Операционные системы

 

 

 

Зміст

 

 

1 Базова система введення-виведення

BIOS (Basic Input/Output System) - базова  система введення-виведення, в  ній знаходиться все основне системне програмне забезпечення комп'ютера, призначене для управління апаратними засобами РС. Після включення комп'ютера програма BIOS прочитується з EPROM або з Flash EEPROM для нових систем.

1.1 Головне меню BIOS

Standard CMOS Setup – стандартні  передустановки CMOS.

BIOS Features Setup – додаткові установки BIOS.

Chipset Features Setup – додаткові установки Chipset.

Power Management Setup – управління  енергоспоживанням.

PnP/PCI Configuration Setup – установка  конфігурації Plug and Play і PCI пристроїв.

Load BIOS SETUP Defaults – команда скидує усі налаштування BIOS до стандартних значень.

Команда встановлює такі налаштування BIOS, які забезпечують оптимальну працездатність системи, зберігаючи її стабільність.

Load SETUP Defaults – при виборі цього пункту зазвичай з'являється вікно, у котрому потрібно підтвердити вибрану дію натискання Y, команда встановлює налаштування BIOS, для забезпечення оптимальної продуктивності.

Integrated Peripherals – цей розділ служить для налаштування пристроїв, інтегрованих в чипсет материнської плати.

Supervisor Password – команда встановлює адміністративний пароль на вхід в BIOS, або ж на завантаження ПК.

User Password – команда встановлює користувацький пароль на вхід в Bios або на завантаження ПК.

IDE HDD Auto Detection – опція дозволяє автоматично реєструвати в системі EIDE пристрої, а також деякі IDE диски.

HDD Low Level Format – форматування жорсткого диску, а також зовнішніх пристроїв, підключення через інтерфейс USB.

Save and Exit Setup – дозволяє вийти із системи BIOS Setup із збереженням ваших змін.

Exit without saving – вихід без збереження.

1.2 Установка опцій і параметрів BIOS STANDARD CMOS Setup

У цьому вікні можна  перевірити відповідність системного часу і дати реальним значенням, а  також настроїти параметри вінчестерів, дисководів, методу ініціалізації відео  і можливість пропустити деякі з  тестів POST. Всі значення змінюються за допомогою клавіш PageUp і PageDown або безпосередньо вводяться з клавіатури.

Date – опція Date служить для установки дати, яку використовують операційна система і деякі додатки.

Time – за допомогою опції Time можна встановити системний таймер (годинник). Якщо встановити новий час командою DOS, то це значення буде записано і в CMOS Setup.

HARD DISKS (Primary master/slave, Secondary master/slave) – ця установка важлива, тому що тут реєструються характеристики вінчестерів. Пропонується список їх параметрів, які можна встановити вручну. Для цього необхідно відшукати відповідні значення в документації на вінчестер. Також присутня опція автоматичного розпізнавання вінчестера.

Drive A: BIOS містить численні функції для управління приводами. Необхідно знати, про який дисковод йде мова. Якщо вказати неправильне значення, звернення до дисковода не буде.

Параметри приведені  на рисунку 1.1.

 

Рисунок 1.1 - Значення Drive A

Drive B: BIOS містить численні функції для управління приводами. Необхідно знати, про який дисковод йде мова. Якщо вказати неправильне значення, звернення до дисковода не буде.

Параметри приведені  на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 - Значення Drive B

Video: Вказується тип встановленого графічного адаптера.

Можливість побачити значення параметрів мі побачимо на рисунку1.3.

Рисунок 1.3 - Значення для Video

Halt on - ця опція відповідає за пропуск деяких тестів POST програми.

Для опції Hal on характеристики приведені на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 - Значення опції Halt

Результат роботи програми POST приведен на рисунку 1.5.

Рисунок 1.5 - Робота програми POST

При включенні комп'ютера  відбувається тестування всієї системи (POST). Під час роботи (POST) тесту проводиться перевірка системи на наявність помилок і несправностей. Якщо в ході тесту POST програми були виявлені помилки в роботі комп'ютера, то тест зупиняється і видається характерний звуковий сигнал або послідовність сигналів, або номер помилки і її описання на екран, або виведення коду помилки у порт введення-виведення (на POST-карту), які свідчать про ту або іншу несправність в роботі системи. Результати діагностики апаратних засобів, як правило, відображаються у ВІОS таблиці на екрані монітора.

 

2 Дискова операційна система  [ MS DOS, Windows]

2.1 Файловий склад MS DOS

Однією з найпоширеніших операційних систем для IBM-сумісних ПК є MS-DOS (MicroSoft Disk Operation System дискова операційна система фірми Microsoft). Ця система була спеціально розроблена за замовленням фірми IBM у 1981 р. і з того часу зазнала значних змін і вдосконалень. Як і кожний програмний продукт серйозних фірм, нові розробки MS-DOS мають так звані версії (version). До теперішнього часу випущено 6 версій цієї операційної системи: 1.0, 2.0, ., 6.0. Якщо система не зазнає суттєвих змін, а виправляються, наприклад, лише помилки (буває і таке!), то у номері версії це відображається додаванням порядкових цифр після крапки. Так, розвитком  версії 3.0 були версії 3.1, 3.2, 3.3.

Операційна система MS-DOS складається із таких шести частин.

Базова система введення-виведення (BIOS) – як ми вже казали, являє собою комплекс програм, що записаний у ПЗП (ROM) ще при виготовленні комп'ютера, і забезпечує найпростіші операції по підтримці роботи всіх компонент ПК. Перш за все BIOS здійснює перевірку працездатності головних пристроїв ПК після його вмикання (POST Power On Self Testing). Потім він проводить ініціалізацію ПК та передає управління на так званий Boot Sector.

Завантажувач операційної системи (Boot Sector) – це коротка програма (512 байт), що знаходиться у першому секторі кожного системного диска (гнучкого або жорсткого), і основна задача якого полягає у завантаженні в  ПК програм операційної системи, які містяться у файлах IO.SYS та MSDOS.SYS. Під системним диском ми будемо розуміти спеціальним чином підготовлений під час форматування диск, на якому містяться вказані два файли та файл COMMAND.COM.

Файл MSDOS.SYS  – реалізує основні послуги DOS на вищому рівні. Після завантаження файлів IO.SYS та MSDOS.SYS в оперативну пам'ять ПК вони залишаються там аж до вимкнення комп'ютера і повністю забезпечують його роботу.

Командний процесор COMMAND.COM –  обробляє (інтерпретує) команди, які одержані з клавіатури або з так званих batch-файлів, та виконує їх, завантажує та виконує прикладні програми. Командний процесор містить у собі так звані внутрішні (резидентні) команди DOS, про які мова піде далі. У разі необхідності значна частина COMMAND.COM вивільнює оперативну пам'ять, дозволяючи зайняти її прикладним програмам.

Autoexec.bat – файл автозавантаження.

Config.sys – створює зручну робочу середу спілкування користувача з ПК.

2.2 Процес завантаження MS DOS, різниця між гарячим і холодним перезавантаженням

Завантаження DOS відбувається у трьох випадках:

за допомогою вмикача Power при вмиканні електроживлення комп'ютера розташованого праворуч або на передній панелі системного блока.

при натисканні клавіші Reset, що розміщена на передній панелі системного блока.

При одночасному натисканні клавіш Ctrl, Alt, Del на клавіатурі (не діє, коли, як кажуть, комп'ютер або система "зависає").

Додамо, що у деяких моделях ПК необхідно ще вмикнути монітор.

Завантаження DOS відбувається або з системної дискети, що вставлена  у дисковод A:, або з жорсткого диска. В останньому випадку дисковод A: має бути вільним. Під час завантаження DOS перевіряє працездатність окремих пристроїв ПК, після чого записує в оперативну пам'ять комп'ютера системні файли IO.SYS, MSDOS.SYS та COMMAND.COM і видає на екран запрошення DOS (системну підказку) у вигляді A:> у разі завантаження з дискети, C:> у разі завантаження з вінчестера. У кінці запрошення DOS стоїть символ _ , що зветься курсором. Курсор вказує місце на екрані, де буде з'являтися інформація, яку ви вводите. Після появи запрошення ви можете вводити команди DOS або імена виконуваних файлів (в останньому випадку не обов'язково набирати розширення COM, EXE, BAT) для керування роботою комп'ютера.

Різниця між гарячим  і холодним перезавантаженням є  такою:

Холодне перезавантаження - це процес вмикання та вимикання живлення компь'ютера або відсилання спеціального сигналу скидання на процесор.

Гаряче перезавантаження - це процес перезавантаження компьютера без відключення живлення.

2.3 Дії при частковій  та повній відміні обробки  команд при завантажені ОС MS DOS

F5 - натискання клавіші при повній відміні обробки команд при завантажені.

F8 - натискання клавіші при частковій відміні обробки команд при завантажені.

2.4 Дії при невірній роботі програм, або зависанні ПК.

Ctrl+Alt+Del - перезавантаження ПК.

Ctrl+C - припинення роботи програми.

Ctrl+Break -припинення виконання програми або вивести її з зависання.

Reset - перезавантаження операційної системи.

Power - вимикання ПК.

Вимикання ПК, дією відключення живлення з мережі.

2.5 Файловий склад і призначення елементів ядра ОС Windows

2.5.1 Структура Windows 9х.

ОС Windows завантажується як тільки процедура запуску виявляє і запускає файл WIN.COM. Цей файл знаходиться в папці Windows. Після запуску Windows 9х виконується завантаження основних файлів, до яких відносяться:

- файли KERNEL32.DLL і KERNEL386.EXE.

- файли GDI.EXE і GDI32.EXE.

- файли USER.EXE і USER32.EXE.

- всі шрифти і пов'язані  з ними ресурси.

- файл WIN.INI.

- файли оболонки Windows 9х і робочого столу.

Файли KERNEL32.DLL і KERNEL386.EXE містять  ядро Windows 9х і завантажують  драйвери пристроїв. Файли GDI забезпечують основу інтерфейсу графічних пристроїв і графічно представляють і управляють обладнанням системи; файли USER підтримують призначений для користувача інтерфейс.

Раніше існуючі файли WIN.INI, SYSTEM.INI і WINFILE.INI поміщаються в  каталог Windows з метою забезпечення сумісності з функціями застарілих додатків. Ці файли використовуються 16-розрядними додатками і не є необхідними для функціонування додатку Windows 9х.

Windows 9х використовує  завантажувальні файли, які замінюють  файли DOS, описані раніше у розділі. Версія IO.SYS у Windows 9х є операційною системою реального режиму і замінює DOS. Крім того, IO.SYS реалізує безліч функцій, пов'язаних з файлом CONFIG.SYS. Файл MSDOS.SYS створюється з метою збереження сумісності із старими додатками. Слід помітити, що під час завантаження Windows 9х файли VMM32 і VxD приймають управління системою від файлу IO.SYS. Windows 9х також має власну версію COMMAND.COM. Якщо Windows 9х встановлюється як нова система, то ні CONFIG.SYS, ні AUTOEXEC.BAT не створюються. Ці файли не потрібні для запуску і роботи Windows 9х, проте вони залишаються від раніше встановленої ОС з метою збереження сумісності із старими додатками. IO.SYS у Windows 9х підтримує і деякі команди файлу AUTOEXEC.BAT.

Структура повністю встановленої Windows 9х представлена на рисунку. Системний реєстр Windows, Диспетчер конфігурації, Диспетчер віртуальних машин і Диспетчер встановлюваної файлової системи (Installable File System, IFS) працюють між ядром Windows 9х і драйверами пристроїв, які обслуговують обладнання системи. З другого боку ядра Windows 9х, виконувані додатки, які доступні через 32-розрядну оболонку і призначений для користувача інтерфейс.

Структура  Windows 9х представлена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Структура  Windows 9x

2.5.1 Windows NT

 Ці ОС мають модульну структуру. Операційна система існує на двох базових рівнях, на які посилаються як на режими. Ці два рівні - режим ядра і режим користувача. Режим ядра може бути також названий режимом супервізора або захищеним режимом. Така дворівнева структура використовується для відокремлення операційної системи від пакетів прикладних програм. Сама ОС працює в режимі ядра, а прикладні програми в режимі користувача. Режим користувача є більш обмежений режим, в якому заборонений прямий доступ до апаратних засобів.

Для перемикання між режимом  користувача і режимом ядра додатку  повинні використовувати певні  інтерфейси прикладних програм (Application Program Interfaces, API).

API - це набір службових  програм, протоколів і інструментальних  засобів, вбудований в ОС, який забезпечує розробникам проектувати сумісні додатки. Для користувача ці будівельні блоки ведуть до узгодженого інтерфейсу, що забезпечується для всіх додатків.

Дизайн API в організації Windows NT ядро/користувач гарантує, що жоден  процес не зможе домінувати в системі і конфліктувати з системою або з іншим процесом. Це захищає ОС від помилок прикладних програм і недозволеного доступу за рахунок запобігання впливу на ОС некоректно написаних додатків.

Cтруктура Windows NT представлена на наступному рисунку 2.2

Рисунок 2.2 - Структура Windows NT

Структура Windows 2000 відрізняєтьсь від структури Windows NT лише двома диспетчорами, диспетчер пристроїв Plug and Play і диспетчер управління енергоспоживанням Power Management Manager.

2.6 Режим ядра Windows NT

Режим ядра - це такий  режим роботи, в якому програма має необмежений доступ до всієї пам'яті, включаючи пам'ять пристроїв системи, до додатків режиму користувача і інших процесів (таким як операції введення/виведення). Жоден додаток не може мати прямого доступу до пристроїв або пам'яті в режимі ядра Windows NT.

Режим ядра складається  з трьох основних блоків: модуля виконуваної служби Win32k, рівня абстракції обладнання (Hardware Abstraction Layer, HAL) і мікроядра. Разом ці блоки формують виконуваний модуль Windows NT (Windows NT Executive).