План

• Введение 2
• 1. Дисковая Операционная Система (DOS) 4
• 2. Версии MS-DOS 7
• 2.1 Основные компоненты 8
• 2.2 Файловая система 11
• 2.3 Процесс загрузки 18
• 2.4 Пользовательский интерфейс 21
• 2.5 Обзор команд 26
• 3. Операционная система Microsoft Windows 95 28
• 4. Требования к аппаратной части 29
• 5. Возможности операционной системы Windows 95 31
• 6. Графический пользовательский интерфейс 33
• 7. Операционная система Microsoft Windows XP 39
• 8. Требования к аппаратной части 42
• Список используемой литературы 43

Введение

Персональные компьютеры (ПК) становятся полезными только при наличии прикладных программ, решающих задачи пользователя. Однако уже давно (из опыта применения больших ЭВМ) было известно, что существует множество однотипных и относительно простых задач, которые встречаются практически в каждой прикладной программе. Таковы, например, задачи ввода-вывода информации, работы с ее хранилищами на магнитных дисках - файлами, управления работой многих внешних (периферийных) устройств и т.д. Было бы крайне неразумно и непрактично решать такие задачи при создании каждой из прикладных программ, число которых для IBM-совместимых ПК составляет десятки тысяч. Современный ПК для решения таких задач содержит три уровня программного обеспечения. Низший - это программа начальной установки конфигурации ПК Setup и базовая система ввода-вывода BIOS, которая является программным обеспечением, хранящимся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) ПК. BIOS выполняет функции управления вводом-выводом и хранит таблицу адресов прерываний ПК. Прерыванием называется остановка ПК при возникновении определенного события. Прерывания имеют последовательные номера и с ними связана таблица (вектор) прерываний, хранящаяся в начале адресного пространства оперативного запоминающего устройства - ОЗУ. Таблица - это просто набор адресов, каждый из которых указывает на место в ОЗУ подпрограммы, ведущей обработку прерываний. Средний уровень - операционные системы OS, в основном и решающие указанные задачи под управлением прикладных программ. Можно сказать, что операционные системы являются связывающим звеном между самим компьютером и его "железом" (HardWare) и прикладными программами, образующими высший уровень программного обеспечения. Своим названием "операционные системы" они обязаны своему функциональному назначению - выполнению основных операций по управлению всеми важнейшими ресурсами компьютера. OS широко используют механизм прерывания.

Операционных систем великое множество - например MS-DOS, PC-DOS, DR-DOS, Windows 3.1/3.11, Windows NT, PS/2, UNIX и т.д. Поскольку желателен выбор и установка на ПК различных операционных систем (порознь, а иногда и одновременно), то большинство из них являются дисковыми операционными системами (DOS) - это значит, что они хранятся на гибких магнитных дисках в виде определенного набора файлов. Операционные системы вместе с прикладными программами образуют сменное программное обеспечение - SoftWare.

1. Дисковая операционная система (Dos)

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

Операционная система -- это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера -- это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

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

Загрузчик операционной системы -- это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операцион ной системой DOS. Функция этой программы заключается в считыва нии в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

Па жестком диске (винчестере) загрузчик операционной системы состоит из двух частей. Это связано с тем, что жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает,с какого из разделов жесткого диска следует продолжить загрузи Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздел она считывает в память модули DOS и передает им управление.

Дисковые файлы 10.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться по-другому, например IВМВ.СОМ и IBMDOS.COM для PC DO; URBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS, -- названия меняются в зaвисимости от версии операционной системы). Они загружаются в пaмять загрузчиком операционной системы и остаются в памяти компь тера постоянно. Файл I0.SYS представляет собой дополнение к базoвой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файл! COMMAND.СОМ на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Type, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называютс внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает eй управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к вы полнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS -- это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматированние дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств -- это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файл CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

2. Версии MS-DOS

С момента создания первых моделей компьютеров IBM PC они оснащались операционной системой MS-DOS. Однако, в связи с естественным процессом усовершенствования аппаратного обеспечения (с 1981 г. уже сменилось пять поколений базовых микропроцессорных наборов) происходит усовершенствование ОС, что отражается выпуском новых версий MS-DOS. Важно то, что, несмотря на обилие версий, сохраняется определенная преемственность и совместимость сверху вниз созданных под управлением различных версий MS-DOS программ. Это значит, что программы, созданные под управлением младшей версии MS-DOS, полностью сохранят свою работоспособность при выполнении их под управлением более старшей версии MS-DOS.

К настоящему времени известны MS-DOS следующих версий: 1.00, 1.05, 1.10, 2.00, 2.10, 3.00, 3.10, 3,30, 4.00, 4.01, 5.00, 5.02, 6.00, 6.22. Среди них можно отметить MS-DOS 2.00, в которой практически были заложены все основные концепции, которые в последующих версиях только развивались. MS-DOS 3.30 стала своего рода стандартом, поскольку в ней реализованы многие полезные усовершенствования, но в то же время она способна эффективно работать на всех моделях персональных компьютеров, вплоть до самых младших моделей (IBM PC/XT). В последнее время для компьютеров серий 80386, 80486 получила наибольшее распространение MS-DOS 6.22. Она обладает целым рядом особенностей, среди которых можно отметить то, что она обеспечивает более эффективную работу только на старших моделях компьютеров (80386, 80486), поскольку базируется на особенностях их аппаратного обеспечения. Одна из версий - MS-DOS 5.02 - выпущена в русскоязычном варианте: все системные сообщения и встроенная справочная система сделаны на русском языке, что значительно облегчает освоение ее начинающими пользователями. Кроме того, в ее состав введена новая кодовая страница для стран СНГ (номер 866), обеспечивающая штатными средствами MS-DOS работу с кириллическим алфавитом для устройств текстового ввода/вывода, для чего в других ОС приходится использовать внешние драйверы ("русификаторы"), что иногда приводит к нежелательным побочным эффектам.

2.1 Основные компоненты

В Табл. 2.2 приведены характеристики основных компонент MS-DOS.

Табл. 2.2. Основные компоненты MS-DOS

Сокращенное обозначение	Наименование	Место размещения
BIOS	Базовая система ввода/ввода	ПЗУ на материнской плате компьютера
SB (System bootstrap)	Системный загрузчик	Первый сектор нулевой дорожки диска
MP BIOS	Модуль расширения BIOS	Файл IO.SYS	В начальных кластерах системного диска
BM DOS	Базовый модуль MS-DOS	Файл MSDOS.SYS
КП	Коммандный процессор (интерпретатор команд)	Файл COMMAND.COM	Обычно в корневом каталоге системного диска
-	Внешние драйверы	Обычные файлы	В любом каталоге на любом диске
-	Внешние команды (утилиты)

Базовая система ввода/вывода (BIOS), находящаяся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве), фактически является встроенной в аппаратное обеспечение компьютера. MS-DOS устроена таким образом, что вся аппаратно-зависимая часть операционной системы поставляется в виде BIOS вместе с компьютером (ПЗУ размещено на материнской плате) и полностью учитывает все особенности конкретной модели компьютера, его модификации и конфигурации. Остальная часть ОС, поставляемая в виде некоторой версии MS-DOS и загружаемая в память компьютера каждый раз после включения питания, фактически взаимодействует с аппаратурой через BIOS, при этом правила взаимодействия с BIOS жестко стандартизованы и практически не зависят от особенностей аппаратуры.

BIOS содержит:

- драйверы стандартных внешних устройств (внутренние драйверы);

- тестовые программы для проверки работоспособности основных компонент оборудования;

- программу первичной загрузки;

- интерпретатор Basic'а (ROM-Basic).

Внутренние драйверы являются промежуточным звеном между внешними устройствами и обращающимися к ним программами. Они играют примерно ту же роль, что и адаптеры внешних устройств в аппаратном обеспечении.

Программа начальной загрузки не привязана к конкретной ОС, так как обеспечивает загрузку только системного загрузчика SB, а он, по принятому соглашению, всегда размещен в первом секторе системного диска.

Доступ к средствам BIOS осуществляется в основном через систему прерываний микропроцессора, для чего зарезервированы прерывания с номерами (шестнадцатеричными) 00H - 1FH (так называемые прерывания нижнего уровня).

Системный загрузчик SB является вторичным загрузчиком, который участвует в загрузке MS-DOS. Это очень короткая (не более 512 байт) программа, которая при форматировании дисков (и жестких и гибких) всегда записывается в первый сектор на нулевой дорожке. После загрузки в память и запуска SB выполняет одну единственную задачу - загружает с системного диска в память основные модули MS-DOS (IO.SYS и MSDOS.SYS) и передает им управление.

При этом SB всегдаосуществляет загрузку модулей IO.SYS и MSDOS.SYS в предположении, что они размещены в начальных кластерах корневого каталога системного диска. Если этих модулей на своем месте не окажется, то будет выдано сообщение об ошибке. По этой причине, диск, который планируется в дальнейшем использоваться как системный, должен быть оснащен системными модулями IO.SYS и MSDOS.SYS либо в процедуре форматирования, либо применением специальной команды SYS сразу после форматирования до записи на диск других файлов.

Модуль расширения BIOS (MP BIOS) является надстройкой (аппаратно-независимой) над BIOS. В его функции входят:

- организация интерфейса с BIOS;

- логическая замена драйверов, хранящихся в BIOS;

- подключение (если требуется) новых внутренних или внешних драйверов (специфицированных в файле CONFIG.SYS).

Базовый модуль DOS (BM DOS) - это центральный компонент MS-DOS, реализующий основные высокоуровневые функции по управлению всеми ресурсами компьютера. Доступ к средствам BM DOS осуществляется с помощью прерываний ("высокого уровня") с векторами 20H - 22H, 25H - 3FH. Особую роль играет прерывание 21H, по которому доступны 57H сервисных функций DOS, которые являются основой программного интерфейса MS-DOS.

Командный процессор (КП) находится в обычном дисковом файле COMMAND.COM и обеспечивает при его запуске пользовательский интерфейс, для чего выполняет следующие функции:

- воспринимает и интерпретирует команды MS-DOS, вводимые пользователем с клавиатуры в командную строку;

- выполняет часть команд, называемых внутренними;

- обрабатывает прерывания 22H ("завершение задачи"), 23H ("реакция на нажатие клавиш [Ctrl-Break]) и 24H ("реакция на критическую ошибку"), дополняя BM DOS.

Внешние драйверы - это специальные программы, предназначенные для управления внешними устройствами и хранящиеся в обычных файлах. Внешние драйверы дополняют систему ввода/вывода MS-DOS (т.е. MP BIOS и BIOS). Подключение внешних драйверов осуществляется во время загрузки MS-DOS, для чего в служебном файле CONFIG.SYS должны быть помещены специальные команды.

2.2 Файловая система

Файлом называется совокупность (набор) данных, размещенных на внешнем носителе (магнитном диске, ленте и т.п.), к которому можно обращаться посредством имени. В строгом смысле правильнее было бы сказать, что файл - это место (поименованное) для хранения данных, а не сам набор данных, но в большинстве случаев это различие не существенно.

Под файловой системой понимают функциональную часть ОС, обеспечивающую выполнение таких операций над файлами, как создание, удаление, запись и считывание. Файловая система MS-DOS поддерживает символические имена файлов и древовидную структуру каталогов.

Имена файлов

Каждый файл имеет имя, которое состоит из двух частей: имени и расширения. В имени файла может быть от 1 до 8 символов. Расширение может отсутствовать, а если оно есть, то начинается с точки, за которой следуют от 1 до 3 символов. В качестве символов в имени и в расширении могут использоваться:

- латинские буквы от A до Z;

- цифры от 1 до 9;

- специальные символы из следующего набора:

!, @, #, $, %, ^, &, -, _, ~, ', {, }.

При вводе имени файла можно использовать как большие, так и малые буквы, но следует иметь в виду, что при исполнении они MS-DOS не различаются. Так, например, следующие имена будут рассматриваться MS-DOS как имя одного и того же файла:

autoexec.bat

AUTOEXEC.BAT

AutoExec.Bat.

Зарезервированные расширения

В общем случае расширение файла может быть любым, то есть MS-DOS при выполнении таких операций как создание, удаление, переименование, чтение, запись файлов расширение (если оно есть) рассматривается просто как продолжении имени. И только в том случае, когда файл (а вернее его содержимое) передается MS-DOS для загрузки и исполнения, то перед этим вначале анализируется расширение имени файла. Если в качестве расширения стоит .com, .exe или .bat, то файл считается исполняемым и будет загружен в память и запущен. Причем, файлы с расширениями .com и .exe интерпретируются как программы в машинных (двоичных) кодах (только в различных форматах), а с расширением .bat - как командный (пакетный) файл, содержащий команды MS-DOS в виде текстовых строк.

При запуске исполняемого файла можно указывать только его имя (без расширения); при этом система сама будет разыскивать в текущем каталоге (и в каталогах из маршрута поиска, задаваемого командой PATH) файл с таким же именем и с расширением .com, .exe или .bat. Если такой файл найдется, то он будет запущен. Однако, если в области поиска окажутся несколько исполняемых файлов с одинаковыми именами, но с разными расширениями, то приоритет будет отдан в следующем порядке: .com, .exe, .bat. Например, если имеются файлы PROBLEM.BAT и PROBLEM.COM, то набор в командной строке имени PROBLEM для запуска, приведет к тому, что будет запущен файл PROBLEM.COM.

Зарезервированные имена файлов

Некоторые имена файлов зарезервированы в качестве логических имен устройств и поэтому запрещены для использования в качестве имен файлов:

AUX - дополнительное устройство, подключенное к асинхронному (параллельному) порту;

COM1 ... COM3 - устройства, подключенные к адаптерам (с 1 по 3) последовательного интерфейса;

LPT1 ... LPT3 - устройства, подключенные к адаптерам (с 1 по 3) параллельного интерфейса;

CON - (консоль) при вводе клавиатура, при выводе экран дисплея;

PRN - принтер;

NUL - пустое (фиктивное) устройство; может использоваться при отладке программ, а также для проверки читаемости какого-либо файла путем копирования его в это устройство;

CLOCK$ - часы (для компьютеров класса AT и старше).

Логическое имя устройства можно использовать почти всегда там, где синтаксически должно стоять имя файла (в операциях чтения/записи).

Каталоги и их имена

Каталог (директория) - это специальный файл, в котором регистрируются другие файлы, которые считаются входящими в каталог. Каталогу присваивается имя. Правила составления имен каталогов такие же, как и для имен файлов, с той лишь разницей, что расширение не имеет какого-либо выделенного смыслового значения, поэтому можно считать, что имя каталога может содержать до 11 символов (однако точка в качестве разделителя должна набираться при вводе полного имени). Каждый каталог может, кроме файлов, содержать один или несколько подкаталогов. В результате на диске может быть организована разветвленная файловая структура в виде дерева каталогов. На каждом диске имеется один единственный каталог, который называется корневым и он не может быть подкаталогом никакого другого каталога. Корневой каталог не имеет имени, но в этом и нет необходимости, поскольку на диске не может быть двух корневых каталогов. Корневой каталог автоматически создается при форматировании диска и в последствии не может быть удален. Все остальные каталоги создаются (и при этом им присваивается имя) с помощью специальной команды MD, либо в качестве побочного продукта при выполнении некоторых других команд MS-DOS.

Текущее устройство и текущий каталог

Для удобства работы с разветвленной файловой структурой в MS-DOS используется механизм текущего (default) устройства и каталогов. Для понимания этого механизма можно представить себе, (Рис. 2.4.) что в системе имеются специальные ячейки, в которых хранятся имена текущего устройства и текущих каталогов: одна ячейка для имени текущего устройства и столько ячеек для имен текущих каталогов, сколько имеется в системе активных (действующих) устройств. После загрузки системы в качестве текущего устройства задается системное устройство, с которого произведена загрузка MS-DOS (обычно это либо дисковод A:, либо дисковод C:), а в качестве текущих каталогов для всех устройств назначаются корневые каталоги. Затем, в процессе работы под управлением MS-DOS, текущее устройство и текущие каталоги могут быть изменены с помощью специальных команд (команд смены текущего устройства и команды CD смены текущего каталога).

Рис. 2.4. Ячейки для хранения имен текущего устройства и текущих каталогов

Рабочим каталогом называется текущий каталог на текущем устройстве. Важно четко различать рабочий и текущие каталоги. Во-первых, рабочий каталог всегда один, а текущих столько, сколько имеется устройств. Во-вторых, смена текущего каталога не всегда приводит к смене рабочего каталога. Например, пусть текущее устройство A:, а текущий каталог на устройстве A: есть \DATA. Это означает, что каталог A:\DATA является рабочим. Если теперь задать команду CD C:\BAS, то текущем на устройстве C: станет каталог \BAS, однако рабочий каталог останется прежним, так как текущим устройством по прежнему является A:.

Указание пути к файлу

Путь (к файлу) - это последовательность из имен каталогов, разделенных символом "\" (обратный слэш), задающих маршрут к тому каталогу, в котором находится нужный файл.

Путь к файлу может указываться абсолютно и относительно. При абсолютном указании пути он перечисляется полностью, то есть начиная с корневого каталога и заканчивая каталогом, в котором находится файл. Признаком абсолютного задания пути является то, что первым символом в описании маршрута стоит знак "\", который в первой позиции маршрута трактуется как "корневой каталог". Примерами абсолютных путей являются:

\STUDENTS\FEP\DH,

\STUDENTS\E42\MNK.

При относительном указании пути в качестве начальной точки отсчета маршрута принимается текущий каталог. Синтаксически это задается отсутствием символа "\" в первой позиции слева. В этом случае, кроме имен каталогов и разделителя "\", описание пути может дополнительно содержать знаки:

. (одна точка) - "этот каталог" (то есть ссылка из некоторого каталога на самого себя);

.. (две точки) - "надкаталог" (родительский каталог) для данного каталога.

Фактическое значение относительно заданного пути зависит от установленного на момент исполнения текущего каталога и от сложившейся к тому времени структуры вложенности каталогов.

Рассмотрим пример. Пусть имеется диск с файловой структурой, фрагмент которой приведен на Рис. 2.5. Пусть текущим является каталог \STUDENTS\E42\GAS, и требуется специфицировать путь к файлу lab1.txt. Возможны несколько вариантов:

\DOC\lab1.txt - абсолютное задание;

..\..\..\DOC\lab1.txt - относительное задание.

Рис. 2.5. Фрагмент дерева каталогов

Для спецификации файла prog1.bas в этой же ситуации следует указать пути:

\STUDENTS\E42\GAS\prog1.bas - абсолютное задание;

prog1.bas - относительное задание.

Теперь, если изменить текущий каталог на \DOC, то абсолютное задание от этого не изменится, а для того, чтобы относительное задание было правильным, пути для тех же файлов должны иметь вид (относительное задание):

lab1.txt ;

..\STUDENTS\E42\GAS\prog1.bas .

Полное имя (маршрут) файла

Полное имя файла имеет следующий формат (необязательные компоненты помещены в квадратные скобки, пробелы между компонентами пути недопустимы):

[устройство:][путь\]имя_файла[.расширение] .

Полное имя файла однозначно специфицирует файл. При отсутствии какого-либо из компонентов полного пути руководствуются следующими принятыми в MS-DOS соглашениями:

- если не указано "устройство", то на его место подставляется имя текущего устройства;

- если не указан "путь", то на его место подставляется имя (вместе с путем к нему) текущего каталога на указанном (или текущем) устройстве;

- расширение (если оно есть) допускается не указывать только в заранее оговоренных случаях; для MS-DOS единственным таким случаем является запуск исполняемого файла (с расширениями .com, .exe, .bat); дополнительные соглашения такого рода могут быть при работе с какой-нибудь программой (например, интерпретатор QBASIC позволяет не указывать расширение .BAS для файлов с исходными текстами), однако реакция на это полностью определяется такой программой (обычно вместо отсутствующего расширения принудительно добавляется расширение, принятое по умолчанию).

2.3 Процесс загрузки

Следует напомнить, что операционная система - это программа(или набор программ), которая будет работать (действовать) только тогда, когда она будет записана (загружена) в память компьютера и запущена путем передачи ей управления. Кроме того, в память предварительно должны быть помещены все необходимые исходные данные. Этот процесс называется начальной загрузкой ОС. Чтобы выполнить начальную загрузку нужен первоначальный толчок (событие, команда) и некоторые средства (программные или аппаратные) для реализации самого процесса. В IBM_совместимых персональных компьютерах принято, что в качестве команды для запуска процесса начальной загрузки может выступать одно из следующих событий

- включение питания;

- нажатие специальной кнопки "RESET" (сброс) (имеется не на всех моделях компьютеров);

- одновременное нажатие на клавиатуре комбинации из трех клавиш: [Ctrl_Alt_Del].

Сам процесс загрузки осуществляется в несколько этапов (Рис. 2.6). В качестве первичного средства используется программа начальной загрузки (ПНЗ), являющаяся частью BIOS, размещенная в ПЗУ и, следовательно, не требующая загрузки самой себя. После включения питания автоматически вначале запитываются все активные внешние устройства, и только после этого системный блок, в котором размещен центральный процессор и память. Процессор после подачи на него питания аппаратно устанавливает в программный счетчик адрес памяти (ПЗУ), по которому находится первая команда ПНЗ, в результате чего начинает исполняться ПНЗ из BIOS'а.

Прежде всего выполняется тестирование оборудования компьютера. В первую очередь проверяется сам факт наличия (правильного подключения) внешних устройств, а затем реакция их на некоторые запросы. Достаточно полному тестированию подвергается оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). При выявлении критических ошибок процесс тестирования прекращается и на экран выдается сообщение, позволяющее идентифицировать характер и место неисправности. В случае благополучного завершения тестирования ПНЗ считывает с системного устройства (из первого сектора нулевой дорожки) системный загрузчик SB и помещает его в память

Системным устройством будет считаться дисковод A: (а это всегда накопитель на гибком магнитном диске) если в него вставлена системная дискета или дисковод C: (это всегда накопитель на жестком магнитном диске - "Винчестер"), если дисковод A: отсутствует или в нем нет дискеты. Следует обратить внимание на то, что ПНЗ не будет даже пытаться делать загрузку с устройства C:, если в устройство A: вставлена несистемная дискета.

На этом ПНЗ прекращает свою работу и передает управление системному загрузчику SB. SB проверяет наличие на системном диске файлов с основными модулями MS-DOS (MP BIOS и BM DOS). В случае их отсутствия выдается сообщение о том, что диск не системный и после замены диска в устройстве (если это устройство A:) может быть сделана повторная попытка найти системные файлы. Если системные файлы имеются на диске, а они всегда должны быть расположены в строго определенном месте - в начале корневого каталога, то оба модуля считываются с диска и загружаются в ОЗУ.

На этом функции SB исчерпываются и управление передается модулю расширения системы ввода-вывода MP BIOS, который выполняет следующие основные операции [1]:

- определяет состояние оборудования и инициализирует (устанавливает в исходное состояние) включенные внешние устройства;



Рис. 2.6. Алгоритм запуска MS-DOS

- осуществляет конфигурирование ОС, загружая системные таблицы и подключая внешние драйверы, при этом используется информация из файла CONFIG.SYS; в случае его отсутствия делаются установки по умолчанию и внешние драйверы не подключаются;

- устанавливаются некоторые векторы прерываний нижнего уровня;

- передает управление в базовый модуль BM DOS.

Дальше процесс загрузки идет под управлением BM DOS, который делает следующее:

- инициализирует свои внутренние таблицы;

- инициализирует векторы обрабатываемых им прерываний верхнего

уровня;

- загружает из файла COMMAND.COM командный процессор (КП) и далее передает ему управление.

Дальнейший процесс задет КП, который при первом запуске выполняет следующее:

- инициализирует векторы трех прерываний, которые он обрабатывает (22H - 24H);

- считывает и исполняет командный файл AUTOEXEC.BAT, если он имеется.

После этого КП переходит к циклу ожидания и исполнения команд, вводимых пользователем в командную строку с клавиатуры. Дальнейшие события определяются теми командами, которые будут введены пользователем. Следует обратить внимание на то, что загрузка MS-DOS при включении питания системного блока и при нажатии кнопки RESET происходит одинаково, а нажатие комбинации [Ctrl-Alt-Del] приводит к загрузке, минуя этап тестирования ("горячий рестарт"), что обычно требует значительно меньшего времени.

2.4 Пользовательский интерфейс

Взаимодействие пользователя с MS-DOS осуществляется посредством клавиатуры (ввод команд) и экрана дисплея (вывод сообщений). С помощью клавиатуры могут быть введены команды двух типов: асинхронные и синхронные (Рис. 2.7).



Рис. 2.7. Классификация команд MS-DOS

Асинхронные команды (команды_функции) задаются нажатием специальных клавиш или их комбинациями (из двух или трех). Базовый набор команд_функций (он может модифицироваться в различных версиях MS-DOS) приведен в Табл. 2.3и Табл. 2.4. Асинхронные команды вводятся в произвольные моменты и выполняются асинхронно (т.е. независимо во времени) по отношению к процессу выполнения синхронных команд, исполняемых под управлением командного процессора (КП). Для реализации асинхронных команд задействована система прерываний компьютера (аппаратная часть) и клавиатурный драйвер (программная часть), осуществляющий обработку прерываний от клавиатуры. Обычно используется штатный клавиатурный драйвер из BIOS, если в момент загрузки MS-DOS не подключается внешний драйвер клавиатуры. Следует иметь ввиду, что если в процессе работы компьютера загружаются резидентные программы, перехватывающие прерывания от клавиатуры и сами обрабатывающие их, то некоторые (а иногда и все) клавиши (или их комбинации) могут иметь другой смысл или не действовать вовсе. Например, если активна оболочка Norton Commander, то из приведенных в Табл. 2.4 команд_функций MS-DOS остаются в силе только клавиши [Enter], [Esc] и [BS], при этом вместо "подавленных" команд_функций MS-DOS для работы с буфером командной строки Norton Commander предоставляет свои более мощные команды.

Специальные команды-функции MS-DOS (Табл. 2.3) обычно "подавляются" другими программами гораздо реже функций редактирования буфера командной строки отчасти потому, что это несколько сложнее сделать, а отчасти оттого, что закрепленные за ними комбинации клавиш крайне редко используются для других целей. Во всяком случае в своих программах следует избегать применения специальных клавиш для других целей без особой на то необходимости.

Синхронные команды вводятся и обрабатываются согласованно с работой КП, реализованного в файле COMMAND.COM. При этом четко различаются фазы ввода команды и ее исполнения. Причем, команда может быть введена только тогда, когда КП готов сделать это. Признаком такой готовности является вывод на экран дисплея системной подсказки (prompt), которая обычно включает в себя имя текущего устройства и текущего каталога (что может быть изменено специальной командой PROMPT) и заканчивается символом ">", который означает "приглашение к вводу командной строки". После этого нажатие алфавитно_цифровых клавиш клавиатуры будет приводить к вводу этих символов в командную строку, что тут же отображается на экране дисплея. Эту строку можно редактировать (см. команды-функции в Табл. 2.4) и только после нажатия клавиши [Enter] строка будет интерпретироваться КП как команда и затем исполняться. Для облегчения ввода команды имеется буфер командной строки (БКС), в котором запоминается последняя исполненная команда. С помощью команд-функций строку из БКС можно использовать целиком или по частям при наборе следующей команды, что в случае длинных команд позволяет существенно сократить время и уменьшить вероятность ошибок.

Общий цикл диалога между пользователем и MS-DOS при использовании синхронных команд показан на Рис. 2.8. Командная строка имеет жесткий формат (синтаксис) и включает в себя следующие элементы:

> имя команды [параметры] [ключи (опции или модификаторы)].

Рис. 2.8. Цикл ожидания и исполнения команды в командной строке MS_DOS

Табл. 2.4. Команды_функции MS_DOS для редактирования командной строки на экране (КСЭ) и буфера командной строки (БКС)

Клавиши для запусков	Содержание
[Ins]	(Insert = вставить). Включение - выключение режима вставки символов в БКС
[Del]	(Delete = удалить). Удаляется первый символ в БКС, остальные сдвигаются влево на одну позицию
[F1]	По каждому нажатию выводится в КСЭ по одному символу из БКС
[F2][символ]	Выводит из БКС в КСЭ подстроку, первым символом которого является первый символ БКС, а последним - символ, стоящий на одну позицию влево от "символа" параметра команды [F2].
[F3]	На экран выводится содержимое всего БКС.
[F4][символ]	Стирает из БКС подстроку, первым символом которой является первый символ БКС, а последний - "символ" параметр команды [F4].
[F5]	Записывает КСЭ в БКС без ее исполнения
[Enter] или [Ctrl-M]	(Исполнение). Вызывает исполнение введенной КСЭ и запись ее в БКС. Завершает набор любой команды.
[Esc] или [Ctrl-[]	Сброс (аннулирование) КСЭ. БКС не изменяется.
[Line Feed] или [Ctrl-J]	Продолжение ввода КСЭ на следующей строке экрана.
[BS] ([_])или [Ctrl-H]	(Забой). Стирание последнего введенного в КСЭ символа.

Все элементы являются строками символов. В квадратных скобках показаны необязательные элементы (могут отсутствовать). Необходимо обратить внимание на то, что в качестве разделителя синтаксических элементов командной строки используется пробел, поэтому при вводе следует обращаться с ним осторожно: никакой из элементов не должен содержать пробелы внутри себя.

Имя команды - это первый элемент (символьная строка) командной строки после знака ">". Параметры (если есть) отделяются от имени команды и друг от друга пробелами. Формат некоторых команд позволяет использовать для указания режимов ключи (или опции), которые обычно состоят из символа "/" (прямой слэш) и одного или нескольких символов.

Синхронные команды MS-DOS делятся на два типа: внутренние и внешние. Внутренние (резидентные) команды реализуются непосредственно КП с использованием резидентных системных модулей MP BIOS и BM DOS. Каждая внешняя (транзитная) команда реализуется с помощью исполняемого файла с именем, совпадающим с именем внешней команды и с расширением .com или .exe, который загружается КП в память компьютера и исполняется всякий раз, когда соответствующая команда будет введена в командную строку. В этом отношении (т.е. с точки зрения синтаксиса) внешняя команда не отличается от утилиты или от программы пользователя. Внутренние команды выполняются быстрее, так как не нужно каждый раз перед выполнением загружать исполняемый модуль, однако их набор ограничен размерами системных модулей.

Поэтому в виде внутренних реализованы только самые необходимые и часто используемые команды. Внешние команды, естественно, выполняются несколько медленнее. Степень замедления будет в значительной мере зависеть оттого, какой диск - гибкий или жесткий используется, от скоростных параметров дисковода, памяти и других компонентов компьютера. Тем не менее, концепция внешних команд позволяет безболезненно и практически неограниченно расширять возможности MS-DOS.

Из сказанного следует важный вывод: для внешних команд имя команды совпадает с именем соответствующего исполняемого файла и (необязательного) пути к этому файлу. При этом всякий раз, когда в командной строке будет распознана внешняя команда (т.е. если имя не соответствует никакой внутренней команде), то поиск исполняемого файла будет осуществляться согласно следующим правилам:

- если устройство и путь указаны явно, то исполняемый файл будет искаться только там, где указано (т.е. на указанном устройстве и в указанном каталоге);

- если устройство или путь, либо оба вместе не указаны явно, то вместо них будут использоваться текущее устройство и текущий путь; при отсутствии там соответствующего исполняемого файла его поиски будут продолжены в каталогах, заданных маршрутом поиска в команде PATH;

- если в имени внешней команды расширение явно не указано, то при поиске подходящих исполняемых файлов будут автоматически добавляться расширения .com, .exe или .bat в том порядке приоритета, как они здесь перечислены.

2.5 Обзор команд

MS-DOS содержит значительное число (несколько десятков) команд, и имеется тенденция к дальнейшему увеличению их количества с появлением каждой новой версии. Среди них есть команды, которыми приходится пользоваться довольно часто, а есть такие, которые могут потребоваться лишь в исключительных ситуациях. Кроме того, некоторые функции могут обеспечиваться (с различным уровнем сервиса) разными командами и группа часто используемых команд может зависеть от вкусов и привычек (а также и осведомленности) конкретного пользователя.

Исчерпывающее описание всех команд MS-DOS занимает много места и его можно найти в литературе [1, 3, 4], в руководстве пользователя, поставляемого фирмой-изготовителем вместе с ОС, либо во встроенной справочной системе, реализованной в старших версиях с помощью внешней команды Help. Однако, для ориентировки полезно иметь список команд, сгруппированных по их назначению и выполняемым функциям. Такая классификация приведена в табл. 2.5.

3. Операционная система Microsoft Windows 95

Выпущенная в сентябре 1995 г. операционная система Microsoft Windows 95 стала первой графической операционной системой для компьютерной платформы IBM PC.

Достоинства Windows 95 весьма значительны, что и послужило началом ее триумфального шествия в компьютерном мире. Однако при эксплуатации этой системы было обнаружено много недостатков и, в первую очередь, невысокий уровень надежности работы. Многие из них были устранены в модификации Windows 95, известной как OSR2.

4. Требования к аппаратной части

Персональный компьютер, на который устанавливается операционная система Windows 95, должен иметь:

процессор 80486DX с тактовой частотой 66 МГц или более мощный;

не менее 16 Мбайт оперативной памяти (желательно 32 Мбайта);

жесткий диск с объемом свободного пространства после установки Windows не менее 200 Мбайт (желательно не менее 1 Гбайта);

графический видеомонитор;

устройство чтения компакт-дисков (CD-ROM), так как практически все программные продукты поставляются на компакт- дисках.

Операционная система достаточно просто устанавливается с компакт-диска. Программа установки, запущенная с компакт- диска, сначала проверяет жесткий диск. В случае обнаружения неисправности программа установки предлагает пользователю несколько вариантов действий: игнорировать ошибку, попытаться исправить ее и т.п.

После окончания проверки диска на экране появляется заставка, свидетельствующая о начале установки, которая длится 30 - 60 мин. По мере необходимости при установке операционной системы надо отвечать на вопросы инсталляционной программы. На экране будет отображаться шкала, на которой видно, что происходит в данный момент и сколько времени осталось до окончания процесса установки,

Программа установки Windows имеет несколько сценариев: компактная установка, express-установка, выборочная установка. При компактной установке операционная система Windows будет содержать самые необходимые компоненты. При express- установке создается наиболее типичная конфигурация. При выборочной установке пользователь сам может выбрать из списка компоненты, которые будут устанавливаться.

В комплект поставки Windows 95 входит большое количество стандартных программ, выполняющих всевозможные сервисные и пользовательские функции. Может оказаться, что при заданном сценарии установки не все стандартные программы будут включены в систему. Эта проблема легко решается, так как Windows 95 имеет очень удобный механизм доустановки. Вызвав соответствующую сервисную программу, можно в любой момент изменить конфигурацию операционной системы, убрав лишние компоненты и добавив неустановленные компоненты. Дня выполнения этой операции необходимо иметь установочные дискеты или компакт-диск.

5. Возможности операционной системы Windows 95

Операционная система Windows 95 появилась в результате слияния операционной системы MS DOS и ее графической оболочки Windows 3.1 (3.11). Основными характеристиками Windows 95 являются:

- 32-разрядная архитектура;

- вытесняющая многозадачность и многопоточность,

- графический пользовательский интерфейс;

- подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play;

- использование виртуальной памяти;

- совместимость с ранее созданным программным обеспечением;

- наличие коммуникационных программных средств;

- наличие средств мультимедиа.

Рассмотрим более подробно эти характеристики.

32-разрядная архитектура

Windows 95 - первая 32-разрядная операционная система для компьютеров IBM PC. Она ориентирована на работу 32- разрядных программ, многие ее компоненты являются 32-разрядными.

Большинство программ для операционной системы MS DOS относилось к 16-разрядным программам, которые использовали реальный режим работы микропроцессора. Реальный режим значительно ограничивает возможности программы, так как в этом режиме затруднен доступ в верхние (свыше 1 Мбайта) области памяти. Операционная система MS DOS не имеет средств для поддержки 32-разрядных программ, работающих в защищенном режиме микропроцессора. Чтобы такие программы могли работать в среде MS DOS, требуется дополнительное программное обеспечение, расширяющее функции МS DOS. Возможен также вариант, когда дополнительные функции, обеспечивающие защищенный режим, включаются непосредственно в код программы, увеличивая тем самым ее объем.

Операционная система Windows 95 полностью обеспечивает работу 32-разрядных программ, причем она спроектирована таким образом, что использование 32-разрядньп программ в ее среде является наиболее оптимальным. В среде Windows 16- разрядные программы также успешно функционируют, но они не могут задействовать все ресурсы системы.

Следует отметить, что 32-разрядные программы занимают больше оперативной и дисковой памяти, чем 16-разрядные программы. Однако это компенсируется, во-первых, увеличением скорости работы программ, во-вторых, удешевлением всех видов памяти, в том числе и электронной.

Вытесняющая многозадачность и многопоточность

Операционная система Windows является многозадачной (multitasking - мультизадачной), т.е. она способна "одновременно" выполнять несколько программ. На самом деле один микропроцессор может выполнять инструкции только одной программы. Однако операционная система настолько оперативно реагирует на потребности той или иной программы, что создается впечатление одновременности их работы. Например, в процессе подготовки текста можно параллельно печатать содержимое какого-либо файла и проверять на вирус жесткий диск.

Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей[2, 5]. При кооперативной многозадачности (cooperative multitasking) операционная система не занимается решением проблемы распределения процессорного времени. Распределяют его сами программы. Причем активная программа самостоятельно решает, отдавать ли процессор другой программе. Момент передачи управления здесь зависит от хода выполнения задачи. Таким моментом должен быть системный вызов, т.е. обращение к системе за какой-либо услугой (ввод или вывод на внешнее устройство и пр.). Фоновым задачам выделяется процессорное время при простое приоритетной задачи (ожидание нажатия клавиши и др.). Кооперативная многозадачность была реализована в среде Windows 3.1. В Windows 95 кооперативная многозадачность обеспечивается для 16-раэрядных приложений, так как эти приложения, созданные для Windows 3.1, умеют самостоятельно распределять процессорное время.

При вытесняющей многозадачности (preemptive multitasking) распределением процессорного времени между программами занимается операционная система. Она выделяет каждой задаче фиксированный квант времени процессора. По истечении этого кванта времени система вновь получает управление, чтобы выбрать другую задачу для ее активизации. Если задача обращается к операционной системе до истечения ее кванта времени, то это также служит причиной переключения задач. Такой режим многозадачности Windows 95 реализует для: 32-разрядных приложений, а также для программ, написанных для MS DOS.

Многопоточность (multithreading) операционной системы означает, что работающие программы (процессы) могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время. Это обеспечивает одновременное выполнение программой нескольких не связанных друг с другом операций. Например, в табличном процессоре вычисления в разных ячейках благодаря многопоточности могут выполняться одновременно, причем параллельно с вычислениями могут быть организованы ввод данных в ячейки, их вывод на печатающее устройство и т.п.

6. Графический пользовательский интерфейс

По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.2).

Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.

В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши - графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши.

В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие).

Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь. В его распоряжении приемы наведения указателя мыши на элемент управления, щелчки кнопками мыши и другие средства.

Пользовательский интерфейс Windows использует графический режим видеомонитора. Основу нового графического интерфейса пользователя составляет хорошо продуманная система окон, располагающаяся на экране монитора и включающая множество разнородных графических объектов для управления работой компьютера. Тем самым реализуется идея создания электронного рабочего стола пользователя, на котором размещаются электронные документы. Принятая концепция графического пользовательского интерфейса характерна для всех программных продуктов под Windows 95. Это обеспечивает комфортную среду работы пользователя.

Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play. Известно, что для подключения нового периферийного устройства в среде операционной системы MS DOS пользователь должен обладать профессиональными знаниями: например, уметь написать файл конфигурации, знать структуру команды подключения необходимого драйвера.

В среде Windows эта задача решается достаточно просто. Система самостоятельно создает и изменяет файлы конфигурации, распознает конкретное техническое устройство и производит его автонастройку. Подобная технология получила название Plug and Play - "включай и работай".

Дополнительные устройства подключаются специальными программами-мастерами, которые могут распознать любое устройство, поддерживающее технологию Plug and Play. Если устройство не поддерживает эту технологию, программы-мастера запрашивают дополнительную информацию в наиболее удобной для пользователя форме, благодаря чему процесс подключения устройств заметно упрощается.

Использование виртуальной памяти

Извечная компьютерная проблема - нехватка оперативной памяти, решается в среде Windows 95 с помощью виртуальной (реально не существующей) памяти.

Виртуальная память - расширение адресного пространства задачи, полученное за счёт использования части внешней памяти.

В оперативной памяти всегда находится часть виртуального пространства, выделяемого для решения задачи, остальная его часть располагается на дисковой памяти. Если оперативной памяти не хватает для обеспечения работы текущего (активного) приложения, то приложение или его часть, которые не используют в данный момент микропроцессор, выгружаются (вытесняются) из оперативной памяти на диск. На их место в оперативную память загружается (подкачивается) необходимый фрагмент активного приложения. Когда одному из выгруженных приложений передается управление, оно вновь загружается в оперативную память, что может привести к выгрузке на диск другого, пассивного в данный момент приложения. Таким образом, программы циркулируют между диском и оперативной памятью.