Методические указания по изучению дисциплины 5 "системное программирование" (стр. 2 из 13)
Понятие "Логический диск". Назначение, особенности использования и создания логических дисков на накопителе на магнитном диске (НМД) и в ОЗУ.
Особенности работы с оперативной памятью
Иерархия памяти: сверхоперативная память, внутренний и внешний КЭШ, ОЗУ, стек.
Проблемы управления памятью в многозадачных системах. Необходимость и подходы к созданию перемещаемых программ. Абсолютные и перемещаемые секции, локальные и глобальные имена.
Особенности организации ОЗУ в машинах различных семейств.
Виртуальная память - принципы организации и обращения к виртуальной памяти. Использование базовых, сегментных регистров, организация оверлейного режима.
Распределение памяти страницами, разделами, сегментами. Смешанные подходы к распределению памяти, динамическое распределение памяти.
Программное обеспечение как ресурс вычислительной системы
Понятие "Процесс". Возможные состояния процесса и система приоритетов в многозадачных и в многопользовательских системах. Проблемы, возникающие при организации переходов из одного состояния в другое на аппаратном и программном уровне. Дескриптор процесса.
Проблемы надежности ОС, защиты от тупиков и совместно решаемых задач.
Проблемы управления задачами, заданиями и данными, памятью и процессорным временем. Этапы обработки заданий.
Философия систем пассивной обработки - программного оператора и активной - монитор-менеджера и системы-менеджера. Принципы построения монитора ОС РВ, динамика взаимодействия задач, система приоритетов, принцип семафоров.
Особенности однозадачной системы MS DOS
Основные принципы построения системы MS DOS. Структура системы. Обращение к внешним устройствам, логические и физические имена. Базовые средства MS DOS: состав, основные соглашения и определения.
Форматирование системного диска. Конфигурирование системы в MS DOS. Файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT
Основные команды DOS. Различие между внешними и внутренними командами. Драйверы внешних устройств, вызов и работа с ними. Утилиты системы, вызов их и работа с утилитами.
Организация работы с файлами. Типы файлов. Структура и принципы действия файловой системы. Директории. Работа с каталогом. Обрабатывающие программы: трансляторы, редакторы, отладчики, редактор связей, загрузчик. Динамика прохождения задачи в системе.
Многозадачная система WINDOWS: особенности построения и работы с ней
Настройка системы. Настройка клавиатуры. Настройка мыши. Учет национальной специфики. Системные установки.
Установка прикладных программ. Удаление прикладных программ. Запуск приложения и окончание работы с ним. Автоматический запуск приложений.
Панель задач. Индивидуальное конфигурирование панели задач. Обмен данными между задачами.
Операционная система (operation system) – программное обеспечение, отвечающее за разделение ресурсов компьютера (использование процессора, пространства на диске и периферийных устройств), разделение времени и создания интерфейса с пользователем.
Ядро операционной системы (kernel) - это минимальная функционально полная часть операционной системы, которая распределяет ресурсы и осуществляет контроль и управление процессами в операционной системе.
Системные ресурсы (system resource) - совокупность аппаратных программных средств компьютера.
BIOS (Basic Input Output System) – часть операционной системы, отвечающая за взаимодействие операционной системы с аппаратной частью компьютера на самом низком уровне.
DOS (Disk Operation System) – однозадачная, однопользовательская операционная система фирмы Microsoft для компьютеров IBM PC.
Внутренние команды (internal commands) – команды операционной системы, код которых находиться в командном процессоре.
Внешние команды (external commands) – команды операционной системы, код которых находиться во внешних, по отношению к командному процессору, файлах.
Свопинг (swapping) – временное хранение активного процесса на жестком диске. Если выполняется больше процессов, чем способна вместить оперативная память, то отдельные процессы могут выгружаться в специальную область на жестком диске, которая называется областью свопинга (swap space).
Драйвер устройства (device driver) – программа, которая служит для обеспечения интерфейса между аппаратной частью периферийного устройства и операционной системой.
Прерывание(interrupt) – процедура, находящаяся в памяти компьютера и вызываемая операционной системой для обработки какого-либо события.
СТРУКТУРА И КОМАНДЫ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ MS DOS
Изучение структуры и команд операционной системы MS DOS.
· Изучить структуру операционной системы.
· Изучить внутренние и внешние команды операционной системы.
· Запустить командный интерпретатор.
· Проверить, как работают изученные Вами команды.
· Создать системную дискету.
· Написать на языке .bat файлов развитую систему меню для выбора конфигурации MS DOS при загрузке.
· Подготовить к работе под MS DOS жесткий диск. Подготовка должна включать в себя разбиение диска на два раздела, форматирование, установка операционной системы и ее конфигурирование под имеющееся оборудование.
· Создать загрузочную дискету для MS DOS. Скопируйте на нее необходимые утилиты, не забыв объяснить причину выбора этих утилит.
· Написать отчет о проделанной работе.
Отчет по каждой работе должен содержать следующие разделы:
- Цель работы.
- Краткое изложение теории (своими словами, а не копия лабораторной работы).
- Описание, что и как исследовалось.
- Результаты выполнения работы (что Вы сделали, и что в итоге получилось).
- Заключение (выводы).
В отчете указать:
· Примеры использования каждой команды.
· Текущую версию MS DOS.
· Общий размер оперативной памяти.
· Размер свободной оперативной памяти.
· Карту распределения ОЗУ.
· Емкость диска " С ".
· Величину свободного дискового пространства на диске "С".
Операционная система MS DOS была разработана фирмой Microsoft для машин типа PC фирмы IBM [1,3,4,6,9,10]. Она пришла на смену широко распространенной в то время операционной системе CP/M и предназначалась для использования совместно с разработанным фирмой INTEL 16-разрядным процессором i8086.
Операционная система MS DOS является однозадачной и однопользовательской, т.е. может выполнять только одну задачу в каждый момент времени и работать только с одним терминалом (дисплеем).
Основной целью данной операционной системы является автоматическое управление ресурсами вычислительной машины и предоставление пользователю сервиса для работы с дисками, памятью и другими аппаратно-программными ресурсами компьютера. Из выше перечисленных особенностей вытекает следующий структурный состав операционной системы:
1. Базовая система ввода вывода (BIOS).
2. Системный загрузчик (System Bootstrap).
3. Модуль расширения (МР) BIOS.
4. Внешние (устанавливаемые) драйверы устройств.
5. Базовый модуль (БМ) DOS.
6. Командный процессор (КП).
7. Утилиты DOS.
3.4. Основы работы в MS DOS для пользователя
Для успешной загрузки MS DOS с жесткого (гибкого) диска необходимо наличие на нем как минимум трех вещей:
1. Загрузчик операционной системы – очень короткая программа, находящаяся в первых секторах загрузочного диска. Функции этой программы заключаются в считывании с диска в память еще двух модулей операционной системы.
2. Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS. Эти файлы загружаются в память загрузчиком операционной системы и остаются в памяти постоянно. Файл IO.SYS представляет собой дополнения к BIOS компьютера, а файл MSDOS.SYS реализует высокоуровневые услуги MS DOS.
3. Командный процессор COMMAND.COM – основной и единственный элемент операционной системы, который реализует более или менее дружественный для пользователя интерфейс. После загрузки часть command.com остается резидентно в памяти в течение всей работы MS DOS, тем самым, составляя некое подобие ядра операционной системы. Вторая копия этого файла загружается при выполнении любой внешней команды, создавая необходимую для выполнения среду.
После загрузки, командный процессор читает содержимое файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT, которые ищет в корневом каталоге загрузочного диска. Информация в этих файлах служит для конфигурирования системы на этапе загрузки.
Элементы структуры операционной системы MS DOS и их взаимосвязь представлены на рис.1. Рассмотрим более подробно каждый из этих элементов:
BIOS хранится в ПЗУ и поэтому выполняет три роли:
1. Является частью ПЭВМ.
 |
2. Является компонентом DOS.
3. Является компонентом любой OС, запускаемой на данной ПЭВМ.
Рис. 1
BIOS, скрывая архитектурные особенности конкретной модели ПЭВМ, реализует наиболее простые и универсальные услуги DOS по управлению основными (стандартными) периферийными устройствами (ПУ) в частности по организации ввода вывода. Поэтому BIOS освобождает обращающиеся к нему программы и другие компоненты DOS от "знания" и учета особенностей оборудования, а также о деталях управления тем или иным ПУ, что обеспечивает независимость ПО от ПУ.
BIOS содержит:
1. Драйверы стандартных ПУ.
2. Тестовые программы для контроля работоспособности оборудования.
3. Программу начальной загрузки.