Компьютеры типа ibm pc могут работать под управлением операционной

Обновлено: 06.07.2024

Операционные системы для персональных ЭВМ за время существования этого класса компьютеров с 1975 г. претерпели значительное развитие, сопровождавшееся увеличением разрядности персональных компьютеров (ПК) от 8 до 32, расширением возможностей, улучшением интерфейса с пользователем (табл.2.1).

Таблица 2.1 Некоторые типы ОС для персональных компьютеров

16-разрядные IBM-совместимые компьютеры составляют значительную часть парка профессиональных персональных компьютеров в нашей стране. Самая распространенная ОС для этих компьютеров - однопользовательская однозадачная MS DOS (компании MicroSoft - сокращенно MS; DOS - английская аббревиатура названия «дисковая операционная система»). Первая версия этой ОС была создана одновременно с персональным компьютером IBM PC в 1981 г. и из внешних устройств поддерживала лишь накопители на гибких дисках с дискетами на 160 кбайт. Версия 2.0 связана с появлением модификации PC XT, поддерживала также накопители на жестких дисках до 10 Мбайт, древовидную файловую структуру. Популярная на протяжении ряда лет версия 3.3 (1987 г.) - для поддержки PC AT. Эта модификация ОС адресует 640 кбайт оперативной памяти, что в момент ее появления было прогрессивным моментом, а затем стало сдерживающим прогресс программного обеспечения фактором. Современные версии MS DOS преодолели ограничения на размер оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), имеют множество новых команд, содержат встроенные драйверы устройств, графическую оболочку, справочную систему и т.д.

Основные структурные компоненты MS DOS таковы:

• базовая система ввода-вывода (BIOS);

• системный загрузчик (SB);

• драйверы устройств (т.е. программы, поддерживающие их работу);

• командный процессор (называемый также интерпретатором команд);

• утилиты DOS (вспомогательные программы).

Охарактеризуем коротко основные компоненты. BIOS хранится в ПЗУ. Эта программа написана непосредственно в машинных кодах; при включении компьютера она автоматически считывается в ОЗУ, запускается на исполнение и производит беглую проверку работоспособности основных устройств компьютера. Затем BIOS производит поиск на дисках программы запуска операционной системы (программыначальной загрузки). BIOS имеет также функции поддержки стандартных периферийных устройств, прежде всего дисплея и клавиатуры.

Пользователь, работающий с DOS без программ - оболочек или дополнительных интерфейсных систем, непосредственно общается с командным процессором. Режим работы - диалоговый, т.е. пользователь отдает команду, ОС выполняет и ждет следующей команды. Способ отдавать команды является достаточно архаичным - текст команды нужно просто набрать на клавиатуре, для чего большую часть команд надо помнить, а для редко встречающихся - пользоваться справочником (либо в виде книги, либо встроенным в DOS).

Командный процессор, будучи запущенным, вначале отыскивает и исполняет программу автозапуска (файл autoexec.bat), если она есть. Эта программа создается пользователем из команд DOS для того, чтобы произвести некоторые рутинные действия по созданию удобной для начала работы обстановки. Например, если при запуске компьютера вы получаете на экране панели Norton Commander, то лишь потому, что «автозапуск» этой программы предусмотрен тем, кто составлял файл autoexec.bat. Следующее действие командного процессора - выдача на экран приглашения пользователю вводить команду, выглядящее, например, так: С> (если DOS загружалась с диска С).

В ходе работы прикладных програм в ОЗУ постоянно находится лишь малая часть DOS (называемаярезидентной). Все остальные модули DOS подгружаются лишь по мере потребности в них и удаляются из ОЗУ после отработки.

Файловая система MS DOS поддерживает дисководы, обозначаемые латинской буквой и двоеточием, например:

иерархическую систему каталогов, заимствованную у системы UNIX, файлы с именами до восьми символов и расширением до трех.

Средства разработки прикладных решений - это очень важная часть платформы персонального компьютера. От гибкости, богатства, удобства и надежности этих средств зависит популярность платформы. Платформа без средств разработки приложений под нее перестает существовать.

Все поставщики платформ поставляют и средства разработки прикладных решений в той или иной форме. Производители операционных систем предлагают всевозможные компиляторы и интерпретаторы, системы управления базами данных, системы организации взаимодействия (например, электронная почта ). Конечно, решения для популярных операционных систем предлагают не только фирмы-создатели, но и другие фирмы-разработчики.

Для платформ, у которых возможности осуществления разработки решений непосредственно на них ограничены (например, для сотовых телефонов), производители предлагают средства разработки , функционирующие под популярной и мощной операционной системой ( Windows , Linux). В дополнение к этим средствам предлагается эмулятор целевой платформы, на котором можно отладить решение, не используя целевую платформу непосредственно.

В настоящее время набирают популярность решения, обеспечивающие независимость разрабатываемых прикладных решений не только от аппаратной составляющей платформы, но и от операционной системы. Самые популярные решения подобного рода - Java и Net .

Основная идея этих платформ состоит в создании "виртуальной машины" - специального программного комплекса, функционирующего на конкретной аппаратной платформе и на конкретной операционной системе. Прикладную программу обрабатывает виртуальная машина , которая преобразует "виртуальные команды" в команды конкретной программно-аппаратной платформы. В итоге получается, что программа для виртуальной машины функционирует на множестве связок "аппаратная часть - операционная система " без переделки. Единственное условие - наличие виртуальной машины для конкретного программно-аппаратного решения. Самая распространенная аппаратно-независимая платформа - Java .

Существует определенный класс программных продуктов - конструкторов, использование которых ограничено какой-либо предметной областью. Эти продукты реализуют не только базовую функциональность, но и гибкие средства создания решений в определенной области деятельности. Такие программные продукты зачастую называются прикладными платформами.

Под прикладной платформой понимаются среда исполнения и набор технологических решений, используемых в качестве основы для построения определенного круга приложений. Фактически приложения базируются на нескольких платформах, образующих многослойную среду. При этом важно, что платформа предоставляет разработчику определенную модель, как правило, изолирующую его от понятий и подробностей более низкоуровневых технологий и платформ.

Ключевым качеством прикладной платформы является достаточность ее средств для решения задач, стоящих перед бизнес-приложениями. Это обеспечивает хорошую согласованность всех технологий и инструментов, которыми пользуется разработчик. Другой важный момент - стандартизация. Наличие единой прикладной платформы для большого количества прикладных решений способствует формированию общего "культурного слоя", включающего и людей (программистов, аналитиков, пользователей), и методологию (типовые структуры данных, алгоритмы, пользовательские интерфейсы). Опираясь на этот "культурный слой", разработчик тратит минимум усилий на поиск необходимого решения практически в любой ситуации, начиная от включения в проект нового специалиста и кончая реализацией какой-либо подсистемы бизнес-приложения по типовой методологии.

Типичный представитель специальных прикладных платформ - система "1С: Предприятие". Сама по себе система является гибким, настраиваемым под нужды конкретного предприятия конструктором, предоставляющим разработчику решений "более прикладные" методы и средства по сравнению с традиционными языками программирования, т. е. такая платформа представляет собой набор различных механизмов, используемых для автоматизации экономической деятельности и не зависящих от конкретного законодательства и методологии учета.

Существуют комплексные прикладные системы масштаба корпораций, которые являются основой для надежного ведения крупного бизнеса, так называемые ERP-системы ( Enterprise Resource Planning Systems). Эти системы также являются прикладной платформой, гибко настраиваемой в своей предметной области .

2.5. Критерии выбора платформы

Выбор платформы представляет собой чрезвычайно сложную задачу, которая состоит из двух частей:

Существует несколько причин, в силу которых достаточно сложно оценить возможности платформы с выбранным набором компонентов, которые включаются в систему:

подобная оценка прогнозирует будущее: предполагаемую комбинацию устройств, будущее использование программного обеспечения, будущих пользователей;
конфигурация аппаратных и программных средств связана с определением множества разнородных по своей сути компонентов системы, в результате чего сложность быстро увеличивается;
скорость технологических усовершенствований аппаратных средств, функциональной организации системы, операционных систем очень высокая и постоянно растет. Ко времени, когда какой-либо компонент широко используется и хорошо изучен, он часто рассматривается как устаревший.
доступная потребителю информация об аппаратном обеспечении, операционных системах, программном обеспечении носит общий характер. Структура аппаратных средств, на базе которых работают программные системы, стала настолько сложной, что эксперты в одной области редко являются таковыми в другой.

Выбор той или иной платформы и конфигурации определяется рядом критериев. К ним относятся:

Отношение стоимость-производительность.
Надежность и отказоустойчивость.
Масштабируемость.
Совместимость и мобильность программного обеспечения.

Отношение стоимость-производительность. Появление любого нового направления в вычислительной технике определяется требованиями компьютерного рынка. Поэтому у разработчиков компьютеров нет одной единственной цели. Мейнфрейм или суперкомпьютер стоят дорого, т. к. для достижения поставленных целей при проектировании высокопроизводительных конструкций приходится игнорировать стоимостные характеристики. Другим крайним примером может служить низкостоимостная конструкция, где производительность принесена в жертву для достижения низкой стоимости. К этому направлению относятся персональные компьютеры. Между этими двумя крайними направлениями находятся конструкции, основанные на отношении стоимость - производительность , в которых разработчики находят баланс между стоимостными параметрами и производительностью. Типичными примерами такого рода компьютеров являются мини-компьютеры и рабочие станции.

Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой аппаратной платформы является надежность . Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратной части персонального компьютера.

Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей. Понятие надежности включает не только аппаратные средства , но и программное обеспечение . Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.

Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач.

Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но и зависит от заложенных свойств программного обеспечения. Простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.

Совместимость и мобильность программного обеспечения. В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется прежде всего тем, что для конечного пользователя в конце концов важно программное обеспечение , позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы. Переход от однородных сетей программно-совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть : из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов - мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.

Этот переход выдвинул ряд новых требований:

Во-первых, такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач.

Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т. е. обеспечивать мобильность программного обеспечения.

В-третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть .

IBM PC — первый массовый персональный компьютер производства фирмы IBM, выпущенный в 1981 году. В более широком смысле так называют всё семейство персональных компьютеров, оснащённых процессорами семейства Intel x86.

Выпущен 12 августа 1981; Процессор Intel 8088, 4,77 МГц; Память 16–640 КБ

Содержание

История

До 80-х годов IBM очень активно работала по крупным заказам. Несколько раз их делало правительство, несколько раз военные. Свои мэинфреймы она поставляла как правило образовательным и научным заведениям, а также большим корпорациям. Вряд ли кто-то покупал себе домой отдельный шкаф System/360 или 370 и с десяток тумбочек-накопителей на основе магнитных лент и уже уменьшенных в пару раз по сравнению с RAMAC 305 жестких дисков.

Голубой гигант был выше нужд обычного потребителя, которому для полного счастья нужно куда меньше, чем NASA или очередному университету. Это дало шанс встать на ноги полуподвальной компании Apple с логотипом в виде Ньютона, держащего яблоко, вскоре замененного на просто надкушенное яблоко. А придумала Apple совсем простую вещь — компьютер каждому желающему. Эту идею не поддержали ни Hewlett-Packard, где ее изложил Стив Возняк, ни другие крупные ИТ-компании того времени.

Когда IBM спохватилась было уже поздно. Мир уже восхищался Apple II – самым популярным и успешным компьютером Apple за всю ее историю (а не Macintosh, как многие полагают). Но ведь лучше поздно чем никогда. Не сложно было догадаться, что этот рынок находится в самом начале своего развития. В результате появился IBM PC (модель 5150). Случилось это 12 августа 1981 года.

Самое поразительное, что это был не первый персональный компьютер IBM. Звание первого принадлежит модели 5100, выпущенной еще в 1975 году. Он был куда более компактным, чем мэинфреймы, имел отдельный монитор, хранилище данных и клавиатуру. Но он предназначался для решения научных задач. Для бизнесменов и просто любителей техники он подходил плохо. И не в последнюю очередь из-за цены, которая составляла около $20000.

Группе из 12 человек, работавшей во флоридском городе Бока Ратон под руководством Дона Эстриджа (Don Estrige), было поручено работать над Project Chess (дословно "Проект Шахматы"). Они справились с задачей примерно за год. Одним из их ключевых решений было использование разработок сторонних производителей. Это одновременно экономило множество средств и времени на собственных научных кадрах.

Изначально Дон в качестве процессора выбрал IBM 801 и специально разработанную для него операционную систему. Но немногим ранее голубой гигант выпустил в широкую продажу микрокомпьютер Datamaster (полное название System/23 Datamaster или IBM 5322), в основе которого лежал процессор Intel 8085 (немного упрощенная модификация Intel 8088). Как раз это и послужило причиной выбора для первого ПК IBM процессора Intel 8088. У IBM PC даже слоты расширения совпадали с таковыми у Datamaster. Ну а Intel 8088 потребовал новую операционную систему DOS, очень вовремя предложенную маленькой компанией из Редмонда под названием Microsoft. Не стали делать новый дизайн для монитора и принтера. В качестве первого был выбран ранее созданный японским подразделением IBM монитор, ну а печатающим устройством стал принтер производства Epson.

IBM PC продавался в различных конфигурациях. Самая дорогая стоила $3005. Она оснащалась процессором Intel 8088, работающим на частоте 4.77 МГц, который при желании мог быть дополнен сопроцессором Intel 8087, делавшим возможным вычисления с плавающей точкой. Объем ОЗУ составлял 64 Кбайта. В качестве устройства для постоянного хранения данных предполагалось использовать 5.25-дюймовые флоппи-дисководы. Их могло быть установлено одна или две штуки. Позже IBM начала поставлять модели, позволявшие подключение кассетных носителей данных.

Жесткий диск в IBM 5150 установить было нельзя из-за недостаточной мощности блока питания. Однако компания так называемый "модуль расширения" или Expansion Unit (известный также как IBM 5161 Expansion Chassis) с винчестером на 10 Мбайт. Он требовал отдельного источника питания. Кроме того, в него можно было установить второй HDD. Также он имел 5 слотов расширения, тогда как сам компьютер имел еще 8. Но для подключения Expansion Unit требовалось использовать карты Extender Card и Receiver Card, что устанавливались в модуле и в корпусе соответственно. Другие слоты расширения компьютера обычно были заняты видеокартой, картами с портами ввода/вывода и т.д. Можно было и нарастить объем ОЗУ до 256 Кбайт.

Самая дешевая конфигурация обходилась в сумму $1565. Вместе с ней покупатель получал тот же самый процессор, но оперативной памяти было всего 16 Кбайт. Не поставлялся с компьютером и флоппи-дисковод, а также не было и стандартного CGA-монитора. Зато имелся адаптер для кассетных накопителей и видеокарта, ориентированная на подключение к телевизору. Таким образом дорогая модификация IBM PC была создана для бизнеса (где, кстати, и получила довольно широкое распространение), а более дешевая — для дома.

Но была и еще одна новинка в IBM PC – базовая система ввода/вывода или BIOS (Basic Input/Output System). Он до сих пор используется в современных компьютерах, хоть и в несколько измененном виде. Новейшие системные платы уже содержат новые прошивки EFI или даже упрощенные варианты Linux, однако до исчезновения BIOS определенно еще пройдет несколько лет.

Архитектура IBM PC была сделана открытой и общедоступной. Любой производитель мог делать периферию и ПО для компьютера IBM без покупки какой-либо лицензии. Заодно голубой гигант продавал IBM PC Technical Reference Manual, где был размещен полный исходный код BIOS. В итоге год спустя мир увидел первые "IBM PC совместимые" компьютеры от Columbia Data Products. Далее последовала Compaq и другие компании.

Основные блоки IBM

PC Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей (блоков):

·клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

·монитора (или дисплея) — для изображения текстовой и графической информации.

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте — в "наколенном" (лэптор) или "блокнотом" (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре. Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

·электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройства и т. д.);

·блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

·накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

·накопитель на жестом магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

Дополнительные устройства

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

·принтер — для вывода на печать текстовой и графической информации;

·мышь — устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

·джойстик — манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

·а также другие устройства.

Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера, например:

·модем — для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;

·факс-модем — сочетает возможность модема и телефакса;

·стример — для хранения данных на магнитной ленте. Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и текстов в компьютер), используют смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

Конфигурация первого IBM PC

-Процессор Intel 8088 с частотой 4.77 МГц, ёмкость ОЗУ от 16 до 256 Кбайт.

-Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату (можно было подключить один или два таких дисковода).

-Винчестера не было.

Ключевыми технологиями стали:

-Системная шина ISA со стандартными слотами, что позволяло вставлять в компьютер разнообразные платы расширения (видео-, звуковые, сетевые и прочие адаптеры).

-BIOS — набор системных функций, позволявший разработчику ПО абстрагироваться от деталей работы аппаратуры и не зависеть от конкретной конфигурации системы. (До этих пор всё ПО разрабатывалось только под конкретные машины и поставлялось вместе с ними).

-В IBM PC можно было использовать либо монохромный видеоадаптер MDA (текст 80×25, размер символа 9×14), либо цветной видеоадаптер CGA (текст 80×25 или 40×25, размер символа 8×8, либо графика 320×200/4 цвета или 640×200/2 цвета). Причём можно было даже вставить оба адаптера и подключить сразу два монитора, монохромный и цветной.