Б С Бусигін - Прикладна інформатика - страница 6

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83 

w

f

ж

Рис. 2.5. Вставка дискети у слот дисковода

3 Форматування - програмно кероване нанесення на поверхню дисків ділянок стандартної дліни (секторів) для наступного запису файлів.системного диску у ПК може грати по вибору гнучкий або жорсткий магнітний диск. Тому BIOS спочатку робить спробу здійснити читання з гнучкого диску (часто званого флоппі-диском) (рис. 2.6).

Пошук Master Boot

Record на

флоппі-диску

Флоппі диск

А:\

Boot Sector

(Розмір сектора 512 байтів)

(Місцезнаходження - бік 0, доріжка 0, сектор 1)

Master Boot Record

розмір 512 байтів

Флоппі-диска ^немає?

Йдемо на жорсткий диск.

Завантаження першого знайденого запису Boot Record

Пам'ять ПК ^)ЗП - RAM

Жорсткий диск

С:\

Boot Sector

(Розмір сектора 512 байтів)

(Місцезнаходження - бік 0, доріжка 0, сектор 1)

Master Boot Record

розмір 512 байтів

Рис. 2.6. Процес розміщення в ОЗП програми початкового завантаження Master Boot Record (початковий запис)

Якщо гнучкий диск встановлено, то саме він і вважається системним. Коли ж гнучкий диск відсутній, то BIOS звертається до жорсткого диску, вважаючи системним його. Зрозуміло, що до цього моменту він повинен бути вже відформатований і містити усі необхідні компоненти операційної системи, яка встановлюється (MS-DOS, Windows 9x/200x/XP або якась інша).

Треба відмітити, що послідовність пошуку програми початкового завантаження можна міняти, додавати нові пристрої (припустимо CD-ROM) і т.д. зробив відповідні зміни у установках програми Setup BIOS.

Важливо також і те, що системна BIOS містить драйвери головних компонентів ПК (клавіатури, дисководу, жорсткого диску, послідовного і паралельного портів і т.д.), які необхідні для початкового запуску комп'ютера. По мірі появлення нових пристроїв (відео адаптерів, накопичувачів CD-ROM, жорстких дисків з інтерфейсом SCSI і т.д.) їх процедури ініціалізації не додавалися у системну BIOS. Гостра необхідність у таких пристроях при запуску комп'ютера відсутня, тому необхідні драйвери завантажуються з диску під час запуску операційної системи. Це відноситься до звукових адаптерів, сканерів, принтерів, пристроям PC Card (PCMCIA) і т.д.

Однак, деякі пристрої вкрай необхідні при запуску комп'ютера. Наприклад, для відображення інформація на екрані монітору необхідна активізація відео адаптеру, але його підтримка не вбудована у системну BIOS. Окрім того, зараз існує величезна кількість відео адаптерів, і усі їх драйвери неможливо розмістити у системну BIOS. У таких випадках необхідні драйвери розміщаються у мікросхемі BIOS на платі цього пристрою. А системна BIOS при завантаженні шукає BIOS відео адаптеру і завантажує її до запуску операційної системи. Таке розташування BIOS запобігає (рос.-предотвращает) необхідність постійної модернізації системної BIOS при з'явленні нових моделей пристроїв, особливо які використовуються на початкових етапах завантаження комп'ютера.

Оскільки у цілому принципи завантаження операційних систем за допомогою BIOS подібні один до одного, то подальший опис процесів, що супроводжують підготовку комп'ютера до подальшої роботи, буде проведено на прикладі операційної системи MS dOs.

Отже, після самотестування пристроїв ПК, найважливішою задачею BIOS є пошук запису Master Boot Record, розміщення його у пам'яті ПК і передача на нього управління. А вже Master Boot Record, у свою чергу, починає процес завантаження модулів операційної системи. А коли Ви вже приступили до роботи на комп'ютері, уключається п'ята важлива функція BIOS -обслуговування переривань ОС, котрі виробляються програмними або апаратними засобами з ціллю виконання операцій обміну інформацією поміж пристроями і вузлами ПК.

Переривання можна розподілити на три основні групи: апаратні, логічні і програмні. Джерелами апаратних переривань - падіння напруги живлення, натиснення клавіш на клавіатурі, прихід чергового імпульсу від лічильника часу (таймера), виникнення спеціальних сигналів від накопичувачів на гнучких або жорстких дисках та ін.

Логічні, або процесорні, переривання виникають при різних нестандартних ситуаціях у роботі головного мікропроцесора ділення на нуль, переповненні регістрів, появи «точки останову» та ін.

Програмні переривання — найбільш велика категорія. Виробляються вони, коли одна програма хоче отримати визначений (рос.-определенный) сервіс збоку іншої програми, причому цей сервіс як правило пов'язаний з роботою апаратних засобів, а також роботою програм з ними.

Але давайте повернемося до процесу завантаження DOS. Напевно, краще усього його можна описати формулою "дідка за ріпку, бабка за дідку і т.д.". Тільки у нашому випадку це буде виглядати приблизно так: "BIOS за Boot Record, Boot Record за файл IO.SYS, IO.SYS за COMMAND.COM і т.д. (рис.

2.7).

Користувач

COMMAND.COM

транзитна частина, зовнішні команди

COMMAND.COM

Резидентна частина

MSDOS.SYS IO.SYS

Драйвери Boot Record

BIOS

Драйвери

Рис. 2.7. Ієрархія модульної структури MS-DOS

Оскільки BIOS знаходиться у постійному запам'ятовуючому пристрої, зміни переривань, що у ньому знаходяться є складною задачею. Тому розробниками був запропоновано механізм, котрий дозволяє доповнювати можливості роботи BIOS з новою апаратурою.

Для цього у DOS призначено модуль IO.SYS, котрий зветься модулем розширення BIOS. У ньому можна увести нові переривання, котрі "перекривають" (заміняють) старі, або підключити програми-драйвери4 для забезпечення роботи з аби якими новими пристроями, або працювати по-новому зі старими.

Таким чином, IO.SYS завантажує у ОЗП Boot Record разом з модулем обробки переривань DOS під назвою MSDOS.SYS. Щоб спростити роботу Boot Record обидва цих модуля розміщуються починаючи з першого сектору

4 Драйвер - програма, яка управляє роботою деякого зовнішнього пристрою (миша, клавіатура, принтер і т.д.); драйвер як правило є інтерфейсом поміж даним пристроєм і програмами увода-вивіда ОС. Найбільш характерним прикладом драйвера служить програма KEYRUS.COM, котра кирілізує клавіатуру і монітор для забезпечення російськомовного інтерфейсу користувача з ПК.системного диску. Першим з цих двох модулів починає роботу IO.SYS, котрий уважно читає і обробляє інформацію, яка знаходиться у файлі CONFIG.SYS. У цьому файлі повідомляється о необхідності підключення нових драйверів зовнішніх пристроїв, а також конфігурується операційна обстановка. CONFIG.SYS редагується (змінюється) користувачем заздалегідь як простий текстовий файл і його зміст буде розглянуто далі.

Завершив читання і обробку файла CONFIG.SYS, модуль розширення BIOS (IO.SYS) передає управління на вже завантажений до цього моменту у ОЗП модуль обробки переривань DOS під назвою MSDOS.SYS, у котрому робляться системні установки і провадиться підготовка до завантаження у ОЗП командного процесора COMMAND.COM, який ще поки знаходиться на системному диску. Після цього управління повертається у модуль розширення BIOS IO.SYS, котрий робить завантаження командного процесору (файл COMMAND.COM ) з диску у ОЗП і передає йому управління.

Командний процесор COMMAND.COM при завантаженні виконує командний файл AUTOEXEC.BAT і на відміну від своїх вимогливих (рос.-требовательньгх) побратимів (рос.-собратьев) Boot Record, IO.SYS і MSDOS.SYS може розташовуватися на системному диску у аби якому місці. При цьому він розглядається як звичайна програма. Доречи, це він печатає стрічку-запрошення на екрані дисплея і виконує усі побажання користувача, які завдаються у вигляді команд DOS. Його головні функції полягають у наступному:

О аналізувати ті різноманітні команди, що уводяться користувачем з клавіатури або з командного файлу з розширенням .BAT;

© завантажувати у ОЗП і виконувати зовнішні програми DOS і різноманітні прикладні програми (файли з розширенням .COM и .EXE) (рис.

2.8).

Клавіатура

Інтерпретація і виконання

команд MS-DOS за допомогою драйверів, а також

переривань

MS-DOS і BIOS для управління роботою зовнішніх

пристроїв

Принтер

Монитор

Флоппі-диск

Жорсткий диск

Рис. 2.8. Шлях (рос.-путь) команд від їх уводу з клавіатури до виконання їх ОС MS DOS

Образно кажучи, комп'ютер можливо уявити істотою (рос.-существом), яка спілкується з зовнішнім світом за допомогою своїх периферійних (зовнішніх) пристроїв. Його органи почуттів (рос.-чувств) - це клавіатура, миша і сканер (рис.2.8), а засоби зворотнього спілкування - принтери, дисплей,диски та інші периферійні пристрої, через котрі провадиться контакт комп'ютера з зовнішнім світом конкретних об'єктів.

Всі вони, по суті, є буферами5 для прийому, переробки і передачі потоків інформації поміж усіма пристроями комп'ютера, які мають різні швидкості роботи (мікропроцесор - до 3,2 ГГц, принтер - декілька стрічок в секунду і т.д.) (рис.2.9).

Мікропроцесор

Управляюча шина

І

Порт

уводу-

вивіду 1

І

Адресна шина

1-1

1

Шина даних

 

 

Г.

1

 

 

Порт уводу-

вивіду 2

Порт уводу-

вивіду 3

Дані

Дані

Дані

Запам' ятовуючий пристрій

/ * /

 

7

 

Клавіатура

/

 

Дисплей

/

 

Принтер

Рис. 2.9. Організація взаємодії поміж пристроями комп'ютера

Пристрої уводу отримують із зовнішнього світу команди і пов'язані з ними дані, котрі поступають у пам'ять для обробки. Пристрої виводу отримують обчислені результати і передають їх користувачеві або іншому пристрою для виводу або збереження (рос.-сохранения). Точки контакту поміж пристроями уводу - виводу і мікропроцесора звуться портами уводу-виводу (рис. 2.10).

У відповідності з загальноприйнятими угодами портом уводу зветься аби яке джерело даних, а портом виводу - приймач даних. Шини - це інформаційні канали, які з'єднують пристрої всередині комп'ютера. По управляючим шинам подаються команди на виконання різноманітних дій. Адресні шини служать для вибору потрібних портів і розміщення у пам'яті інформації, що передається. Зрозуміло, що по шині даних передаються дані (потоки даних).

Порти уводу-виводу мають свої адреси у пам'яті (ОЗП), так що до одного мікропроцесора може бути підключено декілька пристроїв уводу-виводу. По цієї адресі у пам'яті знаходиться поле чарунок (рос.-ячеек), через котрі і провадиться обмін інформацією поміж пристроями і користувачем. Процесор

5 Буфер - область пам'яти для тимчасового (рос.-временного) зберігання (рос.-хранения) даних.

47черпає інформацію з одного місця (наприклад, з клавіатури) і передає її у інше місце (наприклад, на дисплей).

Таким чином, ми приходимо до осмислення того факту, що мозок комп'ютеру -це процесор, серце - таймер, який задає ритм роботи усього його організму, кровоносні судини (рос.-сосуды), які несуть інформацію -це шини адреси і даних, а органи почуттів - це порти, які приймають інформацію (управляючі сигнали і дані) від зовнішніх пристроїв і відсилають її назад.

Кожного разу, коли ми натискуємо або відпускаємо одну з клавіш клавіатури ПК, схеми клавіатури генерують однобайтне число, яке називається скен-кодом і котрий показує тільки одне - нажата клавіша або відпущена, оскільки скен-коди натиснення і відпускання клавіші різні. При цьому, ні один з скен-кодів ще не пов'язаний з визначеним символом, а лише відмічає місцезнаходження клавіші на клавіатурі. Адже за клавіатурою може працювати і англієць, і китаєць (рис. 2.11), і фін, і, звичайно ж - українець. Окрім того, звісно, що населення Землі говорить сьогодні більш ніж на 3 000 різних мов, а пише тільки на 100 з них. На англійської мові говорять 1 млрд. 400 млн. жителів планети, з котрих тільки 400 млн. вважають її за свою рідну.

g _,_ Присвоювання клавіші символу мови - це робота

підпрограм (переривань) ROM BIOS за допомогою портів, а відображення рідної для користувача мови виконується додатковими драйверами клавіатури (PROKEY, KEYRUS

Рис. 2.10. Конектори портів входу-вихіду ПК і сам порт (знизу)

№ТТВЕЯ

і ін.).

Підводячи підсумки вищесказаного, можна сказати, що при включенні комп'ютера у його пам'ять завантажується операційна система DOS. Цей процес зветься початковим завантаженням (рос.-начальной загрузкой) (або перезавантаженням). У ході цього процесу:

О перевіряється   правильність   роботи пристроїв комп'ютера;

© у оперативну пам'ять комп'ютера завантажується ОС DOS або компоненти іншої операційної системи;

© робиться  (рос-происходит)  настройка DOS на обранні   параметри   конфігурації   і   ті   пристрої, які підключені до комп'ютера у цей поточний момент;

Рис. 2.11.

Уявлення імен папок (каталогів) на китайській мові

О виконуються команди і програми, які вказані користувачем у файлі autoexec.bat;

в на екран виводиться запрошення (рос.-приглашение) DOS, яке указує, на те, що DOS готова до прийому команд користувача (рис.2.12).

2.3. Як операційна система управляє процесом уводу-виводу

BIOS   -  це  термін, котрий

використовується для опису базової системи  уводу-виводу.   По суті, BIOS уявляє собою "проміжний шар (рос.-слой)" поміж програмною і апаратною частинами системи, яка складається з комбінації усіх типів BIOS, а також драйверів пристроїв, які завантажуються. Частина BIOS, яка міститься у мікросхемі на системній платі або платах адаптерів, зветься firmware8. Стандартна РС-сумісна система складається з декількох шарів, котрі пов'язані поміж собою (рис. 2.13).

Рис. 2.12. Запрошення ОС DOS для уводу чергової команди для роботи з диском С:

Апаратне забезпечення системи "А"

там

Апаратне забезпечення системи "Б"

Система "А" ROM BIOS і драйвери пристроїв

л_п_п

Операційна система (ОС-1)

Нестандартний інтерфейс

Стандартний інтерфейс ОС BIOS

jtHj

Система "Б" ROM BIOS і драйвери пристроїв

Гі

Додаток

Стандартний інтерфейс <!=■  (API) ■=£ операційної системи

Операційна система (ОС-2)

Додаток

Рис. 2.13. Умовний розподіл ПК на декілька шарів

(рос.-слоёв)

На цьому рисунку показані два різних комп'ютера, у котрих використовується  унікальна BIOS  у  ролі  інтерфейсу  поміж апаратним

8 firmware-програмно-апаратне забезпечення, програмно-апаратні засоби, апаратно-програмне забезпечення.

49забезпеченням, операційною системою і її додатком (рос.-приложением). Тобто BIOS настроюється на роботу з конкретною конфігурацією апаратних засобів аби якого ПК. Таким чином, на цих комп'ютерах може бути встановлено різне обладнання (процесори, жорсткі диски, монітори і ін.), на котрому можна запускати однакове програмне забезпечення.

Зв'язок поміж додатками і операційною системою здійснюється за допомогою відповідного API (Application Programming Interface). Цей інтерфейс визначає, наприклад, як виконується запис і зчитування даних на диск, печать і інші функції. Оскільки додаток не залежить від встановленого апаратного забезпечення, то і усі його виклики обробляє операційна система, котра вже містить інформацію про встановлене обладнання. Операційна система, у свою чергу через BIOS звертається безпосередньо до апаратного забезпечення. Цей зв'язок реалізован у вигляді драйверів пристроїв. Причому у кожній операційній системі - DOS, Windows9x, Windows NT, Windows 2000, OS/2, Linux або іншій - для одного і того ж пристрою необхідні свої драйвери. Як видно з рисунку 2.13, додатки і операційна система ідентичні у більшості комп'ютерів, а BIOS "підстроюється" під визначене апаратне забезпечення і, незалежно від встановленого обладнання, забезпечує стандартний інтерфейс для операційної системи. Таким чином, BIOS уявляє собою інтерфейс поміж апаратним забезпеченням і операційною системою.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83 


Похожие статьи

Б С Бусигін - Прикладна інформатика