Тема 2.2. Операционные системы и оболочки: MS DOS, Norton Commander

Тема 2.2. Операционные системы и оболочки: операционная система MS DOS, программная оболочка Norton Commander

2.2.1. Операционная система MS DOS

Операционная система MS DOS (Microsoft Disk Operating System - дисковая операционная система фирмы Microsoft) появилась в 1981 г. Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 - 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.
В основе любой операционной системы лежит принцип организации работы внешнего устройства хранения информации. Несмотря на то, что внешняя память может быть технически реализована на разных материальных носителях (например, в виде гибкого магнитного диска или магнитной ленты), их объединяет принятый в операционной системе принцип организации хранения логически связанных наборов информации в виде так называемых файлов.
В операционной системе MS DOS принята структура хранения информации в виде файлов. Файл - логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства, обычно он занимает свободные кластеры в разных частях диска. Сведения о номерах этих кластеров хранятся в специальной FAT- таблице. Кластер является минимальной единицей пространства диска, которое может быть отведено файлу. Самый маленький файл занимает один кластер, большие файлы - несколько десятков кластеров.
Кластер - группа смежных секторов. Кластер для гибкого диска - 1,2 сектора (0,512, 1 Кбайт). Кластер для жесткого диска - 4, 8, 16 секторов (2-8 Кбайт).

Полное имя файла, которое состоит из собственно (основного) имени файла, которое может включать от 1 до 8 английских символов, и типа (расширения), которое используется для характеристики хранящейся информации и может включать от 1 до 3, но чаще всего 3 английских символов. Имя от расширения отделяется знаком точка. В имени файла недопустимы пробелы.
Например.
Kurs.bat
-kurs- собственное имя файла
-bat- тип (рсширение)
-kurs.bat-полное имя файла.
Размер файла в байтах
Дата создания файла
Время создания файла
Специальные атрибуты (S – системный, А – архивный и др.)

Каталог - специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов с расширениями, информация о размере файлов, времени их создании и т.д.
Правила наименования подкаталогов такие же, как и правила наименования файлов (от 1 до 8 английских символов). Для формального отличия от файлов обычно подкаталогам присваивают только имена, хотя можно добавить и расширение по тем же правилам, что и для файлов.
Каталоги могут быть активными (текущими) или пассивными.
Активным называется каталог, в котором работа пользователя производится в текущее машинное время.
Пассивным называется каталог, с которым в данный момент времени нет связи.
В операционной системе MS DOS принята иерархическая структура организации каталогов (рис. 2.2.1), в соответствии с которой на диске имеется единственный главный корневой каталог. Он находится на нулевом уровне иерархической структуры, создается при форматировании диска и не может быть удален средствами DOS. Корневой каталог обозначается обратной косой чертой (\). Все остальные каталоги (подкаталоги) создаются специальными командами и могут быть удалены.

Рис. 2.2.1. Иерархическая структура организации каталога
Родительским каталогом называется каталог содержащий подкаталоги.
Подкаталогом называется каталог входящий в другие каталоги.
Путь к файлу - это цепочка соподчиненных каталогов, которую необходимо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрированный искомый файл.
При задании пути к файлу каталоги записываются по порядку и отделяются друг от друга знаком \. Например,
путь к файлу записывается следуюшим образом:
\BASIC\STUDENT\R-9-18\ivanov09.bas
полние имя файла имеет вид
D:\BASIC\STUDENT\R-9-18\ivanov09.bas
Файловая система - это часть операционной системы управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске. С понятием файловой системы тесно связано понятие файловой структуры диска, под которой понимают, как размещаются на диске: главный каталог, подкаталоги, файлы, операционная система, а также какие для них выделены объемы секторов, кластеров, дорожек.
При формировании файловой структуры диска операционная система MS DOS соблюдает ряд правил:
- файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в разных каталогах, но в одном и том же каталоге только один раз;
- порядок следования имен файлов и подкаталогов в родительском каталоге произвольный;
- файл может быть разбит на несколько частей, для которых выделяются участки дискового пространства одинакового объема на разных дорожках и секторах.

Файл размещается на диске по кластерам, которые пронумерованы. Эти кластеры могут находиться в разных местах диска, и соответственно файл будет храниться на диске в виде отдельных фрагментов в свободных на момент записи на диск кластерах. В этом случае говорят, что файл фрагментирован. Желательно, чтобы кластеры, выделенные для хранения файла, шли подряд, так как это позволяет сократить время его поиска. Однако это, возможно, сделать только с помощью специальной программы, и подобная процедура получила название дефрагментации файла. И в том, и в другом случае для организации доступа к файлу операционная система должна иметь сведения о номерах кластеров, где размещается каждый файл. В этом ей помогает FAT-таблица.
FAT-таблица предназначена для размещения и поиска файлов на диске. Она хранится на диске в определенном месте. Учитывая ее крайне важную роль в организации файловой системы, предусмотрено хранение и ее дубля, т.е. на диске хранятся две одинаковые таблицы - основная и дублирующая. При повреждении основной таблицы можно восстановить информацию о размещении файлов с помощью дублирующей. Рассмотрим основную идею, заложенную в основу построения и использования FAT-таблицы, обратившись к рис. 2.2.2. Следует заметить, что для ускорения доступа к таблице производится ее предварительная загрузка в оперативную память. Количество ячеек FAT-таблицы определяется количеством кластеров на диске. Каждая ячейка содержит номер кластера.

Рис. 2.2.2. Организация доступа к файлу с помощью FAT-таблицы
В свою очередь, в каталоге хранятся записи о файлах, где наряду с другими характеристиками указан номер его первого кластера. При необходимости доступа к файлу сначала производится обращение к ячейке FAT-таблицы, адрес которой определяется первым номером, хранящимся в записи о файле. В этой ячейке хранится номер второго кластера этого файла. Обратившись к ячейке таблицы, соответствующей номеру второго кластера, операционная система найдет там номер третьего кластера и т.д. Так будет создана цепочка кластеров, где расположен файл. В последней клетке таблицы, завершающей данную цепочку, должен находиться код FFP или FFFF для указания ее конца. Так определяется цепочка кластеров, где хранится файл.

При работе на персональном компьютере установлен ряд соглашений по заданию типа (расширения) файла, некоторые, из которых приведены в табл.2.2.1.

Таблица 2.2.1. Соглашения по типу файлов

Тип	Назначение	Тип	Назначение
.ARJ	Архивный файл	.BAK	Копия файла, создаваемая при перезаписи файла оригинала
.BAS	Программа на языке Бейсик	.BAT	Командный файл
.COB	Программа на языке Кобол	.COD	Версия файла типа .OBJ на языке ассемблера
.COM	Командный системный файл, исполняемый файл	.DAT	Файл данных
.DOC	Файл документов (текстовый)	.EXE	Исполняемый файл
.FOR	Программа на языке Фортран	.HEX	Символьное шестнадцатеричное представление двоичных данных в коде ASCII
.HLP	Файл для справочной информации	.LIB	Библиотека программ
.OBJ	Скомпилированная объектная программа на машинном языке	.OVL	Оверлейный файл прикладной программы
.OVR	Оверлейный файл программы компилятора	.PAS	Программа на языке Паскаль
.PIC	Данные выводимого на экран изображения	.PRN	Листинг (распечатка программы)
.SYS	Файлы, расширяющие возможности операционной системы, например драйверы	.SYM	Таблица символов для компилятора
.TER	Описание терминала (для асинхронной передачи)	.TMP	Временный файл
.TXT	Текстовый файл	.$$$	Временный файл

При обращении к файлу типа ВАТ, СОМ, ЕХЕ достаточно задать только его имя, тип не указывается. При одинаковых именах приоритет - в порядке, указанном выше.

копирование группы файлов с одного диска на другой;
удаление группы файлов;
перемещение группы файлов на другой диск;
поиск группы файлов заданного типа и т.п.

Эти операции достаточно легко выполнить, пользуясь при формировании имен и типов файлов шаблоном.
Шаблон имени файла - специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются сиemмволы * или ? .
Символ * служит для замены любой последовательности символов. В шаблоне может быть использовано в поле имени и типа по одному символу *.
Например. Задав имя *.ТХТ, вы обратитесь ко всем текстовым файлам. Задав имя SD*.*, вы обратитесь ко всем файлам, имя которых начинается на SD.
Символ ? служит для замены одного символа. В шаблоне может быть использовано несколько таких символов.
Например. Имя RT??.BAS позволит обратиться ко всем файлам типа BAS, имя которых состоит из четырех символов, причем первые два символа обязательно RT, третий и четвертый - любые.

2.2.2. Программная оболочка Norton Commander

Пакет программ Norton Commander относится к классу программ-оболочек.
Применение операционной оболочки Norton Commander значительно упрощает управление компьютером, так как процесс ввода команд MS DOS и их параметров заменяется выбором из предлагаемого списка возможных значений (меню). Выбор, как правило, осуществляется с помощью клавиш редактирования со стрелками и завершается нажатием клавиши Enter.
Кроме того, при правильной работе с Norton Commander практически не требуется указывать пути к файлам и каталогам, что при непосредственной работе в DOS часто сопровождается ошибками. Перечень процедур управления компьютером с помощью пакета Norton Commander весьма широк. Основными из них являются:
- выбор диска, каталога и файла;
- создание нового каталога и текстового файла;
- просмотр и корректировка текстовых файлов;
- копирование, перемещение, удаление файлов и каталогов;
- работа с архивными файлами;
- получение информации о компьютере и оперативной памяти;
- сравнение каталогов дисков;
- просмотр и корректировка атрибутов файлов;
- другие процедуры.
Программа-оболочка - это программа, один из модулей которой, называемый резидентным, постоянно находится в оперативной памяти компьютера и для выполнении каких-либо заданных пользователем функций загружает с диска в свободные области памяти необходимые исполнительные модули. Например. Norton Commander, Dos Navigator, Norton Navigator.
При запуске пользовательской программы исполнительные модули Norton Commander автоматически удаляются из памяти, освобождая максимальную ее часть для прикладной программы. Резидентный же модуль, оставаясь в памяти, занимает незначительную ее часть - менее 10 Кбайт.
Программные файлы и файлы данных, входящие в состав пакета Norton Commander, как правило, размещаются на системном диске в каталоге Norton Commander. К числу основных файлов этого пакета следует отнести:
- nc.cfg - конфигурационный файл;
- пс.ехе - программа-загрузчик;
- nc.hlp - файл справки (помощи);
- ncedit.exe - редактор текстов;
- nczip.exe - компрессор (утилита сжатия файлов);
- ncsf.exe - утилита форматирования дискет и др.
Для того чтобы начать работу с пакетом, необходимо ввести в командную строку команду для запуска программы-загрузчика:
> NC
Обычно запуск пакета обеспечивается файлом автозапуска операционной системы AUTOEXEC.BAT при ее загрузке, в который включают аналогичную команду.
Взаимодействие пользователя с DOS в среде пакета Norton Commander осуществляется в диалоговом режиме. Информация выводится на экран дисплея в так называемые окна. Окно - это ограниченная прямоугольной рамкой и выделенная отличительным цветом часть экрана, которая позволяет либо просматривать выведенную в нее информацию одновременно с информацией в другой части экрана, либо осуществлять выбор из предложенных альтернативных пунктов, либо вводить или изменять информацию в отдельных ее зонах. Пакет программ Norton Commander выводит информацию в окна двух типов: информационные и диалоговые.
Большая часть окон является окнами диалогового типа и предназначена для выбора тех или иных действий или режимов работы. Окна, в которых предлагается сделать выбор из нескольких возможных вариантов действий, называются меню.
Информационное окно - это окно, которое, как правило, занимает всю площадь экрана и предназначено главным образом для получения информации о различных компонентах вычислительной системы. Информационное окно может делиться вертикалью пополам на две панели. Панели могут иметь различный вид и содержать разнообразную информацию о файлах, каталогах и дисках.
На рис. 2.2.3 изображено информационное окно, разделенное на две панели. На левую панель выведена информация о корневом каталоге диска С:. На правую панель выведен перечень файлов каталога C:\NORTON.

Рис. 2.2.3. Вид основного экрана пакета программ Norton Commander
В нижней части экрана располагаются приглашение DOS и строка помощи с назначением функциональных управляющих клавиш F1 - F10. Эти же управляющие клавиши могут употребляться совместно с другими клавишами, например Ctrl,Alt и Shift, и тогда их назначение автоматически переопределяется, а строка помощи изменяется:
Alt и F1 - для выбора диска, отображаемого в левой панели;
Alt и F2 - для выбора диска, отображаемого в правой панели;
F1 (Помощь) - вывод на экран справочной информации (помощи);
F2 (Вызов) - вызов на экран меню пользователя;
F3 (Чтение) - просмотр текстового файла;
F4 (Правка) - редактирование текстового файла;
F5 (Копия) - копирование одного или нескольких файлов;
F6 (НовИмя) - переименование или перемещение файла (каталога);
F7 (НовКат) - создание каталога;
F8 (Удал-е) - уничтожение файлов или каталогов;
F9 (Меню) - вызов управляющего меню;
F10 (Выход) - выход из программы Norton Commander.
Таким образом, внешний вид операционной оболочки Norton Commander представляет собой совокупность строк, где после строки заголовка следуют:
1. Строка меню (главное меню).
2. Большую часть экрана занимают две панели: левая и правая, каждая из которых включает заголовок (в котором записывается имя диска и путь к отображаемому списку файлов), список имен файлов и каталогов (в полной или краткой форме), сводную строку (в которой отображается информация о выделенном файле или каталоге).
3. Командная строка – место для ручного ввода команды.
4. Управляющее (функциональное меню).

Вопросы для повторения

1. Какая структура хранения информации принята в операционной системе MS DOS?
2. Что такое файл?
3. Что является минимальной единицей пространства диска, которое может быть отведено файлу?
4. Чем характеризуются файлы?
5. Из чего состоит полное имя файла?
6. Что такое каталог?
7. Какая структура организации каталогов принята в операционной системе MS DOS?
8. Как обозначается корневой каталог?
9. Что такое подкаталог?
10. Чем отличается корневой каталог от подкаталогов?
11. Что представляет собой путь к файлу?
12. Как называют часть операционной системы управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске?
13. Для чего предназначена FAT-таблица?
14. Что такое шаблон имени файла?
15. Какая программа называется программой-оболочкой?
16. Приведите примеры программ-оболочек.
17. Какие файлы относят к числу основных в пакете Norton Commander?
18. Как начать работу с пакетом Norton Commander?
19. Что такое окно?
20. Какие окна называют диалоговыми?
21. Какие окна называют меню?
22. Какие окна называют информационными?