87.58477	44.3591
27	87.0619	91.13255	71.88561
28	56.02728	33.92358	9.725709
29	65.02889	84.63753	37.32031
30	69.89317	46.30993	43.8877
31	41.98384	30.99016	42.23452
32	44.44666	75.49326	6.343357
33	31.78583	40.44453	19.23946

Задание 1.4 Перевести следующие числа в двоичную систему счисления:

Номер варианта	()8	()16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

Задание 1.5 Перевести следующие числа в восьмеричную систему счисления:

Номер варианта	()2	()10	()16
1		470
2		793
3		341
4		310
5		202
6		47
7		345
8		649
9		116
10		436
11		444
12		674
13		910
14		762
15		611
16		338
17		470
18		508
19		176
20		452
21		421
22		927
23		334
24		271
25		416
26		93
27		120
28		693
29		208
30		603
31		470
32		793
33		341

Задание 1.6 Перевести следующие числа в шестнадцатиричную систему счисления:

Номер варианта	()2	()8	()10
1			470
2			793
3			341
4			310
5			202
6			47
7			345
8			649
9			116
10			436
11			444
12			674
13			910
14			762
15			611
16			338
17			470
18			508
19			176
20			452
21			421
22			927
23			334
24			271
25			416
26			93
27			120
28			693
29			208
30			603
31			470
32			793
33			341

Задание 1.7 Заданы двоичные числа X и Y. Вычислить X+Y, X-Y, X*Y и X/Y если:

Номер варианта	X	Y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

2. Основы машинной арифметики с двоичными числами

Любая информация (числа, команды, записи и т. п.) представляется в ЭВМ в виде двоичных кодов фиксированной или переменной длины. Отдельные элементы двоичного кода, имеющие значение 0 или 1, называют разрядами или битами. Двоичный код, состоящий из 8 разрядов, носит название байта. Для записи чисел также используют 32-разрядный формат (машинное слово), 16-разрядный формат (полуслово) и 64-разрядный формат (двойное слово).

2.1 Коды чисел

В ЭВМ в целях упрощения выполнения арифметических операций применяют специальные коды для представления чисел. Использование кодов позволяет свести операцию вычитания чисел к арифметическому сложению кодов этих чисел. Применяются прямой, обратный и дополнительный коды чисел. Прямой код используется для представления отрицательных чисел в запоминающем устройстве ЭВМ, а также при умножении и делении. Обратный и дополнительный коды используются для замены операции вычитания операцией сложения, что упрощает устройство арифметического блока ЭВМ.. К кодам выдвигаются следующие требования:

1) Разряды числа в коде жестко связаны с определенной разрядной сеткой.

2) Для записи кода знака в разрядной сетке отводится фиксированный, строго определенный разряд.

Например, если за основу представления кода взят один байт, то для представления числа будет отведено 7 разрядов, а для записи кода знака один разряд.

Прямой код. Прямой код двоичного числа совпадает по изображению с записью самого числа. Значение знакового разряда для положительных чисел равно 0, а для отрицательных чисел 1.

Знаковым разрядом обычно является крайний разряд в разрядной сетке. В дальнейшем при записи кода знаковый разряд от цифровых условимся отделять запятой. Если количество разрядов кода не указано будем предполагать, что под запись кода выделен один байт.

Пример. В случае, когда для записи кода выделен один байт, для числа +1101 прямой код 0,0001101, для числа -1101 прямой код 1,0001101.

Обратный код. Обратный код для положительного числа совпадает с прямым кодом. Для отрицательного числа все цифры числа заменяются на противоположные (1 на 0, 0 на 1), а в знаковый разряд заносится единица.

Пример.

Для числа +1101 прямой код 0,0001101; обратный код 0,0001101.

Для числа -1101 прямой код 1,0001101; обратный код 1,1110010.

Дополнительный код. Дополнительный код положительного числа совпадает с прямым кодом. Для отрицательного числа дополнительный код образуется путем получения обратного кода и добавлением к младшему разряду единицы.

Пример.

Для числа +1101:

Прямой код	Обратный код	Дополнительный код
0,0001101	0,0001101	0,0001101

Для числа -1101:

Прямой код	Обратный код	Дополнительный код
1,0001101	1,1110010	1,1110011

2.2 Особенности сложения чисел в обратном и дополнительном кодах

При сложении чисел в дополнительном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде отбрасывается.

При сложении чисел в обратном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде прибавляется к младшему разряду суммы кодов.

Если результат арифметических действий является кодом отрицательного числа, необходимо преобразовать его в прямой код. При этом обратный код преобразуется в прямой заменой цифр во всех разрядах кроме знакового на противоположные. Дополнительный код преобразуется в прямой также, как и обратный, с последующим прибавлением единицы к младшему разряду.

Пример:

Сложить двоичные числа X и Y в обратном и дополнительном кодах.

а) X= 111, Y= -11;

1) Сложим числа, пользуясь правилами двоичной арифметики:

2) Сложим числа, используя коды:

Прямой код	Сложение в обратном коде	Сложение в дополнительном коде

Так как результат сложения является кодом положительного числа (знак 0), то (X+Y)_обр=(X+Y)_доп=(X+Y)_пр.

б) X= -101,Y= -11;

1) Сложим числа, пользуясь правилами двоичной арифметики:

2) Сложим числа, используя коды:

Прямой код	Сложение в обратном коде	Сложение в дополнительном коде

Так как сумма является кодом отрицательного числа (знак 1), то необходимо перевести результаты в прямой код:

- из обратного кода

(X+Y)_обр=1,1110100 (X+Y)_пр=1,0001011;

- из дополнительного кода

(X+Y)_доп=1,1110101 (X+Y)_пр=1,0001010+0,0000001=1,0001011.

Таким образом, X+Y= -1011 и полученный результат совпадает с обычной записью.

2.3 Модифицированные обратный и дополнительный коды

При переполнении разрядной сетки, происходит перенос единицы в знаковый разряд. Это приводит к неправильному результату, причем положительное число, получившееся в результате арифметической операции может восприниматься как отрицательное (так как в знаковом разряде "1") и наоборот.

Например:

Здесь X и Y - коды положительных чисел, но ЭВМ воспринимает результат их сложения как код отрицательного числа ("1" в знаковом разряде). Для обнаружения переполнения разрядной сетки вводятся модифицированные коды.

В модифицированном обратном и модифицированном дополнительном кодах под знак числа отводится не один, а два разряда: "00" соответствует знаку "+", "11" - знаку "-". Любая другая комбинация ("01" или "10"), получившаяся в знаковых разрядах служит признаком переполнения разрядной сетки. Сложение чисел в модифицированных кодах ничем не отличается от сложения в обычных обратном и дополнительном кодах.

Рассмотрим предыдущий пример, выполнив сложение в модифицированном обратном коде:

Комбинация "01" в знаковых разрядах означает, что произошло переполнение и получившийся результат - неверный.

Рассмотрим ещё один пример.

Пример. Даны два числа: X=101001 и Y= -11010. Сложить их в модифицированном дополнительном коде.

1) Переведем X и Y в модифицированный дополнительный код:

Обычная запись	Модифицированный обратный код	Модифицированный дополнительный код
X= +101001 Y= -011010

2) Выполним сложение:

Переполнения нет (в знаковых разрядах "00"), поэтому полученный результат - верный (X+Y=1111)

Задание 2.1 Записать числа в прямом, обратном и дополнительном кодах:

Номер варианта	X	Y	Z
1		-
2			-
3	-
4		-
5	-
6		-
7	-
8			-
9			-
10	-
11		-
12			-
13			-
14	-
15	-
16		-
17	-
18		-
19			-
20	-
21			-
22			-
23	-
24		-
25		-
26	-
27		-
28	-
29		-
30	-
31	-
32	-
33		-

Задание 2.2 Перевести X, Y и Z в прямой, обратный и дополнительный коды. Сложить их в обратном и дополнительном кодах. Результат перевести в прямой код. Проверить полученный результат, пользуясь правилами двоичной арифметики.

Номер варианта	X	Y	Z
1		-
2			-
3	-
4		-
5	-
6		-
7	-
8			-
9			-
10	-
11		-
12			-
13			-
14	-
15	-
16		-
17	-
18		-
19			-
20	-
21			-
22			-
23	-
24		-
25		-
26	-
27		-
28	-
29		-
30	-
31	-
32	-
33		-

Задание 2.3 Сложить X и Y, Y и Z в модифицированном обратном и модифицированном дополнительном восьмиразрядных кодах. В случае появления признака переполнения увеличить число разрядов в кодах и повторить суммирование. Результат перевести в прямой код и проверить, пользуясь правилами двоичной арифметики.

Номер варианта	X	Y	Z
1	-	-
2			-
3
4		-
5	-
6	-	-
7
8			-
9			-
10	-
11		-
12	-		-
13			-
14
15
16		-
17
18	-	-
19			-
20		-
21			-
22		-	-
23
24	-	-
25	-	-
26		-
27	-	-
28		-
29		-
30
31	-
32	-
33		-

3. Работа с операционной системой в режиме командной строки (на примере команд MS-DOS\Windows)

Операционная система MS-DOS - это однопользовательская, однозадачная, не сетевая 16-разрядная операционная система (ОС), ориентированная на использование на ПЭВМ с микропроцессором Intel 8088(80286).

Операционная система MS-DOS позволяет полностью использовать возможности процессоров Intel 8088 и Intel 80286, работающих в реальном режиме.

Основными характеристиками данной ОС являются:

- максимальный объем адресуемой физической памяти - 640 Кбайт;

- максимальный объем памяти, доступный из прикладных программ 640 Кбайт. Последние версии MS-DOS (начиная с 5.0) могут использовать адресное пространство между 640 Кбайт и 1 Мбайт для размещения своих составных частей и некоторых драйверов, освобождая тем самым память в адресном пространстве 0-640 Кбайт для использования прикладными программами;

- представление всех ресурсов персонального компьютера для одной, активной в настоящий момент, программы;

- развитая файловая система и процессор командного языка;

- слабая поддержка интерактивных средств взаимодействия с пользователем;

- занимаемый объем на диске, в зависимости от версии, от 1 Мбайта до 6 Мбайт. (минимум, при котором можно работать - 100 Кбайт).

Основные составные части MS-DOS

MS-DOS состоит из следующих компонент:

- блок начальной загрузки (размещается в 1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты);

- модуль расширения BIOS (IO.SYS для версии 5.0 и выше);

- модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS для версии 5.0 и выше),

- командный процессор (COMMAND.COM);

- внешние команды (программы) MS-DOS;

- драйверы устройств;

- файл Config.SYS;

- файл Autoexec.bat.

Ядро MS-DOS включает блок начальной загрузки и файлы IO.SYS, MSDOS.SYS.

Блок начальной загрузки размещается в 1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты и/или в 1-м секторе HDD-диска, в разделе, отведенном под DOS. Выполняет следующие функции: просматривает корневой каталог системного диска и проверяет, являются ли первые два файла в каталоге - файлами IO.SYS и MSDOS.SYS. Если ДА - загружает их в ОЗУ и передает управление MS-DOS, если НЕТ - выдает сообщение на экране и ожидает нажатия какой-либо клавиши пользователем:

Non-System disk or disk error

Replace and press any key when ready

Не системный диск или ошибка диска

Замените и нажмите какую-либо клавишу, когда будет готово

Именно поэтому, при создании системной дискеты необходимо переносить на неё файлы IO.SYS и MSDOS.SYS с помощью специальной программы SYS.COM.

Модуль расширения BIOS IO.SYS

Это резидентный модуль (всегда находится в ОЗУ после загрузки, пока включен ПК). Взаимодействует с BIOS. Расширяет возможности BIOS или изменяет ее свойства (там, где необходимо) с помощью дополнительных драйверов.

Модуль обработки прерываний MSDOS.SYS

Это резидентный модуль. Обеспечивает интерфейс высокого уровня для прикладных программ, содержит программные средства для управления файлами, устройствами ввода-вывода, обработки исключительных ситуаций (ошибок) и др. Прикладная программа вызывает функции этого модуля через механизм программных прерываний, передавая (принимая) информацию к (от) MS-DOS через регистры CPU или (и) области памяти ОЗУ. MSDOS.SYS транслирует (переводит) запрос прикладной программы в один или несколько вызовов IO.SYS + BIOS.

Командный процессор COMMAND.COM

Отдельный модуль MS-DOS. Этот модуль может быть заменен на другой, более удобный. Предназначен для приема команд с клавиатуры или из *.bat - файлов и их выполнения; выполнения команд файла Autoexec.bat при загрузке MS-DOS; загрузки в ОЗУ и запуск на выполнение прикладных программ в среде MS-DOS.

Командный процессор состоит из 3-х частей:

- резидентной (размещается в ОЗУ сразу после MSDOS.SYS, включает процедуры обслуживания некоторых прерываний, процедуры обработки стандартных ошибок MS-DOS, процедуру загрузки транзитной части командного процессора);

- инициализирующей (в ОЗУ следует сразу за резидентной частью; во время загрузки OС ей передается управление; она выполняет файл Autoexec.bat и некоторые другие действия; эта часть командного процессора стирается из ОЗУ первой же загруженной программой);

- транзитной (загружается в старшие адреса ОЗУ; обрабатывает все внутренние команды, команды с клавиатуры и из *.bat-файлов; выдает системную подсказку MS-DOS; загружает в ОЗУ программы и передает им управление).

Внешние команды (программы)

Дополнительные программы, входящие в MS-DOS, выполняющие определенные функции.

Драйверы устройств

Специальные резидентные программы, которые управляют внешними устройствами. Драйверы загружаются в ОЗУ в том порядке, как они указаны в файле CONFIG.SYS.

Файл CONFIG.SYS

Специальный текстовый файл, где содержится информация о подгружаемых дополнительных драйверах и некоторая другая информация, касающаяся непосредственно MS-DOS и выполняемых в ее среде прикладных программ. MS-DOS выполняет этот файл автоматически, сразу после загрузки COMMAND.COM.

Файл AUTOEXEC.BAT

Специальный текстовый файл, в котором содержится дополнительная настроечная информация. MS-DOS выполняет этот файл автоматически, сразу после выполнения файла CONFIG.SYS.

Файловая система MS-DOS

Файл (по-английски file - папка, скоросшиватель) - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации.

Совокупность средств MS-DOS, обеспечивающих доступ к информации на внешних носителях, называется системой управления файлами, или файловой системой.

Одно из понятий файловой системы MS-DOS - логический диск. В некотором приближении можно считать, что с точки зрения MS-DOS каждый логический диск - это отдельный магнитный диск. Каждый логический диск имеет свое уникальное имя.

В качестве имени логического диска используются буквы английского алфавита от A до Z (включительно).

Таким образом, количество логических дисков, может быть не более 26.

Буквы A и B - отведены строго под имеющиеся в IBM PC дисководы.

Начиная с буквы C именуются логические диски (разделы) жесткого диска (рис. 1).

В случае, если данный IBM PC имеет только один FDD, буква B пропускается (см. рис. 2).

Как правило, только логические диски A и C могут быть системными.

Рис. 1 Разделение на логические диски в системе с двумя дисководами

Рис. 2 Разделение на логические диски в системе с одним дисководом

Файловая структура логического диска

Чтобы обратиться к информации на диске, находящейся в файле, надо знать физический адрес первого сектора (№ поверхности + № дорожки + № сектора), общее количество кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера и т.д. Все это очень туманно, трудно и не нужно.

MS-DOS избавляет пользователя от такой работы и ведет ее сама.

Для обеспечения доступа к файлам файловая система MS-DOS организует и поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру (рис. 3).

Элементы файловой структуры:

- стартовый сектор(сектор начальной загрузки, Boot-сектор);

- таблицаразмещенияфайлов (FAT - File Allocation Table);

- корневой каталог(RootDirectory);

- область данных (оставшееся свободным дисковое пространство).

Эти элементы создаются специальными программами в среде MS-DOS в процессе инициализации диска.

Рис. 3 Файловая структура на дискете емкостью 360 кбайт

За стартовым сектором располагается FAT.

FAT (таблица размещения файлов)

Область данных диска представлена в MS-DOS как последовательность пронумерованных кластеров.

FAT - это массив элементов, адресующих кластеры области данных диска. Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT. Элементы FAT служат в качестве цепочки ссылок на кластеры файла в области данных.

FAT - крайне важный элемент файловой структуры. Нарушения в FAT могут привести к полной или частичной потери информации на всем логическом диске. Именно поэтому, на диске хранится две копии FAT. Существуют специальные программы, которые контролируют состояние FAT и исправляют нарушения.

Корневой Каталог. Это определенная область диска, создаваемая в процессе инициализации (форматировании) диска, где содержится информация о файлах и каталогах, хранящихся на диске. Корневой каталог всегда существует на отформатированном диске. На одном диске бывает только один корневой каталог. Размер корневого каталога для данного диска - величина фиксированная, поэтому максимальное количество "привязанных" к нему файлов и других (дочерних) каталогов (подкаталогов) - строго определенное.

Каталоги (подкаталоги). Каталог - это определенное место на диске (в области данных диска), где содержится информация о файлах и подкаталогах, привязанных к данному каталогу.

MS-DOS поддерживает иерархическую структуру каталогов (древообразную, см. рис.4).

Рис. 4 Иерархическая структура каталогов

В отличие от корневого каталога, остальные каталоги (подкаталоги) создаются с помощью команд MS-DOS. Основная цель такой структуры каталогов - организация эффективного хранения большого количества файлов на диске.

Каждый каталог, кроме корневого, имеет "родителя", т.е. другой каталог, в котором зарегистрирован данный каталог. MS-DOS рассматривает каждый каталог, кроме корневого, как файл.

Файлы. Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации. Файл всегда зарегистрирован в каком-либо каталоге, в том числе, может быть "привязан" и к корневому каталогу (см. рис. 5).

Рис. 5 Иерархическая структура каталогов с файлами

Идентификация логических дисков, каталогов и файлов. Идентификация логических дисков, каталогов, файлов осуществляется на базе имен.

Файловая система MS-DOS не допускает, чтобы логические диски, каталоги, файлы были с одинаковыми ИДЕНТИФИКАТОРАМИ!

В качестве имени логического диска используется одна из букв латинского алфавита (A... Z). Каждый файл или каталог, кроме корневого, имеет полное имя.

Полное имя файла состоит из следующих частей (рис.6):

- имя логического диска (A … Z);

- символ-разделитель(двоеточие) ':';

- символ, идентифицирующий корневой каталог - '\' (слэш);

- перечень каталогов и подкаталогов (разделенных символом '\');

- собственно имя файла.

Рис. 6 Полное имя файла

Собственно имя файла состоит из имени, символа-разделителя '.' (точка) и расширения имени файла.

Маршрут доступа к файлу = "Имя логического диска" + "двоеточие" + "идентификация корневого каталога" + "весь перечень имен родительских каталогов".

Максимальное количество символов в полном имени файла равно 128.

Максимальное количество символов в имени файла равно 8.

Максимальное количество символов в расширении имени файла равно 3.

Расширение не обязательно, т.е. может и не присутствовать (в этом случае точка тоже отсутствует). Таким образом, размер собственно имени файла не превышает 13 символов (с учетом точки).

В полном имени файла разрешается использовать только следующие символы: A…Z, a … z, 0 … 9, $, &, #, `, ~, (,), -, %, !, _, ^.

В полном имени файла запрещается использовать все остальные символы.

Примеры допустимых имен файлов:

format.COM, read.me, myfile.txt, 28-03-96.doc, 123.45.

Примеры не допустимых имен файлов: 123456789.txt, aa?.doc,35*.?, i\t.f.doc, *.txt, my:file.txt.

Использование расширений. Файлы, в зависимости от информации которая там хранится, могут иметь различное назначение: данные, программы, драйверы, настроечные файлы и т.д.

Расширения имени файла - не обязательный, но очень важный компонент. Он используется для разделения файлов по отдельным категориям (данные, программы, драйверы и т.д.).

В MS-DOS есть перечень предопределенных и наиболее часто встречающихся расширений файлов. В табл.1 приведены некоторые из них.

Таблица 1

Расширение	Назначение файла
EXE, COM	Выполняемые файлы в MS-DOS - это программы, созданные с помощью специальных инструментальных систем программирования, базирующиеся на применении языков программирования
BAT	Файл последовательности команд MS-DOS (пакетный)
SYS	Системный файл или файл драйвера устройств
OVR OVL	Оверлейные файлы
BAK	Резервная (предыдущая) копия файла
TXT	Текстовый ASCII-файл
DOC	Файл-документ MS Word
PAS	Текст программы на языке программирования Pascal
C, CPP	Тексты программ на языках программирования С, С++
ASM	Текст программы на языке Ассемблер.
BMP	Файл изображения в формате WindowsBitMaP
GIF	Файл точечного изображения (GraphicInterchangeFormat)
PCX	Файл изображения в формате Paintbrush
TIF	Файлизображения (Tagged Image File Format)
INI, CFG	Файлы настроек и конфигураций
TMP	Временный файл

Устройства MS-DOS. В MS-DOS имеется ряд имен файлов, которые зарезервированы для внутреннего использования. Каждое такое имя отражает какое-либо устройство. Запрещается использование этих имен не по назначению. В табл. 2 приведен перечень этих имен.

Таблица 2

Имя	Назначение
AUX	Асинхронный интерфейс (Auxiliary - вспомогательный выход)
CLOCK$	Драйвер часов
CON	Консоль (клавиатура, дисплей)
COM1	Первый порт последовательного ввода/вывода (от COMmunication)
COM2	Второй порт последовательного ввода/вывода
COM3	Третий порт последовательного ввода/вывода
COM4	Четвертый порт последовательного ввода/вывода
LPT1	Первый порт параллельного ввода/вывода (от LinePrinTer 1)
LPT2	Второй порт параллельного ввода/вывода
LPT3	Третий порт параллельного ввода/вывода
NUL	Отсутствующий выход ("нулевое устройство")
PRN	Принтер (от PRiNter - аналог LPT1)

С точки зрения пользователя эти устройства ничем не отличаются от обычных файлов (с ними можно производить все те же операции, что и с обычными файлами). Однако не рекомендуется использовать имена файлов, построенные на базе вышеприведенных зарезервированных имен, такие, как: NUL.BAT, COM2.COO, PRN. TXT и т.п. Использование их в качестве расширений имен файлов допустимо: TEXT.PRN, FILE1.CON, FILE.NUL и т.п.

Символы подстановки в именах файлов. Когда необходимо произвести какие-либо действия над файлами пользователь вызывает определенные внутренние или внешние команды MS-DOS и передает им в качестве параметров имена файлов. Очень часто приходится производить одни и те же действия над многими файлами. Например, необходимо скопировать все файлы какого-либо каталога в другой каталог. Если файлов больше 200, то ровно 200 раз необходимо произвести эту операцию для каждого файла в отдельности. Это, как минимум, неудобно и непроизводительно для пользователя. Для решения такого рода проблем существуют специальные средства, которые помогают производить однотипные операции над целой группой файлов одной командой.

Так называемые символы подстановки, называемые также масками (по-английски они называются wildcards), позволяют фильтровать файлы, выполняя функцию обозначения места в имени файла. Такими масками являются знак вопроса (?) и звездочка (*).

Эти символы можно использовать в любом месте собственно имени файла и расширения. Символ ? означает, что команда при фильтрации файлов признает любой символ в имени или расширении файла, в позиции которого находится символ ?.

Символ * означает, что команда при фильтрации файлов признает все символы, в имени или расширении файла, начиная с позиции, где находится символ *.

Символы ? и * действуют не зависимо друг от друга применительно к имени или расширению.

Примеры:

Выполнить операцию над следующими группами файлов:

*.* - все файлы, без исключения;

*.txt - файлы с любыми именами, но с расширением txt;

II*.* - файлы, имена которых начинаются с цепочки символов II и имеющие любое расширение;

YE??0198.* - файлы, имена которых начинаются с цепочки символов YE, два следующих символа могут быть любыми, следующие четыре символа должны быть 0198, расширение любое.

Атрибуты файлов. Каждый файл и каталог имеет атрибут, который указывает на то, что этот файл является именно файлом, или на то, что он является каталогом. Файлы, в зависимости от атрибута, могут быть скрытыми, архивными, системными, только для чтения.

Команды работы с файлами

Команда COPY

Копирует в заданное место один или более файлов. Данную команду можно также использовать для комбинирования файлов. При копировании более одного файла MS-DOS выводит на экран имя каждого копируемого файла.

COPY [/Y /-Y][/A /B] источник [/A /B] [+ источник

[/A /B] [+...]][приемник [/A /B]] [/V]

Параметр "источник" задает расположение и имя файла или набора файлов, которые вы хотите копировать. Источник может содержать буквенную метку диска и двоеточие, имя каталога, имя файла или их сочетание. Параметр "приемник" задает расположение и имя файла или набора файлов, в которые вы хотите выполнить копирование. Приемник задается аналогично источнику.

Параметр /Y указывает, что вы хотите использовать команду COPY для замены существующих файлов без запроса на подтверждение. По умолчанию, если в качестве целевого файла задается существующий файл, COPY будет запрашивать, хотите ли вы затереть существующий файл (в предыдущих версиях MS-DOS это происходило без запроса). При использовании команды COPY в командных файлах она будет вести себя как в предыдущих версиях. Указание данного параметра переопределяет все назначения по умолчанию и текущую установку переменной операционной среды COPYCMD.

Параметр /-Y показывает, что вы хотите, чтобы команда COPY при замене существующего файла выводила запрос на подтверждение. Указание данного параметра переопределяет все назначения по умолчанию и текущую установку переменной операционной среды COPYCMD.

Параметр /A указывает текстовый файл ASCII. В файле ASCII для указания конца файла можно использовать символ конца файла (CTRL+Z). При комбинировании файлов COPY по умолчанию интерпретирует текстовые файлы как файлы ASCII. Когда /A предшествует списку имен файлов в командной строке, он применяется ко всем файлам, имена которые следуют за /A, пока COPY не обнаруживает параметр /B (в этом случае /B применяется ко всем файлам, имена которых предшествуют параметру /B). Когда параметр /A следует за именем файла, он применяется ко всем файлам, имена которых предшествуют параметру /A, и ко всем файлам, имена которых следуют за /A, пока COPY не обнаруживает параметр /B (в этом случае /B применяется ко всем файлам, имена которых предшествуют параметру /B).

Параметр /B указывает двоичный файл. Он задает, что интерпретатор команд должен считывать число байт, заданных размером файла в каталоге. Параметр /B - используется по умолчанию (если COPY не применяется для комбинирования файлов). Когда /B предшествует списку имен файлов в командной строке, он применяется ко всем файлам, имена которых следуют за /B, пока COPY не обнаруживает параметр /A (в этом случае /A применяется ко всем файлам, имена которых предшествуют параметру /A). Когда параметр /B следует за именем файла, он применяется ко всем файлам, имена которых предшествуют параметру /B, и ко всем файлам, имена которых следуют за /B, пока COPY не обнаруживает параметр /A (в этом случае /A применяется ко всем файлам, имена которых предшествуют параметру /A).

/V проверяет корректность записи новых файлов. О копировании каталогов и подкаталогов подробнее рассказывается в описании команды XCOPY.

Копирование на устройства и с устройств

В источнике или приемнике вы можете указывать имя устройства. При копировании на устройство используйте параметр /B. Когда приемником является устройство (например, COM1 или LPT2), параметр /B приводит к тому, что MS-DOS копирует данные на устройство в двоичном режиме, в котором все символы, включая специальные (такие как CTRL+C, CTRL+S, CTRL+Z, и возврат каретки) копируются на устройство как данные. Отсутствие /B вызывает копирование данных на устройство в режиме ASCII. При этом перечисленные выше специальные символы вызывают при копировании специальные действия.

Если вы не задаете целевого файла, то MS-DOS создает копию с тем же именем, датой и временем создания, что и исходный файл, помещая новую копию в текущий каталог на текущем диске. Если исходный файл находится на текущем диске и в текущем каталоге, а целевой диск и файл не задаются, то команда COPY останавливается, и MS-DOS выводит сообщение:

File cannot be copied onto itself

0 File(s) copied

(Файл невозможно скопировать сам в себя, скопировано 0 файлов.)

Если MS-DOS не может проверить операцию записи, то она выводит сообщение об ошибке. Кроме того, параметр /V замедляет выполнение команды, поскольку MS-DOS должна проверять каждый записываемый на диск сектор.

Если MS-DOS не может проверить корректность операции записи, то на экран выводится сообщение об ошибке. Хотя при работе с командой COPY ошибки происходят редко, параметр /V позволяет вам проверить корректность записи важных данных. Однако этот параметр замедляет выполнение команды COPY поскольку MS-DOS должна проверить каждый записываемый на диск сектор.

Действие параметров /A или /B зависит от позиции в командной строке. Если они следуют за именем исходного файла, то COPY работает следующим образом. /A приводит к интерпретации файла как файла ASCII (текстовый файл) и копированию данных, предшествующих первому символу конца файла. COPY не копирует символ конца файла и остаток файла. Параметр /B приводит к копированию всего файла, включая символ конца файла.

Когда параметр /A или /B следует за именем целевого файла, COPY выполняет следующие действия. При задании /A в качестве последнего символа файла добавляется символ конца файла. Если указано /B, то символ конца файла не добавляется.

Если вы задаете более одного исходного файла, разделяя их символом +, то COPY комбинирует файлы, создавая один новый файл. При использовании в качестве исходных файлов трафаретных символов и задании в качестве целевого файла единственного имени, COPY комбинирует все файлы, имена которых соответствуют трафарету источника, и создает один файл с именем, заданным в качестве имени файла-приемника.

В любом случае COPY при отсутствии параметра /B предлагает комбинированный список файлов ASCII (не комбинируйте нетекстовые файлы без параметра /B, поскольку это может привести к их усечению).

Если имя целевого файла совпадает с именем одного из копируемых файлов (кроме первого), то исходное содержимое целевого файла теряется. Приэтом COPY выводитследующеесообщение:

Content of destination lost before copy

(Перед копированием содержимое приемника теряется)

Если вы хотите присвоить файлу текущие дату и время, не модифицируя его, то задайте команду в следующем формате (запятые указывают на пропуск параметра приемника):

copy /b source+,,

где source - исходный файл. Чтобы скопировать все файлы в подкаталогах, следует использовать команду XCOPY.

COPY не копирует файлы нулевой длины: такие файлы удаляются. Для копирования таких файлов используйте XCOPY.

Приведем некоторые примеры. Следующая команда копирует файл и обеспечивает включение в него символа конца файла:

copy data1.doc data2.doc /a

Чтобы скопировать несколько файлов в один, перечислите в источнике любое число файлов (разделив их плюсом) и задайте имя результирующего файла:

copy mon.txt + tue.txt + wen.txt tree.txt

При этом файлы текущего диска и каталога mon.txt, tue.txt и wen.txt объединяются и помещаются в файл tree.txt (также в текущем каталоге). Целевой файл будет иметь текущую дату и время. Если опустить имя этого файла, MS-DOS использует в качестве приемника первый файл из списка.

Команда copy *.doc total.doc комбинирует все файлы в текущем каталоге в один файл total.doc. Если вы хотите скомбинировать несколько двоичных файлов, укажите параметр /B, например:

copy /b *.exe sup.exe

Это предотвращает интерпретацию CTRL+Z как конца файла (правда, такая команда не даст в результате выполняемого файла).

Следующая команда копирует то, что вы набираете с клавиатуры, в файл protoc.dat:

copycon protoc.dat

Для завершения ввода нажмите CTRL+Z.

Команда MOVE

Перемещает один или более файлов в новое место. Используется также для переименования каталогов.

MOVE [/Y /-Y][диск:][маршрут]имя_файла[,[диск:][маршрут]

имя_файла[...]] приемник

Параметр [диск:][маршрут]имя_файла задает расположение и имя перемещаемого файла или файлов. "Приемник" задает новое расположение файла или новое имя каталога и может содержать буквенную метку диска и двоеточие, имя каталога или их комбинацию. Если перемещается только один файл, вы можете задать также имя файла (если хотите его переименовать).

Параметр /Y указывает, что команда MOVE должна заменять существующий файл (файлы), не выводя запроса на подтверждение. По умолчанию, если в качестве целевого файла (приемника) задан существующий файл, toreplaceexistingfile(s) without MOVE будет запрашивать у вас, хотите ли вы затереть этот файл. (В предыдущих версиях MS-DOS файл просто затирался.) Если команда MOVE используется в командном файле, то запрос не выводится. Указания этого параметра отменяет все назначения по умолчанию, заданные в переменной операционной среды COPYCMD.

Параметр /-Y указывает, что команда MOVE при замене существующего файла должна выводить запрос на подтверждение. Указания этого параметра отменяет все назначения по умолчанию, заданные в переменной операционной среды COPYCMD.

При перемещении нескольких файлов приемником должен быть каталог. При указании имени файла в случае перемещения нескольких файлов выводится сообщение:

Cannot move multiple files to a single file

(Несколько файлов нельзя переместить в один)

С помощью MOVE можно переименовать каталог. Задайте в качестве перемещаемого файла старое имя каталога, а в качестве приемника - новое имя, например, move c:\new c:\old. Вы можете переименовать каталог, но не переместить его в новое место в дереве каталогов.

При успешном перемещении заданного файла или файлов MOVE возвращает значение ERRORLEVEL = 0. В случае ошибки при перемещении ERRORLEVEL = 1.

Команда RENAME (REN)

Изменяет имена заданных файлов (файла). Не допускается применять команду REN для переименования файлов с указанием другого диска или для перемещения файлов в другой каталог (см. команду MOVE).

RENAME [диск:][маршрут]имя_файла1 имя_файла2

REN [диск:][маршрут]имя_файла1 имя_файла2

Параметр [диск:][маршрут]имя_файла1 задает расположение файла или набора файлов, которые нужно переименовать. Параметр "имя_файла2" задает новое имя файла (или новые имена файлов при использовании трафаретных символов). Новый диск и маршрут вы указать не можете.

Предположим, вы хотите переименовать все файлы в текущем каталоге с расширением.rpt в файлы с расширением.dat. Для этого дайте команду ren *.rpt *.dat. Чтобы переименовать на диске A: файл PAS8 в CHAP8, введите команду ren a:pas8 chap8.

В любом параметре имя_файла вы можете использовать символы ? и *. При указании в параметре имя_файла2 представленные ими символы будут идентичны соответствующим символам в параметре "имя_файла1". Если файл "имя_файла2" уже существует, REN работать не будет, и выводится сообщение:

Duplicate file name or file not found

(Имя файла дублируется, или файл не найден)

Команда DEL (Erase)

Удаляет заданные файлы.