ProDOS: Операционная система для Apple II

Введение

Операционная система для компьютеров серии Apple II

ProDOS — название двух схожих операционных систем для персональных компьютеров серии Apple II. Оригинальная ProDOS, переименованная в ProDOS 8 в версии 1.2, является последней официальной операционной системой, совместимой со всеми 8-битными компьютерами серии Apple II, и распространялась с 1983 по 1993 год. Другая, ProDOS 16, была временным решением для 16-битного Apple II, которое было заменено GS/OS в течение двух лет. Apple позиционировала ProDOS как аббревиатуру от Professional Disk Operating System (Профессиональная дисковая операционная система), и она стала самой популярной операционной системой для компьютеров серии Apple II спустя 10 месяцев после выпуска в январе 1983 года.

Предыстория

ProDOS был выпущен для устранения недостатков более ранней операционной системы Apple (просто называемой DOS), которая начала устаревать. Apple DOS поддерживала только 5,25-дюймовые дискеты и требовала патчей для использования периферийных устройств, таких как жесткие диски и дисководы, отличные от Disk II, включая 3,5-дюймовые дисководы. ProDOS добавляет стандартный метод доступа к драйверам на основе ROM на платах расширения для дисковых устройств, расширяет максимальный размер тома с примерно 400 килобайт до 32 мегабайт, вводит поддержку иерархических подкаталогов (важная функция для организации дискового пространства жесткого диска) и поддерживает диски RAM на машинах с 128 КБ или более памяти. ProDOS решает проблемы с обработкой аппаратных прерываний и включает в себя четко определенный и документированный интерфейс программирования и расширения, которого всегда не хватало в Apple DOS. Хотя ProDOS также поддерживает часы реального времени (RTC), эта поддержка оставалась практически неиспользованной до выпуска Apple II, первой модели в линейке Apple II, оснащенной встроенными RTC. Однако для II Plus, IIe и IIc были доступны RTC сторонних производителей. В отличие от предыдущих версий Apple DOS, ProDOS своими корнями уходит в SOS – операционную систему для злополучного компьютера Apple III, выпущенного в 1980 году. Предварительная документация по ProDOS (включая ранние издания книги Beneath Apple ProDOS) содержала коды ошибок SOS, в частности, для сменных дисков, которые сам ProDOS не мог генерировать. Его формат диска и интерфейс программирования полностью отличаются от Apple DOS, и ProDOS не может читать или записывать диски DOS 3.3, кроме как с помощью утилиты преобразования; хотя низкоуровневый формат треков и секторов дисков DOS 3.3 сохранялся для 5,25-дюймовых дисков, организация файлов и каталогов на высоком уровне совершенно иная. Поэтому большинство программ на машинном коде, работающих под Apple DOS, не будут работать под ProDOS. Однако большинство программ на BASIC работают, хотя иногда требуют незначительных изменений. Программа стороннего разработчика DOS.MASTER позволяет пользователям создавать несколько виртуальных разделов DOS 3.3 на более крупном томе ProDOS. С выпуском ProDOS прекратилась поддержка Integer BASIC и оригинальной модели Apple II, которая давно была фактически заменена Applesoft BASIC и Apple II Plus. В то время как DOS 3.3 всегда загружала встроенную поддержку программирования на BASIC, в ProDOS эта задача возложена на отдельную системную программу, которую необходимо запустить для работы и написания программ на Applesoft BASIC. Сам BASIC продолжал встраиваться в Apple ROM; это лишь расширение интерпретатора команд, позволяющее программам на BASIC получать доступ к ProDOS с помощью того же текстового вывода "Control D", который использовался в DOS 3.3. Сама по себе требует примерно столько же памяти, сколько и вся DOS 3.3. Поскольку ядро ProDOS хранится в оперативной памяти "Языковой карты", объем доступной оперативной памяти для программистов на BASIC остается прежним как в ProDOS, так и в DOS 3.3. Несмотря на многочисленные преимущества ProDOS, многие пользователи и программисты некоторое время сопротивлялись ему из-за своих знаний и опыта работы с Apple DOS, а также из-за программного обеспечения и форматов данных, основанных на Apple DOS. Одной из причин было то, что ProDOS допускает только 15 символов в имени файла, в то время как Apple DOS – 30. Однако интегрированный программный пакет AppleWorks, выпущенный в 1984 году, стал веским аргументом в пользу перехода, и к концу 1985 года для старой операционной системы выпускалось мало новых программных продуктов. Apple II продолжали загружаться со старой DOS (даже Apple IIGS может загружать старые дискеты DOS), но по мере распространения 3,5-дюймовых дискет и жестких дисков большинство пользователей проводили большую часть времени в ProDOS. Apple IIe, также выпущенный в 1983 году, был первым компьютером Apple II с 64 КБ встроенной памяти. В течение некоторого времени Apple поставляла DOS 3.3 и ProDOS вместе с новыми компьютерами. Изначальный ProDOS был переименован в ProDOS 8, когда ProDOS 16 был выпущен для поддержки 16-битного компьютера Apple II, хотя ProDOS 16 (который был 8-битным в своей основе) вскоре был заменен GS/OS.

ProDOS was released to address shortcomings in the earlier Apple operating system (called simply DOS), which was beginning to show its age. Apple DOS only has built in support for 5.25" floppy disks and requires patches to use peripheral devices such as hard disk drives and non Disk II floppy disk drives, including 3.5" floppy drives. ProDOS adds a standard method of accessing ROM based drivers on expansion cards for disk devices, expands the maximum volume size from about 400 kilobytes to 32 megabytes, introduces support for hierarchical subdirectories (a vital feature for organizing a hard disk's storage space), and supports RAM disks on machines with 128 KB or more of memory. ProDOS addresses problems with handling hardware interrupts, and includes a well defined and documented programming and expansion interface, which Apple DOS had always lacked. Although ProDOS also includes support for a real time clock (RTC), this support went largely unused until the release of the Apple II, the first in the Apple II series to include an RTC on board. Third party clocks were available for the II Plus, IIe, and IIc, however. ProDOS, unlike earlier Apple DOS versions, has its developmental roots in SOS, the operating system for the ill fated Apple III computer released in 1980. Pre release documentation for ProDOS (including early editions of Beneath Apple ProDOS) documented SOS error codes, notably one for switched disks, that ProDOS itself could never generate. Its disk format and programming interface are completely different from those of Apple DOS, and ProDOS cannot read or write DOS 3.3 disks except by means of a conversion utility; while the low level track and sector format of DOS 3.3 disks was retained for 5.25 inch disks, the high level arrangement of files and directories is completely different. For this reason, most machine language programs that run under Apple DOS will not work under ProDOS. However, most BASIC programs work, though they sometimes require minor changes. A third party program called DOS. MASTER enables users to have multiple virtual DOS 3.3 partitions on a larger ProDOS volume. With the release of ProDOS came the end of support for Integer BASIC and the original Apple II model, which had long since been effectively supplanted by Applesoft BASIC and the Apple II Plus. Whereas DOS 3.3 always loads built in support for BASIC programming, under ProDOS this job is given to a separate system program called , which one launches to run and write Applesoft BASIC programs. BASIC itself continued to be built into the Apple ROMs; is merely a command interpreter enhancement that allows BASIC programs to access ProDOS by means of the same "Control D" text output they had used under DOS 3.3. alone requires about as much memory as the whole of DOS 3.3. Since the ProDOS kernel itself is stowed away in the "Language Card" RAM, the usable amount of RAM for BASIC programmers remains the same under ProDOS as it had been under DOS 3.3. Despite ProDOS's many advantages, many users and programmers resisted it for a time because of their investment in learning the ins and outs of Apple DOS and in Apple DOS based software and data formats. A contributing reason was that ProDOS allows only 15 characters in a filename compared to Apple DOS's 30. But Apple's integrated software package AppleWorks, released in 1984, proved a compelling reason to switch, and by the end of 1985 few new software products were being released for the older operating system. Apple IIs continued to be able to boot the older DOS (even the Apple IIGS can boot the older DOS floppies) but as 3.5" floppies and hard disks became more prevalent, most users spent the bulk of their time in ProDOS. The Apple IIe, also released in 1983, was the first Apple II computer to have 64 KB of memory built in. For a while, Apple shipped both DOS 3.3 and ProDOS with new computers. The original ProDOS was renamed ProDOS 8 when ProDOS 16 was released to support the 16 bit Apple II computer, although ProDOS 16 (which was 8 bit at its core) was soon replaced by GS/OS.

Требования

Все версии ProDOS требуют компьютер Apple II или совместимый с ним. ProDOS 8 требует 64 КБ памяти для работы. Оригинальная ProDOS (8) версии 1.0 – 1.0.2 требует всего 48 КБ для ядра, однако почти все программы, включая необходимые для использования Applesoft BASIC, требуют 64 КБ, что делает 48 КБ систему практически непригодной для использования с ProDOS, и поддержка 48 КБ машин была исключена в версии 1.1. ProDOS 8 версии 2.x требует процессор 65C02 или более новый (65802, 65816). ProDOS 8 2.x работает в 64 КБ, но для утилит на системном диске требуется 128 КБ. Системы с процессором 6502 вместо 65C02 должны использовать версии ProDOS 8 до 2.0. ProDOS 16 требует Apple IIGS.

Нелицензированные клоны Apple II

С выпуском ProDOS версии 1.01 и выше была добавлена проверка на запуск на официально произведенном компьютере Apple. Если в прошивке ROM компьютера обнаружено слово "Apple", ProDOS загружается нормально. Если обнаружено что-либо другое (например, "Golden", "Franklin", "Elite"), ProDOS отказывается запускаться и зависает на экране загрузки. Эта мера была предпринята компанией Apple Computer для предотвращения использования нелицензионных клонов Apple II. Тем не менее, запустить более новые версии ProDOS на клонах все еще возможно, однако пользователям необходимо применять небольшую байтовую заплату к каждой последующей версии ProDOS. Некоторые пользователи идут еще дальше и заменяют свой физический чип ROM на нелегальную копию ROM от Apple; или, в противном случае, на кастомный пропатченный ROM с добавленным словом "Apple" в его названии.

Поддержка диска

ProDOS 8 изначально поддерживает дисководы, совместимые с Disk II, дисковод оперативной памяти объемом около 59 КБ на компьютерах с 128 КБ или более оперативной памяти, а также блочные устройства, контроллеры которых поддерживают протокол прошивки Pascal – стандартизированный метод приема и обработки блочных операций чтения и записи, впервые разработанный для использования с системой UCSD p. К этой последней категории относятся дискеты 3,5" и жесткие диски. В операционную систему также можно подключать собственные драйверы блочных устройств.

Файловая система

ProDOS использует ту же файловую систему, что и более ранняя Apple SOS для Apple III. Файловая система SOS/ProDOS является нативной для Apple SOS, ProDOS 8, ProDOS 16 и GS/OS. Некоторые классические версии Mac OS также поставляются с транслятором файловой системы для работы с этой файловой системой. Том выделяется в 512-байтовых блоках. (5.25" дискеты по-прежнему форматируются с использованием 256-байтовых секторов, поскольку это формат, требуемый контроллером ROM для загрузки диска. ProDOS просто рассматривает пары 256-байтовых секторов как единый блок на таких накопителях.) Том может иметь емкость до 32 мегабайт, а каждый файл может быть до 16 мегабайт. Каждый том (дискета или раздел жесткого диска) имеет "имя тома" – имя файла, используемое в качестве имени корневого каталога; наличие двух томов с одинаковым именем тома может привести к конфликтам. При необходимости ProDOS осуществляет поиск по всем доступным накопителям для поиска тома с указанным именем. Поддиректории поддерживаются, а для упрощения работы с поддиректориями предусмотрена концепция "префикса" (рабочего каталога или текущего пути). Имена файлов, каталогов и томов могут содержать от 1 до 15 символов, начинающихся с буквы, за которой следуют буквы, цифры или точки. Каждая запись файла также содержит 16-битный (2-байтовый) указатель на блок, содержащий начало файла (или его индекс блока); 16-битный счетчик блоков; 24-битный (3-байтовый) размер файла; 8-битный (1-байтовый) тип файла; 16-битный дополнительный тип (значение которого зависит от типа файла); метки времени создания и изменения; и данные, связанные с тем, как файл хранится на томе. Поддерживаются разреженные файлы, но файлы никогда не "уплотняются" путем удаления заполненных нулями блоков. Заголовок тома содержит аналогичную информацию, относящуюся к томам. Каталоги (включая корневой каталог) индексируются последовательно, при этом каждый блок начинается с адреса предыдущего блока (или нуля, если его нет) и последующего блока (или нуля, если его нет). Корневой каталог на большинстве дисков инициализируется до 4 блоков, что позволяет разместить 51 запись (за исключением заголовка тома). Его размер никогда не меняется, за исключением ручного вмешательства с помощью специальных инструментов. Подкаталоги начинаются с одного блока и автоматически увеличиваются по мере необходимости. Обычные файлы индексируются последовательно. Файлы, состоящие из одного блока (менее 513 байт), не имеют индексного блока; запись в каталоге указывает непосредственно на блок данных файла. Файлы, содержащие от 2 до 256 блоков (от 513 байт до 128 КБ) данных, имеют один индексный блок, на который указывают записи каталога, который содержит список до 256 адресов блоков данных. Более крупные файлы имеют главный индексный блок, содержащий список до 256 адресов индексных блоков. С появлением Apple IIGS был введен новый формат хранения для файлов с двумя вилками, что было типично для системных и программных файлов IIGS; запись в каталоге указывает на информационный блок, который сообщает компьютеру формат хранения двух вилок. Эти файлы не могут быть прочитаны или записаны непосредственно ProDOS 8, хотя сам том остается совместимым. Том имеет битовую карту занятых блоков. Помимо этого, центральной таблицы распределения файлов нет. Том ProDOS 8, отформатированный инструментами Apple, имеет загрузочный сектор, который поддерживает загрузку как ProDOS, так и SOS в зависимости от компьютера, на котором он загружается. Блок 0 – загрузочный блок Apple II, а блок 1 загружает SOS. Это позволяет использовать диск для загрузки компьютеров Apple II или Apple III, поместив оба ядра операционной системы в корневой каталог: загрузочный сектор Apple II ищет файл , а загрузочный сектор Apple III ищет файл . Утилиты форматирования сторонних разработчиков часто не предоставляли загрузочный блок SOS, а некоторые даже отмечали блок 1 как доступный для пользовательских данных. ProDOS не поддерживает другие файловые системы. При необходимости для передачи файлов между ProDOS и более старыми дисками Apple DOS 3.3 используется утилита преобразования на основном системном диске. Поскольку они используют другой формат диска низкого уровня, чем DOS 3.3 и ProDOS, передача данных с дисков DOS 3.2 на ProDOS является двухэтапным процессом с использованием диска DOS 3.3 в качестве посредника (с использованием утилиты DOS 3.3 MUFFIN или аналогичной).

ProDOS uses the same file system as the earlier Apple SOS for the Apple III. The SOS/ProDOS file system is native to Apple SOS, ProDOS 8, ProDOS 16, and GS/OS. Some classic Mac OS versions also come with a file system translator to handle this file system. A volume is allocated in 512 byte blocks. (5.25" floppy disks are still formatted using 256 byte sectors, as this is the format required by the controller ROM to boot the disk. ProDOS simply treats pairs of 256 byte sectors as a single block on such drives.) A volume can have a capacity of up to 32 megabytes, and each file can be up to 16 megabytes. Each volume (floppy disk or hard drive partition) has a "volume name", a filename which is used as the base directory name; having two volumes with the same volume name can result in conflicts. If necessary, ProDOS searches all available drives to find a named volume. Subdirectories are supported, and the concept of a "prefix" (working directory or current path) was provided to make working with subdirectories easier. File, directory, and volume names can be 1 to 15 characters, starting with a letter, then containing more letters, digits or periods. Each file entry also contains the 16 bit (2 byte) pointer to the block containing the beginning of the file (or its block index); a 16 bit block count; a 24 bit (3 byte) file size; an 8 bit (1 byte) filetype; a 16 bit auxiliary type (the meaning of which depends upon the filetype); creation and modification timestamps; and data related to how the file is stored on the volume. Sparse files are supported, but files are never "sparsified" by removing zero filled blocks. The volume header contains similar information as relevant to volumes. Directories (including the root directory) are sequentially indexed, with each block starting with the address of the previous block (or zero if none) and the subsequent block (or zero if none). The root directory on most disks is initialized to 4 blocks, allowing 51 entries (excluding the volume header). It never changes in size, except by manual intervention with special tools. Subdirectories begin at one block, and grow automatically as needed. Normal files are progressively indexed. Single block files (under 513 bytes) have no index block; the directory entry points directly to the block of file data. Files with between 2 and 256 blocks (513 bytes to 128 KB) of data have a single index block, to which the directory entry points, which contains a list of up to 256 data block addresses. Larger files have a master index block containing a list of up to 256 index block addresses. When the Apple IIGS was introduced, a new storage format was introduced for files with two forks, as was typical for IIGS system and program files; the directory entry points to an informational block that tells the computer the storage format of the two forks. These files cannot be read or written natively by ProDOS 8, though the volume itself remains compatible. The volume has a bitmap of used blocks. Other than this, there is no central file allocation table. A ProDOS 8 volume formatted by Apple's tools has a boot sector that supports booting both ProDOS and SOS depending on what computer it is booted on. Block 0 is the Apple II boot block and block 1 boots SOS. This allows a disk to be used to boot on either Apple II or Apple III computers by putting both operating system kernels in the top directory: the Apple II boot sector looks for the file and the Apple III boot sector looks for the file Third party formatting utilities often did not provide the SOS boot block, and some would even mark block 1 available for user data. ProDOS has no kernel support for other file systems. If necessary, a conversion utility on the main system disk is used to transfer files individually between ProDOS and older Apple DOS 3.3 disks. Because they use a different low level disk format than DOS 3.3 and ProDOS, transferring data from DOS 3.2 disks to ProDOS is a two step process using a DOS 3.3 disk as an intermediary (utilizing the DOS 3.3 utility MUFFIN or similar).