Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

Исторически наиболее важной операционной системой для 8-битных микропроцессоров была CP/M (Control Program for Micros, управляющая программа для микрокомпьютеров), написанная в середине 1970-х для Intel 8080 Гэри Килдаллом (1942–1994), который позднее основал компанию Digital Research Incorporated (DRI).

На диске хранилась CP/M. На заре использования этой ОС наиболее распространенным носителем для нее была односторонняя 8-дюймовая дискета с 77 дорожками, 26 секторами на дорожке и 128 байтами в секторе (всего 256 байт). На первых двух дорожках диска содержалась сама CP/M. Чуть позже расскажу о том, как CP/M с диска переместилась в память компьютера.

Остальные 75 дорожек на диске CP/M использовались для хранения файлов. Файловая система CP/M довольно проста. Она удовлетворяет двум основным требованиям. Во-первых, каждый файл на диске имеет имя, которое тоже хранится на диске. На самом деле вся информация, которая требуется CP/M для считывания этих файлов, хранится на диске вместе с самими файлами. Во-вторых, файлы не обязательно должны занимать последовательные сектора. Часто при создании и удалении файлов разного размера свободное место на диске становится фрагментированным. Так что способность файловой системы хранить большой объем информации в несмежных секторах оказывается полезной.

Сектора на 75 дорожках, используемые для хранения файлов, сгруппированы в блоки выделения памяти . Каждый блок содержит восемь секторов, или 1024 байта. Всего на диске 243 блока выделения памяти, пронумерованных от 0 до 242.

Первые два блока выделения памяти (всего 2048 байт) отведены под каталог . Каталог — область диска, содержащая имена и некоторую важную информацию о каждом хранящемся файле. Каждому файлу на диске соответствует элемент каталога длиной 32 байта. Поскольку общий объем каталога всего 2048 байт, дискета может хранить 64 файла (2048 / 32).

Каждая 32-байтная запись каталога содержит следующую информацию.

Байты

Значение

0

Обычно равен 0

1–8

Имя файла

9–11

Тип файла

12

Экстент

13–14

Зарезервированы (равны 0)

15

Количество секторов в последнем блоке

16–31

Карта диска

Первый байт элемента каталога применяется только в том случае, когда с файловой системой работают два человека и более. В операционной системе CP/M этот байт обычно равен 0, как и байты тринадцатый и четырнадцатый.

В CP/M каждому файлу присваивается имя, состоящее из двух частей. Первая часть — имя файла — может содержать до восьми символов, хранящихся в байтах с первого по восьмой элемент каталога; вторая часть — тип файла — может содержать до трех символов, хранящихся в байтах с девятого по одиннадцатый. Существует несколько стандартных типов файлов. Например, TXT говорит о том, что файл является текстовым (содержит только коды ASCII), а COM (от command — «команда») указывает, что файл содержит машинные инструкции для процессора 8080, то есть программу. При указании конкретного файла эти две части разделяются точкой.

MYLETTER.TXT

CALC.COM

Этот метод наименования файлов известен как формат 8.3 («восемь точка три»), допускающий максимум восемь букв до точки и три буквы после.

Карта диска в элементе каталога указывает блоки выделения памяти, где хранится файл. Предположим, что значениями первых четырех байтов карты диска являются 14h, 15h, 07h и 23h, а значениями остальных — нули. Значит, файл занимает четыре блока, или четыре килобайта дискового пространства. Объем файла может быть немного меньше. Пятнадцатый байт в элементе каталога указывает, сколько 128-байтовых секторов фактически занято в последнем блоке.

Длина карты диска — 16 байт, и их достаточно для указания местоположения файла объемом до 16 384 байт. Для файла объемом более 16 килобайт необходимо использовать несколько элементов каталога, которые называются экстентами . В этом случае двенадцатый байт будет равен 0 в первом элементе каталога, 1 — во втором и т. д.

Ранее я упомянул текстовые файлы, которые также называются ASCII-файлами и содержат коды ASCII (включая коды возврата каретки и перевода строки), которые соответствуют понятным людям текстовым символам. Файл, который не является текстовым, называется двоичным . Файл СP/M типа COM — двоичный, поскольку содержит машинный код для процессора 8080.

Предположим, нам нужно сохранить в файле (очень маленького объема) три 16-битных числа, например 5A48h, 78BFh и F510h. Двоичный файл с этими тремя числами имеет длину всего шесть байт.