Схема загрузки операционной системы

Схема загрузки операционной системы

Базовая система ввода / вывода (BIOS)выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением процесса ввода / вывода. В функцииBIOSвходит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины и вызов блока начальной загрузки.

Блок начальной загрузки– это очень короткая программа, единственная функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память модуля расширения базовой системы ввода / вывода и модуля обработки прерываний.

Модуль расширения базовой системы ввода / выводадает возможность использования дополнительных драйверов, обслуживающих новые внешние устройства, а также драйверов для нестандартного обслуживания внешних устройств.

Модуль обработки прерыванийреализует основные высокоуровневые услугиDOS.

Командный процессор обрабатывает команды, вводимые пользователем.

Утилиты– это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Они выполняют действия обслуживающего характера.

Кроме перечисленных систем, принципиально необходимыми для функционирования операционной системы являются файлы:

файл IO.SYSсодержит программные модули, образующие надстройку над базовой системой ввода-вывода;

файл WINDOWS.SYSсодержит ядро операционной системы, т.е. набор программных модулей, обеспечивающих функционирование других программ, предоставляя им набор определенных услуг. Другими словами, содержимое этого файла формирует инфраструктуру, среду для выполнения программ;

файл COMMAND.COMхранит интерпретатор команд, или командный процессор, который отвечает за взаимодействие пользователя с системой, воспринимая и организуя выполнение поддерживаемых ею команд;

файл CONFIG.SYSсодержит директивы по настройке операционной системы, эффективного использования компьютера и наиболее полного удовлетворения потребностей пользователя;

файл AUTOEXEC.BATявляется командным. Он содержит последовательность команд, которые требуются для выполнения каждый раз при загрузке компьютера.

ФАЙЛЫ И ФАЙЛОВАЯ СТРУКТУРА.

Файл – это поименованная область данных на внешнем или ином носителе информации, т.е. определенная часть сведений, обозначенная набором символов – именем.

Структура имени файла состоит из двух частей: самого имени и расширения, разделяющихся точкой. Имя файла выбирают таким, чтобы оно по смыслу отражало содержимое самого файла. Имя может состоять из любого набора букв, цифр или символов, кроме знаков препинания и арифметических символов, при этом их количество не ограничивается. Расширениеопределяет назначение этого файла, увеличивая эффективность и скорость работы пользователя. Оно состоит не более чем из трех букв, цифр или символов, кроме знаков препинания и знаков арифметических операций. Расширение можно указывать, а можно и не использовать. Однако применение в имени расширения очень удобно в работе с файловой системой компьютера. Наиболее распространенными расширениями являются:

.COM– командный файл, не требует настройки при загрузке, но ограничен размером 64 Кбайт;

.EXE– запускающий файл, требующий некоторой настройки при загрузке в оперативную память, однако программа, находящаяся в файле, не ограничена размерами;

.SYS– системный файл, организует подключение периферийных устройств к оперативной памяти и их обслуживание;

.$$$– временный файл, автоматически созданный какой-либо программой самостоятельно;

.BAK– копия ранее созданного файла.

Кроме имени, файл обладает рядом характеристик:

дата создания файла;

время создания и редактирования файла;

длина (объем) файла.

Атрибутыфайла указывают на характер его использования и возможность доступа к нему:

ReadOnly– файл, использующийся только для чтения; чаще всего он не может быть уничтожен или отредактирован, но допустимо создание копии и операций над ней;

Archive– архивный, создается при изменении файла и хранится в архиве файловой системы;

Hidden– скрытый файл;

System– системный файл.

Если файлу не присвоен ни один из перечисленных атрибутов, то он называется обычным.

Чаще всего пользователь работает с файлами, хранящимися на дисках. Хотя логически файл представляет собой единое целое с одним именем, физически информация, содержащаяся в файле, расположена на совокупности секторов, которые могут находиться в разных местах диска. Операционная система хранит информацию о расположении частей файла в специальной таблице, называемой FAT. Эта таблица находится на каждом диске в специально отведенном месте. Вся информация в файлах содержится в двоичном виде. Важной характеристикой файла является его размер.Размер файла – это количество содержащейся в нем информации, измеренное в байтах.

Шаблон – это обозначение, которое позволяет выбрать из всех имеющихся файлов те, которые входят в определенную группу.

В шаблонах записываются последовательности символов, которые являются одинаковыми в именах всех файлов группы, а остальные заменяются символами ?и*. Символ? обозначает, что на его месте может стоять один или ни один символ. Символ* обозначает, что на его месте может стоять любое число символов.

. com– все файлы с расширениемcom, названия которых состоит из одного или двух символов.

Читайте также:  Как очистить компьютер от хлама

. * – все файлы, названия которых содержит от одного до трех символов, а расширение — любое.

*.com– все файлы с расширениемcom.

*.* – все файлы (с любым названием и любым расширением).

Операционная система позволяет организовывать файлы в каталог, т.е. специальный файл большей длины, в котором регистрируются другие файлы или другие, меньшие по размеру каталоги. Имя каталога представляет собой набор символов без расширения и ему присваивается атрибутDirectory. Файл и программы размещаются в каталогах разного уровня и образуют файловую структуру – файловую систему. Основным является корневой каталог А, В, С и т.д. Остальные каталоги размещаются по иерархической структуре. Файловая структура представляет собой файловое «дерево» с множеством ответвлений, объединенных по общему признаку.Файловая система– это часть операционной системы, обеспечивающая хранение файлов и выполнение операций над ними.

Основными действиями, осуществляемыми над файлами и каталогами, являются их поиск и редактирование. Для того, чтобы найти файл на диске, необходимо знать путь к этому файлу. Путь файла (или маршрут) это список каталогов, через которые необходимо пройти от корневого каталога до каталога, где хранится файл.При записи маршрута между именами каталогов, составляющих путь, ставится косая черта (такая же, как и у корневого каталога, но здесь она играет роль разделителя).Полное имя файла образуют имя диска, путь к файлу и составное имя файла.Полный маршрутуказывается, начиная с корневого каталога, и заканчивается конкретным файлом.Неполный маршрутзадается, начиная с текущего каталога, и также заканчивается конкретно необходимым файлом.Текущий каталог– это каталог, с которым в данный момент работает пользователь.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ WINDOWS.

Windowsсостоит из двух взаимосвязанных частей, которые загружаются последовательно, одна за другой:

Операционная система WINDOWS– это операционная система дляIBM-совместимых персональных компьютеров, которая является примером высокоразвитой вычислительной среды, обеспечивающей возможность управления компьютером и многозадачный режим работы, предоставляющей пользователям мощные, интуитивно понятные средства графического пользовательского интерфейса, а также набор инструментов для работы в сети. Основные функции графической оболочкиWindows:

обеспечивает связь между пользователем и компьютером, создавая интерфейс, т.е. специальную среду для общения человека с компьютером;

является базовым программным обеспечением, на основе которого могут работать многочисленные прикладные программы, такие, как текстовые редакторы (MicrosoftWord), электронные таблицы (MicrosoftExcel) и базы данных (MicrosoftAccess);

осуществляет такие внутренние функции, как управляющие памятью компьютера и операциями ввода-вывода;

предоставляет ряд служебных программ, обслуживающих систему, и программ для работы с файлами, директориями и дисками;

делает доступной всю имеющуюся в персональном компьютере память, оптимально используя ее;

автоматически настраивает операционную систему.

WINDOWSне только выполняет все основные функции операционной системы, но и обеспечивает пользователя такими средствами, как:

графический интерфейс, с которым можно работать при помощи мыши;

набор стандартных встроенных программ;

возможность отображать на экране несколько документов и работать с несколькими программами в разных окнах одновременно.

Операционная система Windows– объектно-ориентированная. Все, с чем она работает, считаетсяобъектами. Строго определения объектаWindowsне существует, но понятие объекта подразумевает, что каждый объект имеет уникальные свойства, и все объекты различимы по своим свойствам.

После включения питания компьютера, на жестком диске которого установлена средаWindows, автоматически происходят следующие процессы:

Для понимания работы ОС необходимо уметь выделять основные части системы и их связи, т.е. описывать структуру системы. Для разных ОС их структурное деление может быть весьма различным. Наиболее общими видами структуризации можно считать два. С одной стороны, можно считать, что ОС разделена на подсистемы, соответствующие перечисленным выше группам функций. Такое деление достаточно обосновано, программные модули ОС действительно в основном можно отнести к одной из этих подсистем. Другое важное структурное деление связано с понятием ядрасистемы.

Ядро, как можно понять из названия, это основная, «самая системная» часть операционной системы. Имеются разные определения ядра. Согласно одному из них, ядро – это резидентнаячасть системы, т.е. к ядру относится тот программный код, который постоянно находится в памяти в течение всей работы системы. Остальные модули ОС являются транзитными, т.е. подгружаются в память с диска по мере необходимости на время своей работы. К транзитным частям системы относятся:

  • утилиты(utilities) – отдельные системные программы, решающие частные задачи, такие как форматирование и проверку диска, поиск данных в файлах, мониторинг (отслеживание) работы системы и многое другое;
  • системные библиотеки подпрограмм, позволяющие прикладным программам использовать различные специальные возможности, поддерживаемые системой (например, библиотеки для графического вывода, для работы с мультимедиа и т.п.);
  • интерпретатор команд– программа, выполняющая ввод команд пользователя, их анализ и вызов других модулей для выполнения команд;
  • системный загрузчик– программа, которая при запуске ОС (например, при включении питания) обеспечивает загрузку системы с диска, ее инициализацию и старт;
  • другие виды программ, в зависимости от конкретной системы.
Читайте также:  Паркетная доска косвик отзывы

p>Базовая система ввода-вывода (БСВВ, BIOS) — набор программных средств, обеспечивающих взаимодействие ОС и приложений с аппаратными средствами. Обычно БСВВ представляет набор компонент — драйверов. Также в БСВВ входит уровень аппаратных абстракций, минимальный набор аппартно-зависимых процедур ввода-вывода, необходимый для запуска и функционирования ОС.

Современные процессоры имеют минимум два режима работы – привилегированный (supervisor mode) и пользовательский (user mode).

Отличие между ними заключается в том, что в пользовательском режиме недоступны команды процессора, связанные с управлением аппаратным обеспечением, защитой оперативной памяти, переключением режимов работы процессора. В привилегированном режиме процессор может выполнять все возможные команды.

Приложения, выполняемые в пользовательском режиме, не могут напрямую обращаться к адресным пространствам друг друга – только посредством системных вызовов.

Все компоненты операционной системы можно разделить на две группы – работающие в привилегированном режиме и работающие в пользовательском режиме, причем состав этих групп меняется от системы к системе.

Основным компонентом операционной системы является ядро (kernel). Функции ядра могут существенно отличаться в разных системах; но во всех системах ядро работает в привилегированном режиме (который часто называется режим ядра, kernel mode).

Термин ядро также используется в разных смыслах. Например, в Windows термин ядро (NTOS kernel) обозначает совокупность двух компонентов – исполнительной системы (executive layer) и собственно ядра (kernel layer).

Существует два основных вида ядер – монолитные ядра (monolithic kernel) и микроядра (microkernel). В монолитном ядре реализуются все основные функции операционной системы, и оно является, по сути, единой программой, представляющей собой совокупность процедур. В микроядре остается лишь минимум функций, который должен быть реализован в привилегированном режиме: планирование потоков, обработка прерываний, межпроцессное взаимодействие. Остальные функции операционной системы по управлению приложениями, памятью, безопасностью и пр. реализуются в виде отдельных модулей в пользовательском режиме.

Ядра, которые занимают промежуточные положение между монолитными и микроядрами, называют гибридными (hybrid kernel).

Примеры различных типов ядер:

  • монолитное ядро – MS-DOS,Linux, FreeBSD;
  • микроядро – Mach, Symbian,MINIX 3;
  • гибридное ядро –NetWare, BeOS, Syllable.

ОС Windows NT имеет монолитное ядро, однако, поскольку в Windows NT имеется несколько ключевых компонентов, работающих в пользовательском режиме, то относить Windows NT к истинно монолитным ядрам нельзя, скорее к гибридным.

Кроме ядра в привилегированном режиме (в большинстве операционных систем) работают драйверы (driver) – программные модули, управляющие устройствами.

В состав операционной системы также входят:

  • системные библиотеки (systemDLL – Dynamic Link Library, динамически подключаемая библиотека),преобразующие системные вызовы приложений в системные вызовы ядра;
  • пользовательские оболочки(shell), предоставляющие пользователю интерфейс – удобный способ работы соперационной системой.

Пользовательские оболочки реализуют один из двух основных видов пользовательского интерфейса:

  • текстовый интерфейс (Text UserInterface, TUI), другие названия – консольный интерфейс (Console UserInterface, CUI), интерфейс командной строки (Command Line Interface, CLI);
  • графический интерфейс (GraphicUser Interface, GUI).

Пример реализации текстового интерфейса в Windows – интерпретатор командной строки cmd.exe; пример графического интерфейса – Проводник Windows (explorer.exe).

Особую роль в структуре системы играют драйверы устройств. Эти программы, предназначенные для обслуживания конкретных периферийных устройств, несомненно, можно отнести к ядру системы: они почти всегда являются резидентными и работают в режиме ядра. Но в отличие от самого ядра, которое изменяется только при появлении новой версии ОС, набор используемых драйверов весьма мобилен и зависит от набора устройств, подключенных к данному компьютеру. В некоторых системах (например, в ранних версиях UNIX) для подключения нового драйвера требовалось перекомпилировать все ядро. В большинстве современных ОС драйверы подключаются к ядру в процессе загрузки системы, а иногда разрешается даже загрузка и выгрузка драйверов в ходе работы системы.

Загрузка операционной системы

Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти (на жестком, гибком или лазерном диске). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память.

Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка, называется системным.

После включения компьютера производится загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполняться в соответствии с программой загрузки. Однако для того чтобы компьютер выполнял какую-нибудь программу, эта программа должна уже находиться в оперативной памяти. Разрешение этого противоречия состоит в последовательной, поэтапной загрузке операционной системы.

Читайте также:  Сколько в 2гб мб

Самотестирование компьютера. В состав компьютера входит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы — это BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода).

После включения питания компьютера или нажатия кнопки Reset на системном блоке компьютера или одновременного нажатия комбинации клавиш на клавиатуре процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST (Power-ON Self Test). Производится тестирование работоспособности процессора, памяти и других аппаратных средств компьютера.

В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде различных последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов (например, 1 длинный и 3 коротких — не подключен монитор, 5 коротких — ошибка процессора и так далее). После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выводятся на экран монитора.

Для установки правильной даты и времени, а также внесения изменений в конфигурацию аппаратных средств компьютера в процессе выполнения самотестирования необходимо нажать клавишу . Загрузится системная утилита BIOS Setup, имеющая интерфейс в виде системы иерархических меню. Пользователь может установить новые параметры конфигурации компьютера и запомнить их в специальной микросхеме памяти, которая при выключенном компьютере питается от батарейки, установленной на системной плате. В случае выхода из строя батарейки конфигурационные параметры теряются и компьютер перестает нормально загружаться.

Загрузка операционной системы. После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам (гибким, жестким, CD-ROM) и поиск на определенном месте (в первом, так называемом загрузочном секторе диска) наличия специальной программы Master Boot (программы-загрузчика операционной системы).

Если диск системный и программа-загрузчик оказывается на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера. Программа ищет файлы операционной системы на системном диске и загружает их в оперативную память в качестве программных модулей (рис.).

Рис. Процесс загрузкиоперационной системы

Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение Non system disk, и компьютер зависает, то есть загрузка операционной системы прекращается и компьютер остается неработоспособным.

После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору. В случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы к вводу команд. Приглашение представляет собой последовательность символов, сообщающих о текущем диске и каталоге. Например, если загрузка операционной системы была произведена с диска С:, а операционная система была установлена в каталог WINDOWS, то появится приглашение:

В случае загрузки графического интерфейса операционной системы команды могут вводиться с помощью мыши.

Статьи к прочтению:

Что происходит когда идет ЗАГРУЗКА в игре

Похожие статьи:

Тема 1.2. Техническое и программное обеспечение информационных технологий. Введение. Информационные технологии уже изменили мир и продолжают играть…

План занятия № 30 по учебной дисциплине «Системное программирование» для специальности 2 – 40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий»…

Автор: Евгений Малышев | Категория: Операционные системы

Загрузка ОС происходит в несколько этапов:

1. После нажатия кнопки включения или перезагрузки управление берет на себя Базовая система ввода/вывода (Basic Input/Output System — BIOS). BIOS — это программа, записанная в постоянной энергонезависимой памяти компьютера -ПЗУ (английская аббревиатура — CMOS). BIOS производит тестирование и инициализацию всех устройств и, если они прошли успешно, считывает MBR по абсолютному адресу. Затем помещает считанный код главного загрузчика в оперативную память и передает ему управление.

2. Главный загрузчик определяет, откуда следует загружать ОС. В зависимости от типа загрузчика управление будет передано либо загрузочному коду, находящемуся в активном разделе жесткого диска, либо менеджеру загрузки, либо сам загрузчик поместит ядро ОС в оперативную память и передаст ему управление.

3. Получивший управление загрузчик операционной системы инициирует загрузку ядра ОС в память.

4. Запускается сама операционная система.
Как видно из вышесказанного, при загрузке компьютера используются абсолютные адреса, т.е. номера жестких дисков, цилиндров, головок, секторов, блоков. Выполнение этапов загрузки происходит по жестко заданной цепочке. Для успешной загрузки ОС необходимо, чтобы все участники цепочки находились на своих строго определенных местах: главный загрузчик и основная таблица разделов в загрузочном секторе диска, загрузчик(и) ОС и таблицы разделов в остальных разделах диска.

При нарушении этого порядка, например, при подключении нового диска к компьютеру, на котором уже установлена одна или несколько операционных систем, возможна ситуация, когда процесс остановится с сообщением типа «ОС не найдена».

Ссылка на основную публикацию
Создать папку в облаке майл
Чтобы создать папку, перейдите в Облако и нажмите . Введите название новой папки и нажмите «Создать». Чтобы создать папку внутри...
Японские буквы для ников
Латинские буквы в кружочках: Заглавные и строчные буквы греческого алфавита: Перевернутые буквы (латинский и русский алфавиты): Смайлики: ㋛ ソ ッ...
Создать папку в облаке майл
Чтобы создать папку, перейдите в Облако и нажмите . Введите название новой папки и нажмите «Создать». Чтобы создать папку внутри...
Схема загрузки операционной системы
Базовая система ввода / вывода (BIOS)выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением процесса ввода / вывода....
Adblock detector