21 - Web-4-U

21.2. Начальная загрузка ОС Windows
Проблема начальной загрузки состоит в том, что, с одной стороны, процессор может
исполнять программу только при условии, что она находится в оперативной памяти (Рис.
21.2.1.).
С другой стороны, оперативная память (ОП) является пустой при включении в
компьютере питания, и все программы операционной системы (резидентные, нерезидентные)
находятся на ЖМД (Рис. 21.2.2.).
Рис. 21.2.1.
Вывод: при включении питания процессор должен исполнять программу,
находящуюся не в ОП, а в памяти какого-то другого типа, и эта программа должна
обеспечить загрузку в ОП с ЖМД первой программы ОС. После завершения процесса
загрузки процессор начинает функционировать в штатном режиме, исполняя те программы,
которые находятся в ОП.
Рис. 21.2.2.
1
Начальная загрузка: переходный процесс от момента, когда включается питание
компьютера, и оперативная память является пустой, до момента, когда необходимые
программы операционной системы (ОС) загружены в ОП, и ОС готова взаимодействовать с
пользователем в полном масштабе в соответствии со своими функциями.
При начальной загрузке необходимо записать в ОП с НЖМД первую программу ОС –
начальный загрузчик. Это может выполнить только исполняемая на процессоре программа
(Рис. 21.2.3.), хранимая в памяти особого типа - постоянном запоминающем устройстве
(ПЗУ).
Рис. 21.2.3.
Программа «начальный загрузчик» обеспечивает подготовку ОС к полномасштабному
функционированию.
ПЗУ – это устройство памяти, в которое программы или данные записываются на
заводе-изготовителе. Изменить содержимое ПЗУ в компьютере невозможно, изменение
содержимого ПЗУ выполняется на специальном устройстве, называемом «программатор».
В ПЗУ находится комплекс программ, который называется BIOS: базовая система
ввода-вывода (Base Input Output System).
Назначение комплекса программ BIOS:
1. проверить состав аппаратуры компьютера в соответствии с информацией,
находящейся в ППЗУ;
2. проверить работоспособность функциональных элементов компьютера, используемых
в процессе начальной загрузки;
3. обеспечить совместное функционирование используемых в процессе начальной
загрузки элементов компьютера: клавиатуры, дисплея, НЖМД и привода флоппи-дисков или
привода компакт-дисков;
4. обеспечить пользователя возможностью
приостанавливать функционирование
программ BIOS с целью чтения их сообщений;
5. обеспечить пользователя возможностью записывать с клавиатуры в ППЗУ значения
параметров, характеризующих функциональные устройства компьютера;
6. записать в ОП программу «начальный загрузчик» либо с НЖМД, либо (при
невозможности выполнения этой процедуры) с CD – диска; информацию о таких
альтернативных действиях пользователь должен записать в ППЗУ;
7. запустить программу «начальный загрузчик», которая обеспечит дальнейшее штатное
функционирование всего комплекса программ ОС.
Чтение данных из ППЗУ и обеспечение пользователю возможности ввода в ППЗУ
значений параметров, характеризующих конфигурацию компьютера, выполняет программа
SETUP, являющаяся частью системы BIOS. На Рис. 21.2.4. представлена аппаратура,
реализующая процесс начальной загрузки.
2
.
Рис. 21.2.4.
21.3. Структуры
Существуют 2 полюса: хаос и упорядоченность.
При работе с данными пользователю необходимо всегда получать быстрый доступ к
данным. По этой причине необходимо, чтобы в компьютере данные всегда были
организованы – представлены для пользователя в упорядоченном виде, т.е. в виде структуры.
Структура множества данных: представление множества данных в упорядоченном
виде в соответствии с определенным критерием.
Структурирование множества данных: процесс определения критерия и
упорядочения данных в соответствии с выбранным критерием.
Цель структурирования множества данных: обеспечение быстрого доступа к
каждому элементу множества.
Пример. Книга: данные, которые упорядочены в соответствии с внутренней логикой
той темы, которая представлена в книге.
Листы книги, на которых отображается материал книги, собраны в определенной
последовательности, также упорядочены.
Для этой структуры легко подобрать адекватный метод прочтения. Если листы книги
перемешаны случайным образом- находятся в состоянии хаоса (не структурированы) – очень
сложно подобрать метод прочтения.
По аналогии с данными можно рассматривать структуру какого-либо объекта.
Структура объекта: представление объекта в виде составляющих его элементов в
соответствии с определённым критерием.
Структурирование объекта: процесс определения критерия и выделения элементов
объекта в соответствии с выбранным критерием.
Цель структурирования объекта: более быстрое и лучшее понимание существа
объекта, его организации и функционирования.
Функциональная структура: представление объекта в виде составляющих его
элементов, реализующих определенные функции, и связей между этими элементами.
3
Типы структур:
1. Линейная.
2. Табличная.
3. Иерархическая.
Характеристический признак: атрибут каждого элемента структуры, который
формируется с целью быстрого доступа к этому элементу.
Характеристический признак имеет уникальное значение для каждого элемента
структуры. Иными словами, в структуре отсутствуют элементы, имеющие одинаковое
значение характеристического признака.
Линейная структура – список. Характеристический признак – номер элемента в
списке.
Табличная структура представляет множество данных в виде таблицы.
Характеристический признак – номер элемента в структуре – состоит из двух частей: номер
столбца и номер строки.
Иерархическая структура представляет множество элементов данных в виде уровней.
Каждый уровень имеет имя. Каждый элемент текущего уровня состоит из элементов
следующего, более низкого уровня.
Сложные объекты, а в природе и жизни мы встречаем, как правило, сложные объекты,
представляются именно в иерархической структуре.
Один и тот же объект может быть представлен в виде структуры с различным
количеством уровней.
Пример. Город Москва – сложный объект. На Рис. 21.3.1. представлена 3-уровневая
структура этого объекта.
Москва
Уровень
административных
округов
Уровень
районов
Уровень
улиц
СЗАО
ЮВАО
Кузьминки
ЦАО
Текстильщики
Волгоградский
проспект
Рис. 21.3.1.
При структурировании объекта «город Москва» в качестве критерия было выбрано
административное деление объекта.
При выборе другого критерия – «привязка» улиц к станциям метро – структура
получается 2-уровневой (Рис. 21.3.2.)
4
Рис. 21.3.2.
Характеристический признак элемента в иерархической структуре – путь от вершины
структуры до элемента.
Путь – это список имен элементов каждого уровня, через которые необходимо
«пройти», чтобы достичь нужного элемента.
Причина представления в памяти компьютеров
данных в иерархической структуре.
Регулярное множество: множество, в котором после его образования существующие
элементы не удаляются и новые элементы не появляются.
Нерегулярное множество: множество, в котором после его образования в течение
коротких периодов времени постоянно исключаются некоторые из существующих элементов
и постоянно вводятся новые элементы.
Данные, хранящиеся в памяти компьютера, представляют собой нерегулярное
множество элементов .
Если множество элементов представлено в виде линейной или табличной структуры,
то при удалении существующего элемента или при вводе нового элемента значения
характеристического признака некоторых элементов множества необходимо изменять.
В иерархической структуре значение характеристического признака каждого элемента
множества не изменяется – является постоянной величиной.
5