3. Операционная система dos

ОС представляет собой совокупность иерархически упорядоченных программ для осуществления следующих функций.

1. Общения пользователя с ЭВМ (пользовательский интерфейс).

2. Организация и управление процессами, выполняющимися в ЭВМ.

3. Организация и управление основной (оперативной) памятью.

4. Организация и управление внешней памятью.

5. Организация и управление вводом/выводом (ближняя и дальняя связи).

Для промышленного применения используется дисковая ОС – DOS, структура которой представляется ниже.

верхний уровень

№20

Интерфейс

П ользовательский прикладных

и

Аппаратные компоненты

нтерфейс программ (API)

 

INT № - команда

№<20 прерывания

нижний функционирования.

Драйверный уровень

интерфейс

BIOS – Basic Input Output System.

Рис.6. Структура операционной системы DOS.

API – интерфейс прикладных программ. Для обращения к функциям ОС DOS в языке ассемблера используются программные прерывания. Обращение осуществляется при помощи команды int №, где № - это номер прерывания. При этом в AH – старшем байте регистра AX должен содержаться номер вызываемой функции DOS.

Рассмотрим некоторые функции программного интерфейса DOS:

01h – ввод символа (чтение с клавиатуры в AL) и отображение символа на экран (эхо).

02h – вывод на экран символа, который должен быть сформирован в DL (ASCII).

В операционной системе все устройства представляются в виде файлов.

09h – вывод на экран символьной строки, завершающейся символом ‘$’.

4Сh – завершение работы модуля и передача управления операционной системе (mov AX, 4C00h).

3Ch – создание файла. При создании необходимо в DX поместить адрес ASCIIZ-строки (строка заканчивается нулем), в которую помещено описание полного имени файла. В CX необходимо задать один из атрибутов файла:

00h – обычный файл, 01h – только для чтения, 02h – скрытый файл, 04h – системный файл, 08h – метка тома, 20h – архивный файл, 43h – изменение атрибутов файла.

3Dh – открытие файла. При открытии файла в AL задается режим доступа: 00h – только чтение, 01h – только запись, 02h – чтение и запись.

3Eh – закрытие файла. В BX должен быть помещен номер файла, полученный при открытии или создании файла

3Fh – чтение из файла или ввод с устройства. В BX должен быть номер файла.

40h – запись в файл. В BX должен быть номер файла, в CX – число байт, которые будут записаны, в DX – адрес области вывода.

42h – установка позиции для последовательного доступа к элементам файла.

4. Операционная система Windows nt

NT 5.x: 5.0 – Windows 2000, 5.1 – Windows XP, 5.2 – Server 2003.

Приложения Win32

CALLS

(запросы)

User mode

Подсистема

Win32

Инструкции кольца 3

Основной API

(набор системных функций)

Kernel mode

Инструкции кольца 0.

С

Диспетчер ввода-вывода

IO

Диспетчер объектов

Ob

Диспетчер процессов

PS

Средства вызова процедур

LPC

Диспетчер виртуальной памяти

Mm

Драйверы устройств

Уровень аппаратных абстракций

ервис исполняющей системы (> 30 служб)

Любой поток имеет свой

контекст (окружение)

HAL

Аппаратные средства

(набор макросов)

Рис.7. Структура операционной системы Windows.

Прикладные программы могут вызвать сервисы ОС только с помощью функций API. Для драйверов, осуществляющих управление аппаратурой и функционирующих в режиме ядра, предоставляется возможность непосредственного обращения к сервисам ОС, а также возможность использования макросов (процедур) для доступа к портам ввода и вывода. Например, в HAL имеются такие макросы:

Ассемблер x86	Аналог HAL	Описание
IN AL, DX	READ_PORT_UCHAR	Чтение 1 байта из порта ввода/вывода
OUT DX, AL	WRITE_PORT_UCHAR	Запись 1 байта в порт ввода/вывода

Объектами в ОС выступают: файлы, процессы, потоки, события, секции памяти, разделы системного реестра, хранящие информацию об аппаратуре и ОС.

Процесс – это среда (адресное пространство, исполняемый код и т.п.) в которой выполняются потоки. При создании процесса автоматически создается первичный поток, который может порождать дочерние потоки. Для работы с процессами и потоками в ОС существует множество функций.

В DOS основным средством передачи управления программам служит механизм прерывания. В Windows прерывания используются только для системных нужд. Для программных приложений используется механизм событий, уведомления (сообщения) о которых помещаются в системную очередь. Например, нажатие клавиши на клавиатуре – это событие, сообщение о котором помещается в системную очередь. Из системной очереди сообщения пересылают в очередь к конкретным программным приложениям. Каждое приложение имеет хотя бы одно окно, которое является визуальным интерфейсом между пользователем и создавшим окно программным приложением. Сообщение адресуется конкретному окну.

Любое программное приложение выполняет цикл обработки сообщений. Цикл состоит из ожидания сообщения, приема появившегося сообщения, выявления действия, предписанного в сообщении, выполнения действия по обработке сообщения и перехода в режим ожидания. Прикладная программа должна иметь процедуру для обработки распознанного сообщения. Цикл обработки сообщений реализуется в главной функции WinMain.

ОС Windows имеет 3 отличительные особенности:

1. GUI (Graphic User Interface).

2. Многозадачность. Несколько приложений могут работать одновременно. Каждое приложение представлено окном на экране. При активизации программы, а следовательно окна, ранее выполняемая программа освобождает процессор и он предоставляется программе с активным окном.

3. ОС обеспечивает независимость программ от аппаратных средств. К аппаратуре имеют доступ ядро и драйверы. Независимость от аппаратуры (внешних устройств) выражается в том, что ОС предоставляет набор типовых функций взаимодействия с аппаратурой.