Особенности реализации MS-DOS, как составной части UNIX

Первые ПК 70-х гг. были 8-разрядными. В отличие от профессиональных компьютеров, работавших с UNIX, они использовали СР/М (Control Program for Microcomputers) фирмы Digital Research — первую ОС, работавшую на ПК от различных производителей. Автором СР/М был президент Digital Research Гэри Килдэл. Другим программным средством, работавшим практически на всех существовавших тогда ПК, был транслятор языка программирования Basic, выпущенный Microsoft, основанной ныне легендарными Биллом Гейтсом и Полом Алленом. К 1980 г. Microsoft была уже широко известна на рынке ПО. Правда, когда в октябре 1980 г. IBM обратилась к программистским фирмам с предложением принять участие в проекте создания нового ПК, Microsoft не могла предложить IBM собственной ОС. Однако Digital Research располагала только ОС версии СР/М-80 для 8-разрядных компьютеров, а IBM решила производить новый компьютер на базе 16-разрядного микропроцессора Intel 8088. Пока Digital Research работала над 16-разрядной СР/М-86, Microsoft приобрела права на 16-разрядйую систему 86-DOS у компании Seattle Computer Products.

Реализация ядра в MS-DOS

Ядро MS DOS реализирует систему MS DOS, это специальная программа, поставляемая фирмой Microsoft, которая включает набор аппаратно независимых сервисных программ называемые системными функциями к ним относятся:

 

1. Управление файлами и записями.
2. Управление памятью.
3. Символьно ориентируют устройство ввода/вывода.
4. Порождение других задач.
5. Доступ к часам реального времени.

Ядро MS DOS считывается в память при инициализации системы из файла MSDOS.SYS, находящегося на диске начальной загрузки, этот файл отличается атрибутами скрытый и системный.

Ядро файл io.sys

Ядро файл IO.SYS: Файл io.sys, являющийся частью системного ядра, хранится в определённом месте на системном диске и активизируется во время загрузки OS. Файл io.sys содержит расширение программ BIOS и отвечает за выполнение следующих функций:

- организация взаимодействия BIOS и DOS;
- обновление программ обработки прерываний и драйверов записанных в ПЗУ BIOS;
- подключение драйверов дополнительных устройств;

Ядро файл msdos.sys

Ядро файл msdos.sys - являющийся частью системного ядра, хранится в корневом каталоге (где и файл io.sys) и вызывается во время загрузки OS. К функциям файла относится:

- управление файловой системой;
- управление ресурсами системы;
- обработка ошибок;
- завершение выполнения программ;

Ядро: Системные вызовы.

Системные вызовы в MS DOS реализованы в виде программ обработки прерываний, вызываемых по таблице векторов прерываний BIOS. Некоторые вектора прерываний в таблице зарезервированы для использования сомой OS. К таким прерываниям, называемым прерываниями DOS, относятся обработка завершения программы, обработка ошибок, прерывание размещения резидентных программ и др.
Среди этих прерываний особое место занимает прерывание 21H, называемое ''Функции DOS'', которое отвечает практически за все системные вызовы DOS.

 

Версии 1.х:

Очень похожа на OS CP/M(считалась стандартом в тот период).

Поддерживался только односторонний формат дискет с объемом па-

мяти 160 Кб (8 секторов,40 дорожек,размер сектора 512 байт).

Начиная с версии 1.25(PC DOS 1.0), появившейся в Мае 1982 г.

введен двухсторонний формат дискет с объемом памяти 320 Кб.

Версии 2.х:

Версия 2.0 - Март, 1983 г.

Дополнительные возможности:

- работа с жесткими дисками(HDD),

- иерархическая структура файловой системы,

- средства перенаправления ввода/вывода(заимствованы у UNIX),

- концепция устанавливаемых драйверов периферийных

устройств(используя файл CONFIG.SYS), что позволило опера-

тивно адаптировать OS к различным конфигурациям аппаратных

средств.

- Метки томов(носителей информации),

  - атрибуты файлов,

- спулер принтера(спец.программа,позволяющая выводить информа-

цию на принтер в фоновом режиме) - PRINT.com,

- формат дискет на 360 Кб (9 секторов, 40 дорожек, размер

сектора 512 байт)

Версии 3.х:

Версия 3.05 - Август, 1984 г.

Дополнительные возможности:

- формат дискет на 1.2 Мб,

- дискеты 3.5"(формат 720 Кб)(начиная с версии 3.2),

- разбиение HDD на логические диски(размером до 32 Мб), что

дало возможность использовать HDD большего, чем 32 Мб объема,

- улучшенна поддержка национальных наборов символов.
- поддержка компьютерных сетей(слабая,начиная с версии 3.1),

- команды(программы): LABEL,ATTRIB,

- команды(программы): XCOPY,REPLACE(начиная с версии 3.3),

MS DOS 3.3 и на сегодняшний день является наиболее широко применяемой на IBM PC XT и на IBM PC AT-286 с объемом памяти

не более 640 Кб.

Версии 4.х:

Версия 4.0 - Ноябрь, 1988 г.

Дополнительные возможности:

- поддержка графических ВидеоАдаптеров EGA,VGA,

- объем логических дисков - более 32 Мб.,

- поддержка стандарта LIM/EMS(драйвер EMM386.sys,доступ

к дополнительной памяти ОЗУ на IBM PC AT-386 и выше),

что позволило отдельные части MS DOS загружать в дополни-

тельную память,

- программа-оболочка Dos-Shell,

Несмотря на это - MS DOS версий 4.х не получили широкого

распространения.

Версия 5.0:

Версия 5.0 - Июль, 1991 г.

Дополнительные возможности:

- эффективное использование ОЗУ,

- дополнительные сервисные программы,

- возможность загрузки ядра MS DOS,в HMA-память(High Memory

Area) на IBM PC AT-286 и выше,

- возможность загрузки драйверов периферийных устройств в

UMB-память на IBM PC AT-386 и выше,

- для прикладных программ отводится до 620 Кб адресного

пространства(0-640 Кб) ОЗУ,

- поддержка HDD до 2 Гб,

- формат 2.88 Мб для дискет 3.5",

Версия 6.0:

Версия 6.0 - Март, 1993 г.

Дополнительные возможности:

- эффективное использование ОЗУ,

- дополнительные сервисные программы,

- программные средства для оптимизации файловой системы

на логических дисках(DEFRAG),

- изъяты команды(программы), утратившие актуальность,

- спец.программа MEMMAKER - оптимизация расположения рези-

дентных программ в ОЗУ,

- мультиконфигурационные файлы CONFIG.sys(возможность выбора

варианта конфигурации из меню),

- система защиты от вирусов(слабая),

- увеличение доступного дискового пространства(DoubleSpace),

- средства регулирования энергопотребления PC (LapTop,NoteBook)

Версия 6.2:

Версия 6.2 - Октябрь, 1993 г.

Все улучшения - в области повышения надежности работы с данными на уровне файловой системы.

Дополнительные возможности:

- повышена эффективность существующих команд(программ),

- КЭШирование CD-ROM (программа SMARTDRV),

- отказ от DoubleSpace без потери информации(позволяет вернуть

логический диск в исходное состояние),

- выявление и обход физических дефектов HDD и FDD(SCANDISK),

- выявление и устранение дефектов в файловой системе(SCANDISK),

в том числе и "сжатых" DoubleSpace,

- пошаговое выполнение любого *.bat-файла, в том числе и

AutoExec.bat,

            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 взаимодействия с 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,

Блок начальной загрузки + IO.sys + MSDOS.sys - ядро MS DOS.

Блок начальной загрузки:

Размещается:

в 1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты,

в 1-м секторе HDD-диска, в разделе, отведенном под DOS.

Просматривает КОРНЕВОЙ каталог системного диска.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 - сообщение на экране и ожидание 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 "изготовлении" Системной Дискеты - необходимо переносить файлы IO.sys и MSDOS.sys на Системную Дискету с помощью спец.программы SYS.com.

 

IO.sys:

 

Это резидентный модуль(всегда находится в ОЗУ после загрузки,пока

включен PC).

Взаимодействует с BIOS. Расширяет возможности BIOS или изменяет ее свойства(где необходимо) с помощью дополнительных драйверов.

 

MSDOS.sys:

 

Это резидентный модуль.

Обеспечивает интерфейс высокого уровня для прикладных программ, содержит программные средства для управления файлами, ус-вами ввода-вывода, обработка исключительных ситуаций(ошибок) и др.

Прикладная Программа вызывает функции этого модуля через механизм прерываний(программные прерывания,см. тема 5.1), 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:

- прием команд с клавиатуры или из *.bat - файлов и их

выполнение,

- выполнение команд файла AutoExec.bat при загрузке MS DOS,

- загрузка в ОЗУ и запуск на выполнение прикладных программ

в среде MS DOS

Командный процессор состоит из 3-х частей:

- резидентная(размещается в ОЗУ сразу после MSDOS.sys,

включает процедуры обслуживания некоторых прерываний,

процедуры обработки стандартных ошибок MS DOS,процедуру

загрузки транзитной части командного процессора),

- инициализирующая(в ОЗУ следует сразу за резидентной частью;

во время загрузки OS ей передается управление;она “выполняет”

файл AutoExec.bat и некоторые другие действия; эта часть командного процессора стирается из ОЗУ первой же загруженной 

программой),

- транзитная(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.

CONFIG.sys:

Спец.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.

 

AUTOEXEC.bat:

 

Спец.текстовый файл, где содержится дополнительная настроечная информация.

MS DOS выполняет этот файл автоматически, сразу после выполнения CONFIG.sys.

             НАЧАЛЬНАЯ ЗАГРУЗКА MS DOS

1. При включении PC вначале выполняются программы BIOS.

2. После тестирования и др.действий процедура POST(из модуля BIOS)

осуществляет поиск и загрузку блока начальной загрузки:

- вначале производится поиск на устройстве A:

   (если не найдено - поиск на устройстве C:,если не найдено,

    то вызывается встроенный в ПЗУ BASIC или производятся

    другие действия,”указанные” в ПЗУ)

3. Блок начальной загрузки производит поиск в корневом каталоге

системной дискеты(диска) файлов IO.sys и MSDOS.sys(эти файлы должны

быть первыми и именно в таком порядке),

4. Блок начальной загрузки производит загрузку файла IO.sys и передает

ему управление,

5. IO.sys:

- загружает и настраивает MSDOS.sys,

- определяет состояние подключенных устройств,

- инициализирует подключенные устройства,

- загружает необходимые драйверы устройств,

- передает управление MSDOS.sys.

6. MSDOS.sys:

- инициализирует(настраивает) свои внутренние рабочие таблицы,

- загружает драйверы, указанные в файле config.sys,

- загружает командный процессор(файл COMMAND.com)

7. Командный процессор “выполняет” команды, указанные в файле

autoexec.bat

8. Командный процессор выдает на экран Монитора системную подсказку

MS DOS и ожидает команд Пользователя