Персональная электронная вычислительная машина (ПЭВМ) состоит из двух тесно взаимосвязанных компонентов – аппаратное и программное обеспечение (hardware и software). Каждая из этих компонентов, взятая отдельно лишена смысла, то есть не может обеспечить решение задачи.
В свою очередь аппаратное обеспечение можно представить,
как состоящее из следующих основных блоков:
- системный блок,
- монитор,
- клавиатура,
- мышь.
Клавиатура и мышь являются средствами ввода информации, монитор – средство для ввода (отображения) информации. Системный блок содержит устройства и узлы, осуществляющие ос-новные вычисления в ПЭВМ.
Рассмотрим содержание системного блока, для чего опишем функции входящих в него основных устройств, среди которых:
- управляющее устройство (УУ)
Системный блок - оперативное запоминающее
устройство (ОЗУ)
- внешнее запоминающее устройство (ВЗУ)
- арифметико-логическое устройство (АЛУ)
ОЗУ служит для хранения исполняемых в данный момент программ, а также соответствующих им исходных и промежуточных данных. ОЗУ представляет собой последовательность пронумерованных ячеек, каждая из которых может содержать какую-либо команду или данные. Номер ячейки называется ее адресом.
Команды и данные, любая информация в ЭВМ кодируется двоичными кодами, то есть последовательностью нулей и единиц. Длина этих кодов зависит от разрядности ЭВМ:
например 4-х разрядный код 8-ми разрядный код
1011 00101110
Один разряд двоичного кода называется битом, восемь разрядов – байтом. Объем ОЗУ и любой другой памяти измеряется в байтах. Единицы измерения: байт, килобайт - 1000 байт = 1 кбайт, мбайт – мегобайт - 106
байт, гигобайт 109 байт. В любую ячейку ОЗУ можно как записать: так и прочитать из нее команду или данные. Достоинством ОЗУ является высокое быстродействие (запись и чтение кодов требует относительно малого времени). Недостатком ОЗУ является невозможность сохранения информации после выключения питания и относительно малый объем (£ 128 мбайт). Для обеспечения долговременного хранения, в том числе при выключенном питании больших объемов информации в любой ЭВМ используется ВЗУ. В ПЭВМ ВЗУ реализуется в виде накопителей на гибких и жестких магнитных дисках. Последние принято называть "винчестерами".
Кроме накопителей на магнитных дисках в ПЭВМ используется память на съемных оптических компакт-дисках - CD-Rомах. Эта память только для чтения и служит обычно для распространения программного обеспечения.
Все вычислительные операции в ЭВМ выполняются в АЛУ. На УУ возложено управление функционированием ЭВМ. Это управление осуществляется путем последовательной интерпретации (анализ и организация исполнения) команд программы.
АЛУ вместе с УУ составляют процессор ЭВМ. Кроме ОЗУ и ВЗУ в ЭВМ используется еще один тип памяти – постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Эта память служит для хранения небольших случайных программ и данных не изменяющихся в процессе всего времени эксплуатации ЭВМ. ПЗУ по быстродействию сравнимо с ОЗУ, но объем его обычно чрезвычайно мал. ПЗУ также как и ВЗУ сохраняет информацию после выключения питания, но оно допускает лишь чтение информации. Запись же информации в ПЗУ осуществляется однократно при его изготовлении. ЭВМ может исполнять программы, находящиеся в ПЗУ без их переписи в ОЗУ.
ТЕМА 1. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS.
1.1. СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭВМ
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.
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. 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.
Прокомментируем содержание этих функций, имея в виду прежде всего интерфейс пользователя ОС MS DOS 1.2.1.
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: TYPEимя файла
имя команды параметр
Вывод файла на принтер: COPY имя файла prn
1.2.2. УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ БЛОКОВ ЭВМ
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
УДАЛЕНИЕМ ПРОГРАММ
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.
<полное имя> = <имя>.<расширение>
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)
.sys - системные файлы
.txt - текстовый файл.