Структура прикладных программ в операционной среде ms dos

Программа – это последовательность команд и данных. Структура программного обеспечения (ПО) ЭВМ может быть представлена следующим образом:

ПО ЭВМ состоит из двух частей – системного ПО и прикла-дного ПО. Важнейшей частью системного ПО является операцион-ная система (ОС). ОС управляет всеми процессами, происходящими в ЭВМ. Более подробно ее свойства будут рассмотрены в следую-щих разделах.

Систему контроля и диагностики ЭВМ составляют программы, призванные обеспечивать контроль правильного функ-ционирования ЭВМ и определения характера и места неисправно-сти в случае ее возникновения. Обычно программы контроля и диаг-ностики периодически включаются операционной системой и пред-ставляют собой проверочные программы-тесты. В ПЭВМ такие тесты запускаются сразу после включения питания.

Система программирования – это средство разработки прог-рамм, позволяющие пользователю составлять собственные програм-мы на языках более удобных для человека нежели язык машинных команд.

Лекция 5: Порты и прерывания, работа с BIOS и DOS. Сопроцессор

Язык машинных команд – это язык программирования понят-ный ЭВМ. В нем команды и данные представлены двоичными кодами. В рамках нашего предмета мы познакомимся с системой программирования на языке БЕЙСИК. Прикладное ПО составляют программы решения прикладных программ, то есть задач нужных пользователю. Здесь возможны два случая.

В первом решаются задачи, характерные для многих приложений и тогда используются разработанные профессионалами пакеты прикладных программ.

Во втором случае задача носит частный характер, и она решается с помощью специально созданной прикладной программы пользователя.

1.2 Функции операционной системы

Многообразие существующих в настоящее время ОС велико. Даже в персональных компьютерах (ПК), которык составляют лишь часть мирового парка ЭВМ можно встретить различные ОС, в частности MS DOS, OS/2, Windows, UNIX и др. Однако при всем разнообразии существующих ОС основные выполняемые ими функции примерно одинаковы. Рассмотрим эти функции, иллюстрируя примерами для MS DOS.

MS DOS – это дисковая ОС, первая версия которой разработана фирмой Microsoft в 1981 году. Современная версия MS DOS – версия номер 6.2.

Чтобы понять роль ОС в работе ЭВМ, проанализируем последовательность операций, выполняемых ЭВМ в совершенно конкретной ситуации, а именно, когда она исполняет программу пользователя, хранящуюся на диске:

1. Восприятие от пользователя команды об исполнении программы.
2. Поиск программы на диске.
3. Выбор места в ОЗУ для программы.
4. Перепись программы в ОЗУ.
5. Запуск программы.
6. Исполнение программы.
7. Вывод результатов программы на внешнее устройство (например: на дисплей).

Среди перечисленных операций лишь одна (исполнение программы) выполняется под управлением программы пользователя, а все остальное – под управлением ОС. Теоретически программирование функций ОС можно было поручить пользователю, как это и было на заре вычислительной техники.

Пару слов про MS-DOS

Однако такой подход характеризуется чрезвычайной трудо-емкостью и практически не реализуем для широкого пользователя, так как потребовал бы от него глубочайшего проникновения в законы функционирования ЭВМ. Любая прикладная программа при исполнении услугами ОС. Это означает взаимодействие прикладной программы и ОС в соответствии с определенными правилами, действующими в данной ОС. При переходе от одной ОС к другой эти правила изменяются, что делает невозможным исполнение ранее разработанной программы. Коротко функции ОС можно сформулировать следующим образом:

1. Обеспечение интерфейса пользователя.
2. Управление работой блоков ЭВМ.
3. Управление установкой, исполнением и удалением программ.
4. Управление файловой системой.

Под интерфейсом будем понимать правила взаимодействия двух объектов, например, двух программ, либо аппаратуры и программы, либо пользователя и ЭВМ и т.п. В последнем случае говорят об интерфейсе пользователя. Интерфейсы пользователя подразделяются на текстовые и графические. ОС MS DOS имеет текстовый интерфейс, ОС Windows 95 – графический интерфейс.

Текстовый интерфейс MS DOS представлен на экране в виде командной строки, в которой пользователь с помощью клавиатуры набирает необходимые команды. Исполнение команды начинается после ее утверждения нажатием клавиши ENTER. Командная строка MS DOS начинается с приглашения ОС, содержащего имя текущего дисковода (например: с:> ). Формат команды (правила записи команды) состоит из имени команды и параметров. В качестве параметров могут выступать, например, имя дисковода или файла. Приведем примеры команд.

Вывод файла на экран: TYPE имя файла

имя команды параметр

Вывод файла на принтер: COPY имя файла prn

Функция управления работой блоков ЭВМ имеет две основных составляющих:

а) Управление памятью (ОЗУ и ВЗУ) ЭВМ.

б) Обеспечение взаимодействия с периферийными устройствами, к которым относятся внешние ЗУ и устройства ввода-вывода (клавиатура, дисплей, принтер и т.д.).

Поясним вторую составляющую. Прежде всего отметим, что любое периферийное устройство в ЭВМ обслуживается специально написанной для него программой – драйвером. Драйвер создается обычно разработчиком данного периферийного устройства. Назначение драйвера состоит в управлении, как правило, сложным многошаговым процессом функционирования периферийного устройства.

ОС должна при обращении прикладной программы к конкретному периферийному устройству запускать соответствующий драйвер. В качестве примера можно привести драйвер принтера. Драйвер учитывает специфику обслуживаемого принтера, а значит разным принтерам будут соответствовать разные драйверы. Поскольку драйвер запускается по команде ОС, то одному и тому же периферийному устройству в разных ОС соответствуют разные драйверы.

1.2.3. УПРАВЛЕНИЕ УСТАНОВКОЙ, ИСПОЛНЕНИЕМ И

Управление установкой, исполнением и удалением программ осуществляется в многозадачных ОС. Управление установкой необходимо для учета программных и аппаратных особенностей конкретного компьютера при исполнении устанавливаемой программы. Необходимость в управлении исполнением программы возникает при параллельном исполнении программ для учета интересов каждой из них. MS DOS является однозадачной ОС, не предполагающей подобное управление.

1.3. УПРАВЛЕНИЕ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМОЙ

1.3.1. ПОНЯТИЕ ФАЙЛА

Функции ОС по управлению файловой системой сводится к управлению процессом хранения программ и данных на внешних ЗУ. Файл – это логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделена именованная область.

Каждый файл на диске обозначается полным именем, состоящим из имени и расширения, разделенных точкой.

В MS DOS имя файла может содержать до 8-ми символов, а расширение до 3-х символов. Например: command.com, autoexec.bat. Если выбор имени файла является личным делом пользователя, то выбор расширения не может быть произвольным, поскольку расширение несет информацию о типе файла для ОС. Примеры расширений:

.bat – пакетные файлы с командами MS DOS

.exe, .com – исполнимые файлы (программы)

Источник: studfile.net

Прикладные программы в среде DOS

Программы, которые выполняются под управлением системы МS DOS, делятся на два основных типа: программы с расширением .СОМ, которые имеют максимальный размер около 64 К, и программы с расширением .ЕХЕ, которые могут иметь размер наибольшей доступной памяти. На языке микропроцессора Intel 8086 это означает, что программы типа .СОМ соответствуют минимальной модели, в которой все регистры сегмента содержат одну и ту же величину, т.е. программа и данные объединены. В противоположность этому программы типа .ЕХЕ образуют малую, среднюю или большую модели, в которых регистры сегмента содержат различные величины, т.е. программа, данные и стек постоянно находятся в отдельных сегментах. Программы типа .ЕХЕ могут иметь много сегментов программ и данных, адресация к которым осуществляется при помощи длинных вызовов и манипуляций е регистром сегмента данных DOS [6, c. 29].

Программа типа .СОМ постоянно хранится на диске в виде абсолютного образа памяти в файле с расширением .СОМ. У файла отсутствуют заголовок или какая-либо другая внутренняя служебная информация. С другой стороны, программа типа .ЕХЕ постоянно находится на диске в файле специального типа, который имеет индивидуальный заголовок, карту настройки, контрольную сумму и другую информацию, используемую системой МS DOS.

Оба типа программ с расширением .СОМ и .ЕХЕ переносятся в память для выполнения с помощью одного и того же механизма, а именно функции ЕХЕС, которая образует загрузчик системы МS DOS. Функция ЕХЕС может вызываться с именем файла программы, загружаемой СОММАND.СОМ (обычным интерпретатором командной строки системы МS DOS) либо другой оболочкой, пользовательским интерфейсом или другой программой, которая была загружена раньше с помощью ЕХЕС. Если в области транзитных программ достаточно свободной памяти, то ЕХЕС выделяет блок памяти под новую программу, строит префикс сегмента программы (РSР) по его базовому адресу, а затем считывает программу в память непосредственно над РSР. В конце своей работы ЕХЕС устанавливает регистры сегмента и стека и передает управление программе.

После активизации программы ЕХЕС может выдавать адреса дополнительной информации, такой, как хвост команды, блоки управления файлами, контекстный блок. При необходимости эту информацию можно передавать другой программе [8. c. 35].

Программы с расширением .СОМ и .ЕХЕ часто называют транзитными программами. Транзитная программа на время своего выполнения «владеет» блоком выделенной ей памяти и имеет почти полный контроль над системными ресурсами. При завершении работы такой программы по любой причине — снятие операционной системой, успешное выполнение и выход в МS-DOS — выделенный ей блок памяти освобождается (отсюда термин «транзитный») и может быть использован следующей загружаемой программой.

Источник: studentopedia.ru

Структура и функции MS DOS

Операционная система MSDOS имеет
развитые средства доступа ко всем аппаратным
компонентам, обладает достаточно гибкой
файловой системой, основанной
на иерархической структуре каталогов, удобным
командным языком. Последнюю версию этой ОС
представляет MSDOS 6.22. Средства,
предоставляемые ОС этого класса, позволяют
формировать удобную операционную среду для
разработки программного обеспечения. С другой
стороны, на их основе достаточно просто можно
создавать автоматизированные рабочие места с
простыми средствами доступа к прикладным
пакетам и программам.

3. Основные компоненты MS DOS

Базовая система вводавывода — BIOS
Модуль
расширения BIOS
Утилиты,
реализующие
выполнение
внешних
команд MSDOS
Системный загрузчик SB
Командный
процессор
Информация о
желательных
параметрах
настройки MSDOS
Модуль обработки
прерываний
Драйверы
устройств
Командный файл

4.

Базовая система ввода-вывода находится в ПЗУ
компьютера и устанавливает связь между
обладающими некоторыми фирменными
особенностями техническими средствами и
стандартизированным программным обеспечением,
а именно с операционной системой. Ее назначение
состоит в выполнении наиболее простых и
универсальных функций операционной системы,
связанных с вводом-выводом. BIOS в ПЗУ содержит
также тест функционирования компьютера,
проверяющий работу памяти и устройств при
включении питания. Кроме того, он содержит
программу вызова загрузчика ОС.

5.

Системный загрузчик предназначен для считывания в
оперативную память модуля расширения BIOS и модуля
обработки прерываний.
Модуль расширения BIOS (файл IO.SYS) придает
гибкость операционной системе, позволяет управлять с
ее помощью набором аппаратных средств ПЭВМ,
наиболее точно удовлетворяющим замыслу
разработчиков ОС. Этот модуль сравнительно легко
можно модифицировать с учетом нужд конкретной
версии MSDOS. Этот модуль позволяет перекрыть
функции BIOS в ПЗУ и обеспечивает возможность
подключения дополнительных драйверов (программ
обслуживания внешних устройств).

6.

Модуль обработки
прерываний (файл MSDOS.SYS) образует
верхний уровень операционной системы, с
которым взаимодействует большинство
прикладных программ. Компонентами данного
модуля являются программы, обеспечивающие
работу файловой системы, устройств
ввода/вывода (клавиатуры, дисплея, принтера,
портов), обслуживания некоторых ситуаций,
связанных с завершением программ, их
принудительным прерыванием и обработкой
ошибок.

7.

Командный процессор (файл command.com) на
диске может занимать любое место и по сути
представляет собой выполнимую программу.
Командный процессор выполняет следующие
функции:
прием и разбор команд, полученных с
клавиатуры или из командного файла;
выполнение встроенных команд MSDOS,
находящихся внутри файла COMMAND.COM;
загрузка и выполнение внешних команд MSDOS
(утилит) и прикладных программ, хранящихся в
виде файлов типа .com и .ехе.

8.

Утилиты, или внешние команды MSDOS,
представляют собой программы, поставляемые
вместе с операционной системой в виде файлов. Они
выполняют различные обслуживающие действия,
например, форматирование дискет, проверку дисков
и т. д.
Драйверы устройств представляют собой
программы, дополняющие систему ввода
вывода MSDOS и обеспечивающие обслуживание
новых устройств или нестандартное использование
имеющихся устройств. В частности, с помощью
драйверов, например драйвера ansi.sys,
обеспечивается требуемый способ формирования
символов и вывода их на принтер. Драйверы
загружаются в ОЗУ при загрузке операционной
системы, а их имена указываются в файле
конфигурации config.sys.

9. Загрузка и схема работы

Процесс запуска ПЭВМ и подготовки ОС к работе включает
следующие шаги:
1. При включении ПЭВМ управление передается BIOS. Она
выполняет тестирование памяти, проверку состояния аппаратуры и
инициализирует устройства. Параметры конфигурации компьютера
извлекаются из так называемой энергонезависимой памяти (CMOS).
При необходимости перед началом инициализации устройств
нажатием клавиши DEL можно передать управление программе
изменения параметров конфигурации.
2. Управление конфигурацией ПЭВМ (задание параметров жесткого
диска, указание привода для системного диска, задание пароля и др.)
выполняется с помощью программы Setup.
3. Вызов загрузчика и загрузка ОС с помощью системного
загрузчика.
4. Установка драйверов, задание окружения, путей поиска файлов,
числа буферов, числа одновременно открываемых файлов, кодовой
таблицы и т. п. выполняются с помощью файлов
автозапуска autoexec.bat и конфигурации config.sys.

10. Схематично взаимодействие прикладных программ с аппаратно-программным обеспечением ПЭВМ показано на рисунке:

11. Характеристика команд

Различают команды MSDOS двух типов: внутренние и внешние.
Внутренние команды содержатся внутри и выполняются
командным процессором. Для примера отметим, что к основным
внутренним командам можно отнести следующие команды для
работы с файлами и каталогами:
CD— смена и показ имени текущего каталога;
COPY—копирование файлов;
DEL—удаление файлов;
DIR—выдача списка имен файлов и подкаталогов текущего
каталога;
MD—создание каталога.
Внешние команды (утилиты) MSDOS поставляются вместе с
операционной системой в виде отдельных файлов. К ним, например,
относятся такие важные команды:
DISKCOMP—сравнение дискет;
DISKCOPY—копирование дискет;
FDISK—разметка жесткого диска;
FORMAT—форматирование дисков и дискет;
SYS—создание системной дискеты путем копирования системных
файлов.

12. Файловая организация данных

Долговременно информация хранится на
внешних носителях в виде файлов. При
хранении придерживаются определенной
организации данных, под которой понимают
совокупность правил, определяющих
особенности размещения данных на внешних
устройствах, методы доступа к ним, средства
защиты данных от несанкционированного
доступа и т. п. Совокупность средств ОС,
обеспечивающих доступ к данным,
называется файловой системой.

13.

14.

Типовое расширение
Содержимое файла
arj
Архив, созданный архиватором
ARJ
файлов:
asm
Текст программы на языке Ассемблера
bak
Резервная копня файла
bat
Командный файл
bin
Двоичный файл с машинной программой
или драйвером
com
Выполнимая программа с абсолютным
адресом загрузки
doc
Файл документа
dbf
Данные СУБД dBASE, Clipper
ехе
Выполнимая программа, требующая
настройки
inf
Информационный файл
ini
Файл описания конфигурации программы
obj
Программа в объектном коде
pas
Исходный текст программы на Паскале
sys
Драйвер управления устройством

15.

Для обращения к группам файла
применяются групповые имена, образуемые с
использованием символов * и ?. Символ * в
имени файла и его расширении трактуется
операционной системой как любая
последовательность символов, символ ? — как
любой одиночный символ.

16.

Имя файла с приставкой-указателем устройства и
цепочки каталогов называется спецификацией
файла. Полная спецификация файла (включающая имя
привода и всю цепочку каталогов) определяет его
местоположение в древовидной структуре каталогов
Пример такой структуры представлен на рисунке:

17. Файловая структура диска

Операционная система освобождает
пользователя от необходимости иметь каталоги
размещения файлов, требуемые для доступа к
ним, и ведет их сама. При обращении к файлу
пользователю достаточно указать его
спецификацию (путь к файлу и имя).
Операционная система сначала обращается к
файлу-каталогу, находит в нем запись со
сведениями о местоположении на диске файла,
затем выполняются требуемые действия.

18.

При доступе к данным на диске операционная
система использует хранящиеся на нем таблицу
размещения файлов — FAT (FileAllocationTable),
корневой каталог (root) и подкаталоги.
Стартовый сектор (загрузочная запись), таблица
размещения файлов, корневой каталог и
остающееся свободным пространство памяти
диска, называемое областью данных, являются
элементами файловой структуры диска. Они
создаются операционной системой в процессе
инициализации диска. Структура размещения
данных на диске выглядит следующим образом:.

19.

Стартовый сектор
FAT
Корневой каталог
Файлы, каталоги, свободное поле
CVF
В дополнение к перечисленным ранее элементам в MSDOS,
начиная с версии 6.0, на диске размещается используемый
программой сжатия данных DoubleSpace файл сжатого
тома CVF (CompressedVolumeFile). Таких файлов в системе
может быть до 255.

20. Каталоги

Каталог представляет собой справочник, содержащий
сведения о местоположении, размере, дате и времени
обновления файлов. Для каждого файла на диске имеется
один элемент в определённом каталоге. Один элемент
корневого каталога выделяется для метки диска. Для каждого
каталога имеется элемент в его родительском каталоге. Кроме
того, каждый каталог, за исключением корневого, содержит по
одному элементу для специальных имен «.» и «..», Эти
элементы указывают начало цепочки в FAT соответственно
для самого каталога и для его родительского каталога. Такая
система описания каталогов обеспечивает возможность
сокращенного написания пути к данному файлу, когда он
походит через родительский каталог. Здесь особенно важна
возможность написания программ, просматривающих все
дерево каталогов произвольной структуры.

21. Справочная система

В MSDOS 6.2/6.22 вызов справки выполняется заданием в
командной строке команды Help. В результате появляется
диалоговое окно. В нем содержится полный список
команд DOS.При выборе любой из команд (с помощью мыши
или клавиш перемещения курсора) в окне появляется
поясняющая информация. В ней содержится три раздела:
— описание команды, — синтаксис и
— примеры применения.
Перемещение по справочной системе выполняется путем
выбора нужных команд, в рамках справки для выбранной
команды можно выбирать разделы для просмотра. Возврат на
предыдущий уровень справочной системы выполняется с
помощью клавиши . Выход из справочной системы
выполняется по команде File | Exit (Файл | Выход).

Источник: ppt-online.org