MS-DOS

MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) — дисковая операционная система для компьютеров с архитектурой x86, разработанная корпорацией Microsoft. Являлась одной из наиболее распространённых операционных систем для IBM PC-совместимых компьютеров в 1980-х — первой половине 1990-х годов. Представляла собой однозадачную, однопользовательскую систему с интерфейсом командной строки, работающую с файловыми системами FAT12, FAT16 и (в поздних версиях) FAT32.

История

Предыстория и покупка 86-DOS

В 1980 году компания IBM приступила к разработке персонального компьютера IBM PC. Для новой машины требовалась операционная система. Первоначально IBM обратилась к компании Digital Research, владевшей популярной в то время операционной системой CP/M, однако стороны не достигли соглашения по лицензионным условиям. В результате IBM заключила контракт с молодой компанией Microsoft, которая, в свою очередь, приобрела у компании Seattle Computer Products операционную систему 86-DOS (известную также как QDOS — Quick and Dirty Operating System), созданную Тимом Патерсоном. Microsoft адаптировала её для IBM PC и лицензировала IBM под названием PC DOS 1.0.

Версии для IBM PC и OEM-версии

Первая версия MS-DOS (1.0) была выпущена в 1981 году одновременно с выходом IBM PC. Она поддерживала только дисководы для гибких дисков (5,25-дюймовые односторонние диски ёмкостью 160 КБ). В последующие годы Microsoft выпускала новые версии, добавляя поддержку жёстких дисков (MS-DOS 2.0, 1983), иерархической файловой системы, сетевых возможностей (MS-DOS 3.1, 1984) и графических интерфейсов. Версии MS-DOS поставлялись не только IBM, но и множеству других производителей (OEM-версии), которые адаптировали систему под собственное аппаратное обеспечение. Это привело к фрагментации рынка, поскольку разные версии могли иметь несовместимые расширения.

MS-DOS 4.0 и мультизадачность

В 1988 году Microsoft выпустила MS-DOS 4.0, которая включала экспериментальную поддержку многозадачности (в виде оболочки с графическим интерфейсом — DOS Shell) и работу с памятью выше 640 КБ (EMS). Однако версия оказалась нестабильной и подверглась критике. Позднее была выпущена исправленная версия 4.01.

MS-DOS 5.0 и 6.x

MS-DOS 5.0 (1991) стала значительным обновлением: она включала улучшенную утилиту управления памятью (HIMEM.SYS, EMM386.EXE), позволявшую размещать драйверы и резидентные программы в верхней памяти, освобождая больше места для приложений. Была добавлена поддержка расширенной памяти (XMS) и улучшенный интерпретатор команд. MS-DOS 6.0 (1993) и 6.22 (1994) добавили утилиты сжатия дисков (DoubleSpace, затем DriveSpace), антивирусную программу (MSAV), дефрагментатор (DEFRAG) и резервное копирование (MSBACKUP). Версия 6.22 стала последней отдельной версией MS-DOS, выпущенной как самостоятельный продукт.

Интеграция с Windows

Начиная с Windows 95, MS-DOS перестала быть самостоятельной операционной системой и превратилась в подсистему, используемую для загрузки и обеспечения совместимости с 16-битными приложениями. В Windows 98 и Windows Me MS-DOS оставалась встроенной, однако её роль была сведена к минимуму. В Windows XP и более поздних версиях Windows поддержка MS-DOS была прекращена, однако для совместимости с устаревшим программным обеспечением используется эмуляция (NTVDM).

Архитектура и устройство

Ядро и системные файлы

MS-DOS состояла из трёх основных компонентов:

• IO.SYS (или IBMBIO.COM в PC DOS) — базовые драйверы ввода-вывода, обеспечивающие взаимодействие с аппаратным обеспечением (диски, клавиатура, дисплей).
• MSDOS.SYS (или IBMDOS.COM) — ядро операционной системы, реализующее файловую систему, управление памятью и выполнение программ.
• COMMAND.COM — командный интерпретатор (shell), обеспечивающий пользовательский интерфейс командной строки.

Эти файлы загружались при старте системы с загрузочного диска (гибкого диска или жёсткого диска).

Файловая система

MS-DOS использовала файловую систему FAT (File Allocation Table). Версия 1.0 поддерживала FAT12, версия 2.0 — FAT16. Позднее, в Windows 95 OSR2, была добавлена поддержка FAT32, но официально MS-DOS 7.x (встроенная в Windows 95/98) также работала с FAT32. Имена файлов в MS-DOS были ограничены форматом 8.3 (до 8 символов в имени и 3 символа в расширении).

Управление памятью

Архитектура MS-DOS была основана на реальном режиме работы процессора x86. В реальном режиме процессор может адресовать только 1 МБ памяти, из которых 640 КБ (так называемая «обычная память») были доступны для программ и данных. Оставшиеся 384 КБ (UMA — Upper Memory Area) резервировались для системных нужд (видеопамять, BIOS). Для преодоления этого ограничения использовались драйверы расширенной памяти (HIMEM.SYS) и эмуляторы EMS (EMM386.EXE), позволявшие программам обращаться к памяти за пределами 1 МБ.

Командная строка

Пользовательский интерфейс MS-DOS представлял собой командную строку, в которой пользователь вводил команды (например, DIR, COPY, DEL, CD, MD). Команды могли быть как встроенными в COMMAND.COM, так и внешними (отдельными исполняемыми файлами с расширениями .COM, .EXE, .BAT). Для автоматизации выполнения последовательностей команд использовались пакетные файлы (с расширением .BAT).

Версии

Применение и значение

Доминирование на рынке ПК

В 1980-х и начале 1990-х годов MS-DOS была стандартной операционной системой для IBM PC-совместимых компьютеров. Она использовалась для запуска большинства прикладных программ (текстовые редакторы, электронные таблицы, базы данных, игры) и стала платформой для развития раннего рынка персонального программного обеспечения. Благодаря низким системным требованиям и простоте, MS-DOS работала на широком спектре аппаратного обеспечения.

Влияние на развитие операционных систем

MS-DOS заложила основы для многих концепций, используемых в современных операционных системах: файловые системы, командные интерпретаторы, управление памятью, драйверы устройств. Многие утилиты и команды MS-DOS (например, DIR, COPY, MOVE, DEL) сохранились в современных версиях Windows в виде командной строки. Архитектура MS-DOS также повлияла на разработку альтернативных операционных систем, таких как DR-DOS, FreeDOS и PC DOS.

Использование в образовании и ретро-вычислениях

В настоящее время MS-DOS используется в основном в образовательных целях для изучения основ работы с командной строкой и файловыми системами, а также в ретро-вычислениях (retrocomputing) для запуска старых игр и программ. Существуют эмуляторы (например, DOSBox), позволяющие запускать MS-DOS и её приложения на современных компьютерах.

Критика и ограничения

Основными недостатками MS-DOS считаются:

• Однозадачность: система не поддерживала одновременное выполнение нескольких программ (за исключением резидентных, которые могли «висеть» в памяти, но не могли активно работать параллельно).
• Ограниченная память: 640 КБ обычной памяти были серьёзным ограничением для сложных приложений.
• Отсутствие графического интерфейса: пользовательский интерфейс был текстовым, что усложняло работу для неподготовленных пользователей.
• Отсутствие защиты памяти: программы могли напрямую обращаться к аппаратному обеспечению и памяти, что приводило к частым сбоям и «зависаниям» системы.
• Несовместимость версий: различные OEM-версии MS-DOS могли иметь несовместимые расширения и драйверы, что затрудняло перенос программного обеспечения.

Наследие

Несмотря на устаревание, MS-DOS оставила значительное наследие. Многие современные операционные системы (включая Windows, Linux, macOS) используют файловые системы, основанные на FAT, или поддерживают эмуляцию DOS. Командная строка Windows (cmd.exe) сохраняет синтаксис и многие команды MS-DOS. Проект FreeDOS (свободная реализация MS-DOS) продолжает развиваться и поддерживается сообществом разработчиков. MS-DOS также остаётся платформой для множества классических компьютерных игр, которые до сих пор популярны среди любителей ретро-гейминга.

Источники

• Duncan, Ray. Advanced MS-DOS Programming: The Microsoft Guide for Assembly Language and C Programmers. Microsoft Press, 1986.
• Microsoft Corporation. MS-DOS User's Guide and Reference. Microsoft Press, 1991.
• Norton, Peter. The Peter Norton Programmer's Guide to the IBM PC. Microsoft Press, 1985.
• Tanenbaum, Andrew S. Modern Operating Systems. Prentice Hall, 2001.
• FreeDOS Project. FreeDOS History and Documentation. freedos.org.