Автоматизация – это применение автоматических устройств, для выполнения функций управления.

Автомат – устройство, которое без непосредственного участия человека выполняет процессы приёма преобразования, использования и передачи энергии, материалов или информации согласно заложенной программе.

Автоматизированная система (АС) – совокупность управляемого объекта и автоматических управляющих устройств, в которых часть функций управления выполняет оператор.

В АС автоматические устройства осуществляют сбор информации с объекта управления, её передачу, преобразование и обработку, формирование управляющих команд и их выполнение на управляемом объекте, то есть те функции, которые легче всего поддаются формализации.

Человек-оператор определяет цели и критерии управления и корректирует их при изменении условий. То есть человек выполняет функцию наблюдения за работой автоматических устройств, при необходимости изменяет программу их работы (задание) и принимает общие решения по управлению в изменившихся или сложных ситуациях.

 

АС в зависимости от области применения традиционно подразделяются на:

АС обработки экспериментальных данных;

АС обучения;

АС экономических расчётов;

АС проектирования;

АС управления технологическим процессом;

АС управления в народном хозяйстве (АСУ);

АС управления предприятием.

В АС широко используются компьютеры и другие специализированные средства вычислительной техники (СВТ).

Работа компьютера выполняется в соответствии с заложенной в него программой. В рамках информатики изучаются способы накопления, сбора, хранения, обработки информации, по возможности абстрагируясь от аппаратной части АС. Т. е. в рамках информатики готовится квалифицированный пользователь информационных ресурсов.

Эффективное использование компьютера для получения данных от объекта и формирование управляющих команд невозможно без глубокого знания особенностей его устройства и функционирования. В связи с этим при знакомстве с устройством компьютера и принципами его функционирования для специалистов информационно-измерительной техники в первую очередь представляют интерес:

  1. Порты ввода/вывода (последовательные, параллельные);
  2. Организация памяти (оперативной, постоянной, дисковой и т.п.);
  3. Возможности прерывания работы центрального микропроцессора по внешним событиям, и их поддержка операционной системой;
  4. Особенности загрузки и завершения работы компьютера;
  5. Возможность изменения конфигурации и оптимизации настройки компьютера;
  6. Средства разработки программ;
  7. Поддержание работоспособности и целостности компьютера и находящихся в нём программных средств.

По соотношению цена – качество, из применяемых для автоматизации в нашей стране компьютеров, уверенно лидирует персональные компьютеры (ПК), исторически известные как IBM-PC совместимые. Практически каждое предприятие или организация имеет автоматизированные системы на базе ПК. Сравнительно невысокая стоимость ПК и его программного обеспечения позволяют создавать на их основе высокотехнологичные приборы, в которых ПК входит как встроенный модуль. Такие приборы оказываются многофункциональными, гибко настраиваемыми и легко обновляемыми (нередко путём простой замены программы).Операционные системы.
Операционная система MS-DOSОперационная система (ОС) – это комплекс программ, осуществляющих управление вычислительным процессом, и реализующих наиболее общие алгоритмы обработки информации на данном ПК. ОС является обязательной частью ПК.

Первые ОС были созданы в 1953 – 1954 гг. и предназначались для сокращения времени работы операторов и программистов. Они включали в себя комплекс обслуживающих, управляющих и отладочных программ, а так же автоматизировали процесс вызова программ на выполнение, распределение памяти и других ресурсов ПК.

Установившейся общей классификацией ОС не существует. Причина этого – их сложность, постоянное совершенствование, появление новых разновидностей.

Входящие в состав ОС программы принято делить на управляющую и обрабатывающие.

Основные функции управляющей программы ОС:

управление заданиями;

распределение памяти;

обмен данными;

обработка реакций на исключительные ситуации;

ведение протокола вычислительного процесса;

управление обрабатывающими (прикладными) программами ОС, например, трансляторами.

Эти функции ОС взаимосвязаны и чёткое их разграничение не всегда возможно.

В зависимости от количества одновременно выполняющихся задач ОС подразделяются на одно- и многозадачные.

Для многозадачных ОС основной единицей работы компьютера является задание (процесс). Характерная черта заданий – их целостность, независимость друг от друга.

ОС реального времени – это частный вид ОС, предназначенный для работы в режиме реального времени. Требования к ОС реального времени: малое время ответа на события во внешней среде и команды оператора, обеспечение высокой живучести системы.

Примеры ОС:

  1. UNIX, разработанная компанией Bell Labs, подразделением AT&T в начале 70-х годов. UNIX существует в десятках версий на разных типах ПК;
  2. СР/М фирмы Digital Research для ПК на МП Intel 8080 (70-е годы).

Основной ОС для IBM/PC и совместимых с ним компьютеров; изначально основанных на МП Intel 8088 стала с 1981 года MS-DOS фирмы Microsoft. Существуют совместимые с ней ОС PC-DOS фирмы IBM, DR-DOS, Novell-DOS фирмы Digital Research.

В ОС Windows 95, 98 входит ядро реального времени и ряд сервисных функций, которые в комплексе являются дальнейшим развитием MS-DOS, хотя официально так не называются. ОС Windows NT также позволяет выполнять многие программы MS-DOS и поддерживает её команды.

В начале загрузки MS-DOS появляется сообщение Starting MS-DOS… Если в этот момент нажать функциональную клавишу F8, то MS-DOS будет запрашивать подтверждение на выполнение каждой команды в файлах CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT (в Windows 95 появляется меню загрузки, где может быть выбран аналогичный режим). Это позволяет проследить последовательность выполнения процесса загрузки.

В процессе загрузки в оперативную память записываются следующие резидентные программы и драйверы:

HIMEM.SYS, обеспечивающий работу с верхней памятью;

EMM386.EXE для работы со старшими адресами памяти (UMB) и эмуляции отображаемой памяти (EMS)

DISPLAY.SYS для отображения символов на экране (загрузки знакогенератора).

RAMDRIVE.SYS для создания виртуального диска в оперативной памяти

MSCDEX.EXE – расширение драйвера СD-ROM

SHARTDRV.EXE для кэширования диска;

KEYB.EXE для переключения между раскладками клавиатуры.

DBLSPACE.BIN, DRVSPACE.BIN для сжатия данных на диске ("дисковый компрессор").

Дисковый компрессор обеспечивает прозрачное для пользователя сжатие данных, записываемых на диск и распаковку данных, считываемых с этого диска.

В результате выполнения загрузки ПК, управление передаётся командному процессору MS-DOS, который загружается из файла
COMMAND.COM, обычно из корневого каталога загрузочного диска.

Командный процессор обрабатывает команды, выданные пользователем ПК.

Резидентная часть команд процессора постоянно находится в памяти и обрабатывает нажатие клавиш Ctrl–C и критические ошибки. При необходимости она вызывает транзитную часть команд процессора, объём которой примерно в 10 раз больше.

Транзитная часть выполняет команды пользователя. В ней хранится код всех внутренних команд MS-DOS.

Примеры внутренних команд: DIR, COPY, DEL, DATE, TIME, CD.

Внешние команды – это программы, находящиеся на диске в виде COM и EXE файлов. Примеры: EDIT, MENU, MODE, PRINT, XCOPY.

Примеры командных строк:

COPY RAR.EXE C:\DOS\RAR2.EXE

CD C:\DOS

MD PSAS

COPY /?

Если исполняемый файл не найден, то ОС выдаёт сообщение:
Bad command of file name ("Неверная команда или имя файла").

Поиск исполняемого файла команды ХХХХ производится в последовательности ХХХХ.COM, ХХХХ.EXE, ХХХХ.BAT.

Для вызова программы, исполняемый файл, который находится не в текущем каталоге надо настроить переменную окружения PATH:

PATH C:\;C:\DOS;C:\NC,

указав список каталогов, в которых ОС будет искать программы. Команда PATH, как правило, размещается в файле AUTOEXEC.BAT. Команда PATH без параметров выдаёт свою текущую установку.

Диск-резидентная часть MS-DOS включает в себя файлы IO.SYS и MSDOS.SYS.

IO.SYS – содержит драйверы ввода/вывода последовательного и параллельного интерфейса, системного таймера, программу управления процессом загрузки ОС.

MSDOS.SYS содержит ядро (Kernel) ОС, которое обеспечивает прикладным программам функции управления процессами, работы с памятью и дисковыми данными.Компьютерная память и ее использование в MS-DOS

Запоминающее устройство (ЗУ) – это устройство, предназначенное для приема, хранения и выдачи информации. Часто, говоря о ЗУ, используют термин "память".

Память подразделяется на внутреннюю и внешнюю, на записываемую и предназначенную только для чтения (постоянную, сокращенно – ПЗУ).

Основной признак разделения памяти на внутреннюю и внешнюю – это ее доступность. Обращение к внутренней памяти осуществляется непосредственно с помощью команд процессора. Доступ к внешней памяти осуществляется путем подачи команд на соответствующее устройство сопряжения с внешним накопителем данных.

Внутренняя память используется в компьютере в качестве основной, работающей совместно с процессором. Примеры внутренней памяти в ПК – это ОЗУ (RAM) и БИОС ПЗУ (ROM BIOS). Внутренняя память обычно реализуется в виде ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ), в котором доступ к ячейкам памяти осуществляется в произвольном порядке по адресу. Время обращения к ЗУПВ не зависит от адреса ячейки.

Внешняя память – это ЗУ, предназначенное для хранения больших массивов информации (магнитные диски и ленты, компакт-диски). Магнитный диск – это диск, покрытый слоем ферромагнитного материала. Накопитель состоит из одного или нескольких магнитных дисков. Запись и чтение производятся на поверхности вращающегося магнитного диска магнитной головкой на концентрических окружностях. Поиск соответствующей дорожки осуществляется смещением головки вдоль радиуса диска соответствующим приводом. Расстояние от головки до диска составляет несколько микрон.

 

В компьютере можно выделить два основных вида записываемой памяти: оперативную и дисковую.

Оперативная память содержит выполняемые компьютером программы и данные, которыми они оперируют. Это – внутренняя память. Оперативная память физически реализована в виде микросхем ОЗУ, объединенных в модули памяти.

Дисковая память служит для постоянного хранения данных и программ. Это – внешняя память. Дисковая память физически реализована в виде накопителей на магнитных дисках (жесткий диск- винчестер, гибкий диск- дисковод).

Характерное отличие дисковой и оперативной памяти состоит в том, что записанная на диск информация хранится длительное время независимо от электропитания, а в оперативной памяти информация исчезает сразу после отключения питания. С другой стороны оперативная память имеет наименьшее время доступа, обращение к дисковой памяти происходит существенно медленнее.

Накопители на магнитных дисках (HDD, FDD) и модули оперативной памяти позволяют читать и записывать на них данные.

Другим классом устройств компьютерной памяти являются постоянные запоминающие (или однократно записываемые) устройства, доступные только для чтения информации. Внутренней постоянной памятью ПК является БИОС ПЗУ (ROM BIOS – микросхема). К внешней постоянной памяти относится память на лазерных компакт-дисках CD-ROM.

До 80-х годов наблюдался расцвет операционных систем, использующих в качестве основного носителя информации перфоленты и перфокарты. В словаре по кибернетике (1979 г. выпуска под ред. В.Н. Глушкова) имеется десяток статей типа "перфокарта апертурная", "перфокарта вырезная", "перфокарта маркированная", "перфокарта пробивная", "перфокарта просветленная", "перфокарта с краевой перфорацией", "перфокарта щелевая", "перфоратор", "перфорационная карта". Описываемые в них носители информации в настоящее время практически не применяются и известны лишь немногим.

Сегодня роль основного носителя информации для операционных систем выполняют магнитные и компакт- диски. В ближайшем будущем ожидается также быстрое развитие и широкое распространение ОС, реализованных на ПЗУ.

Дисковая операционная система – это ОС, использующая в качестве основного внешнего ЗУ магнитные диски. Для этого диск имеет специальную организацию – файловую систему. Рассмотрим более подробно ее структуру на магнитных дисках.

Загрузочная запись – это специальный фиксированный сектор на нулевой (наружной) дорожке диска, в котором находится код программы загрузки. Этот код считывается программой начального загрузчика БИОС ПЗУ и получает управление после включения компьютера. Загрузочная программа находит на диске файлы IO.SYS и MSDOS.SYS и начинает загрузку ОС. Для успешной загрузки необходим также файл командного процессора COMMAND.COM.

Сектор – минимальная физическая единица данных в операциях с диском, равная 512 байт. Чтение и запись информации на диске производится только по одному или нескольким секторам.

При обращении к определенному сектору на диске используются числовые параметры: номер цилиндра (концентрической окружности), номер головки и номер сектора на дорожке. Соответствующая комбинация параметров называется CHS (Cylinder, Head, Sector). Типичные значения: C=1024; Н=255; S=63; 1024*255*63*512= 8447 Мбайт.

Кластер – это минимальная логическая единица данных в операциях DOS с диском. Иными словами кластер – это единица выделения дискового пространства. Размер кластера равен одному или нескольким (2N) секторам диска.

Таблица размещения файлов (FAT – File Allocation Table) – это список кластеров диска. Каждый файл описан цепочкой чисел – порядковых номеров его кластеров на диске. Для надежности на диске имеется две копии FAT. Количество записей в FAT равно количеству кластеров на диске.

Если в ячейке FAT записано "0", то этот кластер свободен. Специальные обозначения приняты для последнего кластера файла, для дефектных и зарезервированных кластеров.

Номер начального кластера каждого файла записан в соответствующем каталоге.

При записи и удалении файлов, модификации файлов и каталогов вносятся изменения в FAT, причем сразу в обе таблицы.

Корневой каталог– это список из ограниченного количества записей, каждая из которых содержит информацию о файле или подкаталоге (имя, атрибуты и т.п.). В списке файлов присутствуют записи с атрибутами "каталог" (DIR), то есть подкаталоги. В каталоге хранятся и номера начальных кластеров файлов, необходимые для поиска цепочек кластеров в FAT таблице.

При удалении файла или подкаталога, соответствующая ему запись не освобождается, а первый символ имени заменяется байтом с кодом 229, который соответствует символу "х" в кодировке 866.

Подкаталоги – это файлы с атрибутом "каталог". Они имеют ту же структуру, что и основной каталог, и также могут содержать записи о файлах и подкаталогах. В отличие от корневого каталога подкаталоги могут иметь неограниченную длину. В любом подкаталоге первыми являются записи "." (текущий каталог) и ".." (подкаталог) с атрибутами "каталог".

Имена файлов состоят из двух частей. Первая часть длиной от 1 до 8 символов – обязательная, вторая, длиной от 0 до 3-х символов, – необязательная, называемая расширением или типом файла.

В качестве имени файла (каталога) нельзя использовать имена: PRT, LTP1, LTP2, LTP3, AUX, COM1, COM4, NUL, CLOCKS, т.к. они зарезервированы за системными устройствами. Существуют недопустимые символы в имени файла (каталога):

=

+

\

:

;

/

?

,

[

]

Различные прикладные программы используют традиционные типы файлов, например:

DOC – документы Word;

RTF – документы в формате Rich Text Format;

DBF – файлы без данных;

XLS – электронные таблицы;

BAK – резервные копии, сохраняемые резервными программами;

BMP – рисунок.

Файлы программ имеют расширение СОМ или ЕХЕ.

Файлы с расширением ВАТ- содержат списки команд, вызывающих программы ДОС.

Полное имя каталога называется путем. Путь состоит из имени диска и имен подкаталогов, разделенных символом "\". Например:

С:\DОS

С:\WINDOWS\COMMAND

С:\

Имя корневого каталога "\".

Полное имя файла состоит из полного имени каталога и имени файла. Например:

C:\DOS\MEM.EXE

С:\WINDOWS\WIN.COM

Шаблоны имен файлов создаются с использованием символов "*" и "?", которые можно передавать другим программам вместо имен файлов или их части. Символ "?" заменяет один любой символ, а "*"- любое количество любых символов.

Перенаправление ввода вывода в командной строке осуществляется с помощью символов <, >, <<, >>, |, которые разделяют источник и приемник данных. Примеры:

DIR>PRN

DIR>>X.TXT

MEM /C | MORE