Начальная загрузка MS - DOS .

При включении ПК вначале выполняются программы BIOS.

После тестирования и других действий процедура POST (Power
On Self Testing — самотестирование после включения питания — из модуля BIOS) осуществляет поиск и загрузку блока начальной загрузки.

Блок начальной загрузки производит поиск в корневом каталоге системной дискеты (диска) файлов io.sys и msdos.sys.

Блок начальной загрузки производит загрузку файла io.sys и передает ему управление.

io. sys выполняет следующие действия:

§ загружает и настраивает msdos.sys;

§ определяет состояние подключенных устройств;

§ инициализирует подключенные устройства;

§ загружает необходимые драйверы устройств;

§ передает управление msdos.sys.

msdos. sys выполняет следующие действия:

§ инициализирует (настраивает) свои внутренние рабочие таблицы;

§ загружает драйверы, указанные в файле config.sys;

§ загружает командный процессор (файл command.com).

Командный процессор «выполняет» команды, указанные в файле autoexec.bat, выдает на экран монитора системную подсказку MS-DOS и ожидает команд пользователя.

Файловые системы MS - DOS.

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

В качестве имени логического диска используются буквы английского алфавита от А до Z (включительно). Количество логических дисков, таким образом, не более 26. Буквы А и В отведены строго под имеющиеся в IBM PC дисководы гибких магнитных дисков (НГМД, FDD). Начиная с буквы С: именуются логические диски (разделы) НЖМД (HDD), затем — дисководы оптических дисков (CD ROM). В случае, если Данный компьютер имеет только один НГМД, буква В: пропускается. Только логические диски А: и С: могут быть системными (содержать модули MS-DOS).

Для обеспечения доступа к файлам — файловая система MS-DOS организует и поддерживает на логическом диске файловую систему FAT.

Физическое размещение ОС MS-DOS: 0-й сектор — загрузчик, 1 —18-й секторы — основная и дублирующая таблицы FAT, 19—20-й секторы — корневой каталог, 33—... IO.SYS, MSDOS.SYS.

MS-DOS обеспечивает две технологии обслуживания файлов. Первая была разработана при создании версий 1.Х. Эта технология основана на использовании структур данных, называемых блоками управления файлом (FCB). В то время подавляющее большинство компьютеров работало под управлением операционной системы СРМ. Блоки FCB обеспечивали совместимость файлов MS-DOS с файлами этой системы. При разработке MS-DOS версий 2.Х, когда была предложена иерархическая структура организации файлов, была разработана вторая технология их обслуживания. Она основана на использовании ссылок на управляющую запись файла и не требует организации FCB.

Управление оперативной памятью.

Память состоит из отдельных элементов, каждый из которых предназначен для хранения минимальной единицы информации — одного байта. Каждому элементу соответствует уникальный числовой адрес. Первому элементу присвоен адрес 0, второму — 1 и т. д., включая последний элемент, адрес которого определяется общим количеством элементов памяти минус единица.

Процессор компьютера делит память на блоки, называемые сегментами. Каждый сегмент занимает 64 Кбайт и каждому сегменту соответствует уникальный числовой адрес. Процессор имеет четыре регистра сегмента. Регистр — это участок сверхоперативной памяти процессора, предназначенной для хранения информации. Регистры сегмента предназначены для хранения адресов отдельных сегментов. Они называются CS (сегмент кода), DS (сегмент Данных), SS (сегмент стека) и ES (запасной сегмент).

Доступ к памяти.

Доступ к ячейкам памяти осуществляется посредством соединения содержимого регистра сегмента с содержимым того или другого регистра. Таким образом определяется адрес требуемого участка памяти. Например, адрес следующей команды определяется содержимым регистров CS и IP (записывается «CS:IP»). После выполнения команды и ее удаления из памяти содержимое IP изменяется так, чтобы в регистрах CS IP находился адрес команды, которая будет выполнена после данной.

Способ объединения регистров для определения адреса ячейки памяти не накладывает ограничений на количество доступной памяти. Верхнее ограничение зависит от физического строения памяти (т. е. от общего количества ячеек). Первые версии MS-DOS разрабатывались для процессора Intel 8088 CPU. Каждый регистр этого процессора рассчитан на хранение 16-битового числа. То есть CPU 8088 комбинирует содержимое сегментного регистра (скажем, CS) с содержимым другого регистра (скажем, IP), получая 20-битовый адрес памяти, что ограничивает доступную память до 220 байтов или 1 Мб.

Позже появились усовершенствованные процессоры CPU 80286 и 80386 и соответственно им усовершенствованные версии MS-DOS, позволяющие производить доступ к ячейкам, расположенным за пределом 1 Мб памяти.

Доступ к памяти организуется соединением содержимого одного из регистров сегмента с содержимым одного из оставшихся регистров. Значение сегментного регистра называется адресом сегмента. Значение остальных регистров в этом случае называется относительным адресом ячейки памяти (от начала сегмента) или ее коротким адресом. Таким образом, адрес байта вычисляется посредством умножения адреса сегмента на 16 и к полученному значению добавляется короткий адрес.

Логическая структура дисков

Форматирование дисков. Для того чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован, то есть должна быть создана физическая и логическая структура диска.

Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

После форматирования гибкого диска 3,5" его параметры будут следующими (рис. 4.24):

• информационная емкость сектора - 512 байтов;
• количество секторов на дорожке - 18;
• дорожек на одной стороне - 80;
• сторон - 2.

Рис 4.24. Физическая структура дискеты

 

Логическая структура гибких дисков. Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.

При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла - это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.

Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках. Например, Файл_1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл_2 объемом 1 Кбайт - сектора 36 и 49.

Таблица 1.4. Логическая структура гибкого диска формата 3,5" (2-я сторона)

 

Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных.

Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания (табл. 4.5).

Таблица 4.5. Структура записей в каталоге

 

Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT - File Allocation Table). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, то есть последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.

Например, для двух рассмотренных выше файлов таблица FAT с 1 по 54 сектор принимает вид, представленный в табл. 4.6.

Таблица 4.6. Фрагмент FAT

 

Цепочка размещения для файла Файл_1 выглядит следующим образом: в начальном 34-м секторе хранится адрес 35, в 35-м секторе хранится адрес 47, в 47-м - 48, в 48-м - знак конца файла (К).

Для размещения каталога - базы данных и таблицы FAT на гибком диске отводятся секторы со 2 по 33. Первый сектор отводится для размещения загрузочной записи операционной системы. Сами файлы могут быть записаны, начиная с 34 сектора.

Виды форматирования. Существуют два различных вида форматирования дисков: полное и быстрое форматирование. Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и секторы), так и логическое форматирование (создание каталога и таблицы размещения файлов). После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.

Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов. Информация, то есть сами файлы, сохраняется и в принципе возможно восстановление файловой системы.