Жүйелiк программалау және оның негізгі ұғымдары. Дербес компьютердың архитектурасы
Дәріс сабағының құрылымы:
1. Жүйелік программалаудың кезеңдері.
2. ЭЕМ- ның архитектурасы.
3. MS DOS операциялық жүйесінің қүрылымы BIOS жүйесi.
1) Жүйелік программалаудың кезеңдері.
Компьютердің программалары қолданбалы және жүйелік болып екіге бөлінеді. Қолданбалы программанаң жүйеліктен айырмашылығы – ол компьютерге тікелей байланысты болмайды. Ал жүйелік программалар компьютердің архитектурасын және құрылымын басқарады.
Жүйелiк программалау курсы екi бөлiмнен тұрады: теориялық және тәжірибелік.
Жүйелiк программалаудың кезеңдерi:
1. Ассемблеу жүйесін жасау;
2. Байланысу программаларын жасау;
3. Микропроцессорлар жүйесін жасау;
4. Компиляторлар құру;
5. Операциялық жүйелер құру;
6. Драйверлер құру.
1. Ассемблерлеу жүйесі негізгі командалық файлды жүктеушіге ауыстырады.
2. Байланысу программалары жеке жүктелетін логикалық байланысатын программалар арасында байланыс орнатады.
3. Микропроцессорлар жиі қайталанатын топтарды бір ғана микроқұрылыммен алмастыруға мүмкіндік береді.
4. Компилятор кодтарды генерациялау кезінде аппараттардың сипаттамаларын санайды.
5. Операциялық жүйелер ЭЕМ-ның жұмысын толық басқаратын және қолданушы мен интерфейс арасында диалог орнататын программа.
6. Драйверлер перифириялық қондырғылардың жұмыс жасауын қамтамасыз етеді.
Ассембер тiлi – машиналық кодтардың символдық аналогы. Ассемблер программасын құру келесi кезеңдерден тұрады:
1. Программа текстiн редакциялау кезеңi
2. Ассемблерлеу немесе трансляциялау кезеңi
3. Құрастыру кезеңi
4. Жүктеу кезеңi
1-кезеңде Ассемблерлiк программа Windows жүйесiнiң Блокнот текстiк редакторында және MS-DOS жүйесiнiң NC.exe, FAR.exe, DN.exe программалық қабықшаларының текстiк редакторларында жазылады да, жазылған текст asm кеңейтілуімен сақталынады.
2- кезеңде ассемблерлеу кезеңi орындалады. Бұл процесс tasm.exe программасының көмегiмен жүргiзiледi. Құрылған программа мына файлда сақталу қажет C<BP<ASM. Сонан соң Ctrl+O пернесін басамыз, пайда болған командалық жолға келесі команданы енгізіемі:
tasm программа аты.asm
3-кезеңде ассемблерлiк программаны құрастыру үшiн tlink.exe программасы қолданылады. Яғни командалық жолға келесі команданы енгіземіз:
tlink программа аты.obj
4-кезеңде программаның жауабын алу үшiн командалық жолға келесi команданы енгiземiз: программа аты.exe
2) ЭЕМ- ның архитектурасы.
ЭЕМ – ның архитектурасы дегеніміз ЭЕМ-ның құрылымдық, схемотехникалық және логикалық ұйымдастырылуын сипаттайтын ЭЕМ-нің абстрактілі бейнесі. ЭЕМ-ның архитектурасы деген ұғым комплексті болып табылады және құрамына мыналар кіреді:
ЭЕМ-ның құрылымды сұлбасы;
ЭЕМ-ның құрылымдық сұлбасының элементтеріне қол жеткізу тәсілдері мен құралдары;
ЭЕМ-ның интерфейстерін разрядталуы және ұйымдастырылуы;
Регистрлердің жиынтығы;
Жадыны адрестеудің тәсілдері мен ұйымдастырылуы;
ЭЕМ-де мәліметтердің форматтары мен бейнелену тәсілдері;
ЭЕМ-нің машиналық командаларының жиынтығы;
Машиналық командалардың форматтары;
Штатқа кірмейтін жағдайларды өңдеу.
Қазіргі кездегі ЭЕМ-ның архитектурасы кейбір жалпы және жекелеме қасиеттерге ие. Жекелеме қаситеттер компьютердің моделіне байланысты болады. Қазіргі кездегі ЭЕМ-лар фон-неймандық архитектура деп аталатын машиналардың 4 және 5 ұрпағына жататындықтан, ЭЕМ-лардың жалпы қасиеттері осыған байланысты анықталады. Жалпы архитектуралық қаситтер мен принциптерге келесілер жатады:
Сақталынатын программаның принципі. Осы принципке сәйкес программа коды және оның берілгендері оперативті жадыдағы бір адресті кеңістікте орналасады.
Микропрограммалау принципі. Бұл принциптің негізі машиналық тіл машинадағы процестерді физикалық түрде қимылға келтіретін соңғы субстанция болып табылмайтындығында жатыр. Процессордың құрамына микропрограммалық басқарманың блогы кіреді. Әрбір машиналық команда үшін бұл блокта іс-әрекетті-сигналдардың жиынтығы болады, ал бұл іс-әрекетті-сигналдардың жиынтығын қажетті машиналық команданың физикалық орындалуы үшін генерациялау қажет.
Жадының сызықты кеңістігі – номерлер (адрестер) берілетін жадының ұяшықтарының жиынтығы.
Программалардың тізбектеле орындалуы. Процессор жадыдан командаларды қатаң тізбектелген түрде таңдайды. Программаның сызықты жұмысын өзгерту үшін немесе тармақталуын жүзеге асыру үшін арнайы командалар қажет. Мұндай командаларды шартты және шартсыз ауысулар деп атайды.
Мәліметтердің бүтін қызметіне (назначение) деген немқұрайлылық. Машинаға өзі өңдейтін мәліметтердің қандай логикалық жүктемені арқалайтындығы бәрі бір.
3) MS DOS операциялық жүйесінің қүрылымы
MS DOS операциялық жүйесі дискеттің немесе С: дискісінің түпкі каталогында файлдар түрінде орналасады да, мынадай бөліктерден (модульдерден) түрады:
— BIOS модулі — компьютердің түракты жадында жазылган моліметгпі енгізу-шығарудың негізгі жүйесі. Бүл модуль компьютер шыкқан заводта жазылып ошірілмей түракты сакталады. Ол ЭЕМ іске косылған сәттсе күрылғылардың жүмыс істейтінін немесе істемейтінін тексеріп, ОС-тың мәліметі енгізу-шығаруға байланысты атқарылатын карапайым жүмыстарын атқарады;
— Операциялык жүйенін жүктеуіші — бүл кішкентай гана программа, операциялык. жүйенің компьютердің жедел жадында түракты сақталып қалған модульдерін файлдардан (IO.SYS, MSDOS.SYS) оқуды камтамасыз етеді;
— IO.SYS файлы сыртқы қүрылғылармен (пернелік тақта, дисплей, принтер, байланыс адаптері және динамик) информация алмасудың барлық түрін аткарады;
— MSDOS.SYS файлы жалпы файлдар ашу ісін және де ЭЕМ жедел жадын басқарады, оған әрқашан да жедел жадта қанша бос орын бар екені белгілі болады;
— COMMAND.COM командалық процессоры әрбір адамға қажет түрлі іс-әрекеттерді орындайды, ол ЭЕМ іске косылган кезден бастан ОС-тың барлық резидентті немесе ішкі командаларын орындау ісін жүргізеді. Ал транзитті сыртқы командаларды орындау үшін ол дискіден соларға сәйкес программалық файлды тауып, оны оқып бірден орындауға кіріседі. Команданы атқарып болған соң, оны жадтан өшіріп, экранга әрі қарай жүмысқа даяр екендігін білдіретін, шакыру мәліметін (DOS шақыруы) шыгарады.
— DOS-тьщ сыртқы немесе кірме (транзитті) командалары -операциялық жүйемен бірге бөлек-бөлек файлдар түрінде берілетін программалар. кейде утилиттер деп те айтыла береді. Олар транзитті командалар ретінде әртүрлі кызметтер атқарады, мысалы, дискетті форматтау, дискілерді тексеру жәнс т. с. с.
— Қүрылғылар драйвері — DOS жүйесін толыктырып, жаңадан косылган шеткері күрылгыларды басқару ісін орындайтын арнайы профаммалар. Драйверлер компьютердің жедел жадына операциялық жүйемен бірге окылады да, олардың аттары CONFIG.SYS деген арнаулы файлда жазылып түрады. Операциялык жүйе жедел жадқа жүктелгеннен кейін дискіден конфшүрациялық (күрамдык) файл CONFIG.SYS окылып қүрылғылар драйверлері де жедел жадта орналасады. Мұнан кейін командалық COMMAND.COM файлы оқылып, ол іске кіріседі. Бүл командалық процессор тагы бір командалық AUTOEXEC.BAT файлын іске қосып, оның ішіндегі командалар мен программаларды біртіндеп орындай бастайды.
Операциялык жүйенің негізгі командалары
ОС жүмыс істсгенде оның негізгі жумыс қүралы — команда. Ол компьютерге белгілі бір әрекетті орындайтын арнаулы программаларды шақыру үшін қолданылады.
Команда формат деп аталатын, арнаулы қүрылымнан (структурадан) түрады. Формат команданың атынан және параметрінен қүралады.
Командадардың жіктелуі
MS-DOS барлық командалары резидентті жөне транзитті болып екі үлкен топқа бөлінсді. Резидентті (ішкі, бірге күрылған) командалар қызмет ететін C0MMAND.COM файлының қүрама бөлігі болып табылады. Олар — тез орындалатын жиі қолданылатын қарапайым командалар. Бүл топқа: DIR, MD, CD, RD, TIME, DATE, REN, DEL, TYPE, COPY жоне т. б. командалар жатады.
Транзитті (сыртқы, шақырылып іске қосылатын) кірме командаларға дискідегі программалык файлдар жатады. Оларды іске косып орындаудан бүрын дискіден оқу керек. Бүл топқа мына командалар жатады: FORMAT, ATTRIB, TREE, MODE, DISKCOPY және т. б.
Резидентті (ішкі) командалар
Каталоггармен жұмыс істейтін командалар Бүл топқа DIR, CD, RD, MD командалары жатады.
1. DIR командасы — каталогтардың және файлдардың толык аттарының, көлемінің, және қүрылған уақыты мен мерзімінің тізімін береді. DIR командасын карапайым параметрсіз қолданғанда экранға агымдағы каталогтың мазмүнын шығарады.
Ішкі каталогтың мазмүнын қарау үшін DIR командасын және ішкі каталогтың атын жазсақ жеткілікті.
Параметр деп түпкі каталогты немесе кез келген деңгейдегі ішкі каталогты корсететін маршрутты айтады.Мысалдар:
а) С:\> dir student\basic — STUDENT каталогына кіретін BA¬SIC ішкі каталогының мазмүнын экранға шығарады;
ә) C:\STUDENT\BASIO dir_*.bas — ағымдағы STUDENT\BASIC каталогындагы заты BAS болып келген барлық файлдардың атрибутының тізімін экранға шыгарады .
б) А:\> dir alma.bas — ALMA.BAS файлының атрибуттарын экранга шығарады.
Каталог мазмүнының тізімі үлкен болған жағдайда -информацияны парақтап экранга шыгару үшін қосымша /Р параметрі қолданылады. Бүл жағдайда экран беті информацияга толган соң информацияны экранға беру токтайды, жалғастыру үшін кез келген пернені басу керек.
С:\> dir /р немссс С:\> dir student\basic /p
Информацияны экранға жинакты (бір жолға бірнеше файл жазу) түрінде шығару үшін /W параметрі колданылады. Бүл жағдайда файлдардың аттары мен түрлері ғана экранға шығады, мысалы,
А:\> dir /р немесе C:\LEX> dir /w
DIR командасы берілген тізімді тек дисплейдің экранына шығарып қана қоймай, принтерге шығаруға және файлға жазып коюға мүмкіндік береді.
C:\>dir > prn — С дискісіндегі түпкі каталогтың тізімін принтер арқылы кағазға басып aлy;
A:\>dir > spisok — тізімді SPISOK атты файлға жазып алу;
Ескерту. Команданын атынан кейінгі сызықша белгісі осы орынга кем дегенде бір бос орынның кажеттілігін көрсетеді
2. MD (Make Directory — каталог жасау) — ағымдағы кез келген
каталог ішінен жаңа каталог ашу командасы, мысалы,
С:\> md student — С дискісінің түпкі каталогынан STUDENT атты жаңа каталог ашу;
С:\> md student\basic немесс C:\STUDENT> md basic — STUDENT каталогында BASIC ішкі каталогын ашу.
3. RD (Remouve Directory — катологты жою) — ішінде файлдары
жок бос каталогтар мен ішкі каталогтарды жою командасы, мысалы,
C:\STUDENT\BASIС> rd tecno2 — STUDENT каталогының ішіндегі екінші дәрежелі BASIC атты ішкі каталогынын үшінші дәрежелі TECN02 ішкі каталогын жою;
С:\> rd student\basic\tecno2 — түпкі каталог ағымда болған жагдайда tecno2 ішкі каталогін жою;
4. CD (Change Directory — каталог ауыстыру) — бір каталогтан екінші каталогка кошу командасы. Жоғарғы дәрежедегі каталогтарга кошу мына параметрлер «..» , «\» арқылы іске асады. Мысалдар:
а) С:\>cd_student\basic-STUDENT каталогының BASIC атты ішкі кататогына кошу:
э) C:\STUDENT\BASIС> cd.. — BASIC ішкі каталогынан STU¬DENT каталогына кошу;
б) C:\STUDENT\BASIC\TPOP2>cd\ — басқа (түпкі) каталогқа кошу;
в) C:\STUDENT\BASIO cd..\lеx — BASIC каталоганан STUDENT каталогына кайтып оралып, LEX ішкі каталогына кошу;
г) C:\STUDENT\BASІC\ECONOM2> cd .. \.. — ECONOM2 ішкі каталогынан екі сатыға жоғары STUDENT каталогына кошу.
Файлдармен жүмыс істейтін командалар
Бүл топқа COPY, REM, DELETE, TYPE, DATE, TIME жөне т.с.с командалар жатады.
1. COPY — файлдарды кошіру командасы. Файлдарды кошіргенде файддың бүрынгы атын сақтап (егер олар басқа каталогқа көшірілетін болса) немесе атын озгертіп кошіруге болады. Параметр ретінде
қандай файл, қайдан, қайда жоне қандай атпен кошірілетіні көрсетіледі. Жалпы түрде команда форматын былай көрсетуге болады: copy <қайдан, нені> <қайда>
Файл атауларында оларды топтап белгілеуге мүмкіндік беретін нүсқа (* және ?) таңбаларды пайдалануга рүхсат етілген, мысалы,
а) C:\> copy а:\*.* с: — А: дискісіндегі барлық файлдарды С: дискісіндегі жүмыс істеп түрған ағымдагы каталогқа көшіру;
ә) С:\> copy alla.bas_alma.bas — түрі BAS болып келкен ALIA атты файлды, озі орналасқан сол каталогкд ALMA.BAS деген атпеп көшіру (екінші кошірмесін ботен атпен алу);
б) C:\STUDENT\LEX> copy a:\port.txt — А: дискісіндегі port.txt файлын ағымдағы LEX каталогына өз атымен кошіру;
в) С:\> copy_knl.txt+b:\kn2.txt+a:\kn3.txt_kniga.txt — С:, А:, В:дискілеріндегі файлдарды KNIGA.TXT дсген атпен С: дискісіне бір файлга көшіру (біріктіру);
г) С:\> сору con proba.txt — пернелерден (консоль — con) терген тексті PROBA.TXT файлына енгізу, бул жагдайда PROBA.TXT деген жаңа файл пайда болады. Тексті теріп болғанды білдіретін белгі ретінде Ctrl+Z жөне Enter пернелері қолданылады;
ғ) С:\> copy talgat.txt+con talgat.txt — TALGAT.TXT файлының соңына пернелерден терген текст жолдарын қосу;
д) С:\> copy_con+talgat.txt talgatl.txt — TALGAT.TXT файлының бас жағына пернелерден терген текст жолдарын косу. Бұл жағдайда нәтиже-файл бастапкы файлдан ботен атпен аталуы қажет;
е) С:\> copy con prn — пернелерден терілген символдарды принтер арқылы кағазға басып алу, «баспа машинкасы» режимі;
ж) С:\> сору port.txt prn — текстік файлды қағазға басып алу;
2. REN (RENAME) — файлдардың аттарын озгерту командасы, параметрлері файлдардың ескі жөне жана аттары, мысалы,
а) С:\> rеn port.txt dora.txt — PORT.TXT атты файлды DORA.TXT дсгсн атқа ауыстыру;
ө) С:\> rеn *.doc *.txt — ағымдағы каталогтағы заты DOC файлдардың бәрінің затын ТХТ деп озгерту;
3. DEL (DELETE) — ағымдағы немесе корсетілген каталогтағы файлды нсмесе файддар тобын ошіру командасы, мысалы,
а) С:\> del alla.bas — ALLA.BAS файлын ошіру;
ө) С:\> del \basic\*.bas — BASIC каталогындағы заты BAS файлдардың бәрін жою;
б) C:\PRIMER> del *.* — PRIMER каталогындағы барлык файлдарды жою.
Бір емес бірнеше файлдарды, яғни файлдар тобын жоюға команда бергенде операциялық жүйе томендегі корсетілгендей ескертеді:
Are you sure? Y/N? (Сіз сенімдісіз бе? Ио/Жок)
Ү өрпін таңдау арқылы файлдар тобын жойғымыз келетінін, N әрпін тандау арқылы, жою операциясынан бас тартқанымызды білдіреміз.
4. TYPE командасы — текстен түратын файлдың ішкі текстін экранға шығару.
С:\> type program.txt — PROGRAM.TXT файлының текстін экранға шығару;
С:\> type student\lex\progl.txt — PROGl.TXT файлын экранға шығару;
С:\> type program.txt>prn — файлдың мазмұнын баспаға (принтерге) шығару;
5. DATE командасы — үстіміздегі (ағымдағы) ай, күн жөне жыл мерзімін экранға шығару және оны озгерту;
C:\>DATE — операциялык жүйеде (компьютер таймерінде) белгіленген мерзімді (датаны) экранға шығару жөне жана мерзімді енгізуді талап ету. Қайтадан жаңа мерзімді енгізу үшін, пернелерден мына команданы теру керек:
DATE_MM-DD-YY
мүндағы MM- ай нөмірі (1-12), DD — күн саны (1-31), ҮҮ -жылы.
Бүл белгілер мынадай таңбалармен «—» , «/» бөлініп жазылады, мысалы,
С:\> date — бүл команда экранга мына жолды шыгарады: Агымдагы мерзім 3-16-1997
Жаңа мерзімді енгізіңіз (mm-dd-yy): Егер мерзім қате болып ағымдағы мерзімді өзгерткіміз келсе, онда жогарыда көрсетілген қалып бойынша қажетті сандар енгіземіз.
6. TIME командасы — ағымдағы уақытты экранга шыгару және қайтадан езгерту, бүл команда форматы алдыңғы — date командасына үксас.
С:\> time — компьютер таймерінін ағымдағы уақытын экранга шығаруды және ол дүрыс болмаса, жаңа уакытты енгізуді талап ету.
Жүмыс нәтижесі:
Агымдагы уақыт 11:22:39.82
Жаңа уақытты снгізініз (HH:MM:SS):
мүндағы, НН — сагаты (0-23), ММ-минуты (0-59), SS-секунды (0-59).
Жаңа уақытты енгізу үшін пернелерден сагатка, минутқа жене секундқа сәйкес сандарды тереміз.
7. PATH (жол) командасы керекті файлдар автоматты түрде ізделетін каталогтар тізімін алдын ала корсетуге арналған. MS DOS жүйесі қажет болған файлды агымдагы каталогтан таба алмаса, осы команда параметрлері ретінде келтірілген каталогтардан іздейді. Бүл
команда кобінесе компьютер іске косылганда бірден автоматты түрде орындалуға тиіс autoexec.bat файлында болады. Ол жиі колданылатын қызмет жасау файлдары орналасқан каталогтарды корсстеді, мысалы: path с:\, c:\dos; c:\nc; c:\windows; d:\utilit; d:\my; d:\text
8. CLS (Clear Screen — экран тазарту) экранды тазартып операциялық жүйенің жүмыска шакыру катарын сол жақ жогарғы бүрышқа орналастырады. Бүл команда сls түрінде параметрсіз теріліп, соңынан Enter псрнесі басылады.
Ұсынылатын әдебиет:
1. Негізгі
Юров В. Asstmbler. – Издательство «Питер», 2000.
Финогенов. Основы языка Ассемблера.
2. Қосымша:
Нортон. IBM.PC, 1991.