深入解析DOS(磁盘操作系统):历史、工作原理与命令指南

本文详细介绍了DOS(磁盘操作系统)的定义、历史背景、工作原理、核心特性及常见命令。DOS作为早期个人计算机的主流操作系统,通过命令行界面管理文件、内存和硬件,至今仍在特定场景中应用。

什么是DOS(磁盘操作系统)?

DOS(磁盘操作系统)是一种从磁盘驱动器运行的操作系统(OS)。该术语也可指代特定的磁盘操作系统家族,最常见的是MS-DOS(微软DOS)。MS-DOS曾是个人计算机(PC)的主流操作系统,直到1995年其受欢迎程度因更用户友好、基于图形用户界面(GUI)的Windows 95操作系统的推出而下降。

DOS的历史

1940年代和1950年代的早期计算机没有磁盘驱动器。相反,它们通过硬连线执行特定计算。后来的计算机能够使用纸基介质(如打孔卡)和后来的磁带来存储加载到计算机内存中的指令。计算机内存空间有限,当控制计算机的指令移动到磁盘驱动器(如软盘或内部硬盘驱动器(HDD))时,这被视为尖端技术。

操作系统是提供控制计算机硬件组件(内存、处理器等)和外设指令的软件,并允许其他软件程序运行。指令可能存储在HDD或其他存储介质中。DOS是一种特定类型的操作系统,从计算机的HDD运行,并提供命令行界面(CLI),允许用户通过键盘输入命令来访问和控制系统及其各种组件。使用CLI是磁盘操作系统与现代基于GUI的操作系统的主要区别。

术语DOS也用于描述几种类似的命令行磁盘操作系统。早期计算机,如Commodore 64、Atari 800和Apple II,都配备了磁盘操作系统:分别是Commodore Business Machines DOS、Atari DOS和Apple DOS。DOS/360是IBM大型机的操作系统,首次出现于1966年,但它与1980年代用于个人计算机的基于8086的DOS无关。

磁盘操作系统如何工作?

当计算机开机时,它会经历称为启动过程的各种步骤。在运行磁盘操作系统时,以下六个启动步骤是标准的:

  1. 只读存储器(ROM)引导加载程序读取主引导记录并将控制权传递给它。
  2. 引导记录将磁盘操作系统加载到内存中,从而控制机器。
  3. 计算机将存储在磁盘上的数据传输到其主内存,即随机存取内存(RAM)。
  4. 它还将数据传输到连接到计算机的外部设备,如计算机屏幕或打印机。
  5. 计算机为字符输入/输出(I/O)、内存管理、程序加载和终止等程序提供各种应用程序编程接口,并通过键盘处理用户输入。
  6. 操作系统还提供文件系统管理,用于组织、读取和写入存储中的文件。管理系统使用目录、子目录和文件的层次结构。

DOS和命令行界面

由于DOS具有基于字符的界面而非GUI,其用户必须在命令行中键入文本命令以指示他们希望操作系统执行的操作,例如查找文件或运行特定程序。命令行过程可能复杂且繁琐,这就是为什么非图形操作系统正在变得过时。

也就是说,非图形操作系统使用最少的系统资源;它们可以轻量、快速且灵活。此外,了解操作系统标准命令的用户可能发现它比基于GUI的操作系统更容易使用,特别是如果他们想要执行以下操作:

  • 排查硬件或软件问题。
  • 从损坏的HDD恢复数据。
  • 创建HDD分区。
  • 运行防病毒软件。
  • 运行遗留软件。
  • 设置和配置系统BIOS。
  • 设置文件/数据备份。
  • 更新系统日期/时钟设置。

早期IBM DOS版本的启动屏幕显示了可以从命令行提示符运行的一些选项。

DOS特性

所有磁盘操作系统的主要特性如下:

  • CLI:任何DOS都没有GUI,因此不接受鼠标输入。它是一个基于字符的界面系统,所有命令都在命令行提示符处以文本形式输入。
  • 提示符:磁盘操作系统提供视觉消息,称为提示符,显示当前目录或文件夹的位置,并允许用户从键盘输入各种命令。
  • 管理:DOS用于管理计算机的文件、I/O系统和内存。
  • 批处理文件:磁盘操作系统支持批处理文件,这些是可用于自动化命令组以简化任务并节省时间和精力的宏。
  • 内核:DOS内核充当操作系统的大脑;它管理计算机的基本操作(内存分配、文件访问等),并为计算机及其程序提供相互交互的接口。
  • 数据恢复能力:从DOS启动计算机可以帮助在意外事件(如崩溃或硬盘损坏)中恢复数据。

DOS限制

尽管它是一个无处不在的操作系统,但DOS确实有一些限制:

  • 无内置安全性:它没有内置安全性,例如文件所有权和权限。
  • 无多用户或多任务:作为单任务操作系统,磁盘操作系统不支持多用户或多任务。因此,一次只能运行一个程序(尽管它提供对基本I/O系统和底层硬件的直接访问)。
  • 具有挑战性的界面:CLI要求用户键入命令,需要用户记住命令以运行程序和执行其他操作系统任务。
  • 意外输出:键入命令时的小错误可能导致意外或不希望的后果。例如,用户可能希望通过键入cd \directory_name来列出当前目录中的文件。然而,该命令将当前工作目录更改为命名目录。要列出文件夹的内容,应使用命令dir
  • 磁盘目录信息更新缓慢:一些磁盘操作系统(如MS-DOS)在应用程序关闭文件之前不会更新磁盘目录信息,这可能使文件处于不安全状态并导致编程问题。

常见DOS命令

MS-DOS不区分大小写,因此命令可以大写或小写键入。然而,其他磁盘操作系统具有区分大小写的CLI。DOS命令包括以下内容:

命令 作用 示例
cd 更改目录 在命令行中键入cd c:\techtarget以将工作目录更改为c:\techtarget
cls 清除屏幕上的所有内容,只留下命令提示符 在命令行中键入cls
copy 将一个或多个文件复制到另一个位置 键入copy c:\techtarget\file.txt c:\techtarget\file2.txt以复制文件。
del 删除一个或多个文件 键入del c:\techtarget\file2.txt以删除文件。
deltree 删除计算机中的所有文件和子目录 键入deltree c:\techtarget\drafts以删除目录。
dir 显示目录中的文件和目录列表 键入dir c:\techtarget以显示列表。
format 格式化磁盘以用于DOS文件 键入format e:以格式化驱动器e:中的磁盘。
help 列出可用命令或有关特定命令的更多信息 键入help del以显示有关del命令的信息。
mkdir或md 创建新的子目录 键入mkdir c:\techtarget\drafts以创建子目录。
move 将文件或目录从一个目录移动到另一个或从一个驱动器移动到另一个 键入move c:\techtarget\file.txt c:\techtarget\drafts\file.txt以移动文件。
ren或rename 更改文件或目录的名称 键入ren c:\techtarget\file.txt c:\techtarget\file2.txt以重命名文件。
type 在屏幕上显示文件的内容 键入type c:\myfile.txt以显示文件内容。
* 通配符,表示一组文件共有的一个或多个字符 键入copy c:\techtarget\*.txt c:\techtarget\drafts以复制所有.txt文件。
? 通配符,表示一组文件共有的单个字符 键入copy c:\techtarget\document?.txt c:\techtarget\drafts以复制文件。

更多历史与DOS的未来

1970年代微处理器的到来引发了一场计算革命,个人计算机(PC)市场开始蓬勃发展。IBM于1981年8月发布了IBM 5150个人计算机。为了加速这种新计算机的开发,IBM决定从其他公司许可各种组件。

IBM的首选操作系统是Digital Research的CP/M-86软件,但由于保密协议和许可方面的分歧,IBM选择了微软的类似CP/M的操作系统,最初称为QDOS 86-DOS。

微软于1980年购买了营销QDOS 86-DOS的权利。该操作系统由西雅图计算机产品公司(SCP)的Tim Paterson创建,最初称为QDOS,是“Quick and Dirty OS”的首字母缩写。数字“86”指的是该操作系统最初设计用于Intel 8086处理器。Paterson于1981年离开SCP加入微软后,致力于为IBM的PC开发PC-DOS版本的86-DOS。PC-DOS是第一个广泛安装在基于Intel 8086的PC中使用的DOS。

微软生产了自己的几乎相同的PC-DOS版本,称为MS-DOS,于1981年首次发布。随着PC销量的增长,MS-DOS的普及程度也随之提高。后续版本的操作系统提供了改进的性能,并包括附加功能,如支持外语和扩展字符以及更大的HDD。后来的MS-DOS版本还增强了内存管理,改进了文本编辑器,并提供网络支持。

当微软首次引入Windows作为MS-DOS的GUI时,早期用户必须在DOS提示符下键入“WIN”来启动Windows程序。Windows从在MS-DOS下运行的GUI程序演变为完全的操作系统,成为默认操作系统,尽管直到Windows XP,消费者版本的Windows才停止依赖DOS程序win.com来引导Windows内核。

MS-DOS的最后一个零售版本是MS-DOS 6.22;PC-DOS 2000是PC-DOS的最后一个零售版本。MS-DOS仍然作为Windows的一部分捆绑,但不再需要单独的软件许可证。它仍然可以通过模拟MS-DOS接口的命令处理器在Windows下运行。还有一个名为FreeDOS的开源DOS版本,基于MS-DOS并与之兼容。这些操作系统的其他版本包括DR-DOS、ROM-DOS和PTS-DOS(PhysTechSoft DOS)。

由于它们支持的许多遗留应用程序,磁盘操作系统在可预见的未来可能继续使用。今天,它们可用于简单的嵌入式系统或其他用例,因为它们提供机器独立性,并且对于免费或开源操作系统,许可成本为零。

也就是说,这些遗留操作系统存在关键的安全问题,使其难以防范现代网络攻击,如SQL注入、中间人(MitM)攻击、零日漏洞,以及更熟悉的病毒、蠕虫、勒索软件和特洛伊木马攻击。

磁盘操作系统在个人计算的早期发展中发挥了重要作用。今天,在其初始开发大约55年后,它们作为计算历史上最重要的操作系统类型之一占据一席之地。

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注意:对于磁盘操作系统,使用的首字母缩写始终是DOS(所有三个字母大写)。首字母缩写DoS(小写“o”)是拒绝服务的缩写,这是一种通过向网络计算机发送异常高数量的请求以耗尽其资源从而使真实用户无法访问的攻击方法。

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