Тема 3: программное обеспечение эвм

3.1. Понятие программного обеспечения.

Программное обеспечение – набор специальных программ позволяющий организовать обработку информации в компьютере.

Компьютер:

1. Hardware

2. Software

3.2. Классификация ПО

Программное обеспечение:

1. Общее базовое ПО

a. Системное ПО

i. Операционные системы

ii. Сервисные системы: оболочки и утилиты

iii. Средства контроля, тестирования и диагностики

b. Инструментальные среды и системы программирования

i. Редакторы программ

ii. Трансляторы с языков программирования

iii. Редакторы связей, загрузчики, отладчики и др.

2. Прикладное ПО

a. Функционально - ориентированные пакеты

b. Проблемно - ориентированные пакеты

c. Интегрированные пакеты

Комментарии:

• Общее – поддерживает работу компьютера, прикладное – обеспечивает работу пользователя.
• Системное – существуют отдельно и внутри ОС. Инструментальные среды и системы программирования – для разработки нового программного обеспечения. Системы опираются на знание языком. Инструментальные среды – не владея языком.
• Прикладное: функционально - ор.: вне зависимости от решаемой проблемы одну и ту же функцию. Проблемно-ориентированные пакеты – решают одну задачу и используют различные функции, (несколько функции для построения чертежа). Интегрированные пакеты: много функции и решают различные задачи: MICROSOFT OF.

3.3. Операционные системы

ОС – это набор программ обеспечивающие возможность использование аппаратуры компьютера

Решает 2 задачи:

1. Поддержка работы всех программ и организация их взаимодействия с устройствами компьютера

a. Интерфейс: устройство ВВ

b. Ресурсы: память, реакция на события, программы.

2. Предоставление пользователю возможность управления аппаратуры компьютера.

a. Интерфейс: реалии – 16 команд, 13 параметров, 23 назначения

b. Ресурсы: распределение, доступ.

 

1) Модули – за выполнение определенных функций

2) Часть модулей образует ядро

3) В зависимости от того какие еще модули подключается, определяется конфигурации

На различных ПК различные конфигурации

3.3.1.

ОС:

1. Автономная среда не связанная с языками программирования,

2. Хранится на ВЗУ быстрого доступа (системный диск, загрузка в ОП, ДОС – дисковая операционная система)

3.3.2. Основные семейства ОС

· CM/M (СССР – 8 разрядные)

· MS DOS (16-32 р.)

o Однопользовательская

o Однозадачная

o Имеет командный интерфейс

o 16-разрядная

o По типу управления ресурсами – несетевая

o Имеет модульную структуру, упрощающую перенос системы на другие типы ЭВМ

o Небольшой объем доступной оперативной памяти

o Недостаток: отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС

· WINDOWS (с 95 версии) – 32-64 р.

o Многопользовательская

o Многозадачная

o Сетевые и несетевые ОС

o Графические ОС

o 32/64-разрядные

o Подключение новых устройств по технологии Plug and Play

o Файловая система NTFS FAT32

· OS/2 – 32-64 р.

o Однопользовательская ОС

o Многозадачная ОС второго поколения: позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и ОС от работающих под ее управлением программ.

o Имеет графический интерфейс

o 32-разрядная

o Родная файловая система HPFS

o Недостаток: малое число приложений для нее, что делает эту систему менее популярной.

· UNIX. Linux - 36-64 р.

o Многопользовательская

o Многозадачная

o Сетевая ОС

o Командная ОС, графическая оболочка

o 32-разрядная, 64-разрядная

o Мобильная: существует возможность перенести систему в одной машины архитектуры на другую с минимальными затратами

o Имеет несколько видов оболочек.

o Файловая система NFS

o Использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой

o Широкое применение утилит, запускаемых в командной строке

o Взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства – терминала

o Представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессорового взаимодействия как файлов

o Использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

 

Классификация ОС

I. поддержка многозадачности

1) однозадачные (MS-DOS)

2) многозадачные (разделение многозначности)

II. Поддержка многопользовательского режима

1) Однопользовательские (MS-DOS)

2) Многопользовательские (WINDOWS начиная с NT)

III. Специфика многозадачности

1) Не вытисняющая многозадачность NetWare

2) Вытисняющая многозадачность Unix, os/2, windows NT.XP

IV. Поддержка многонитиевости – возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи)

1) Однонитевые

2) Многонитевые

V.Многопроцессорная обработка (многоядерные ПК)

3.3.4. Структура и функции ОС

Операционная система:

· Файловая система (BDOS)

· Драйверная система (BIOS)

· Командный процессор (CCP)

3.3.4.1. Файловая система

Задача: DOS должна однозначно распознавать нужный блок информации

File – картотека, подшитые бумаги

Файл – это поименованное место на диске или другом носителе, занимаемое некоторым блоком информации.

• Содержание произвольное
• Может быть пустым

FAT (FAT16, FAT32) – (иерархическая)

MS-DOS, Windows

FAT (file allocation table – таблица размещения файлов) – хранит сведения о каждом файле (атрибуты).

При копировании в другой каталог файл будет дублирован!!!

NTFS – сетевая файловая система (организованна по сетевой модели данных) (рис.)

Восстановление с помощью контрольных точек

Преимущество:

• При копировании файла, но не копируется, а просто добавляется ссылка на файл.
• Позволяет оптимизировать состояние диска

Каталог – файл, хранящий информацию о входящих в него файлах

Степень вложенности:

• Подкаталог
• Родительский
• Корневой – содержимое диска или др. носителя
• Текущий

Имя файла:

• Путь (;,\)
• Собственное имя (8-255, лат-рус)
• Расширение (.com;.exe;.pif(ярлык);.jpg;.doc;.txt;.prn(для принтера);.rar;.zip)

Полное имя.

3.3.4.2. Драйверная система

Драйверная система (BIOS) – специальный набор драйверов

Драйвер – это программа, ориентированная на управление конкретным внешним устройством и его настройку.

BIOS может существенно варьироваться даже на одном компьютере, в зависимости от подключаемой периферии, (часть BIOSa хранится в ПЗУ).

3.3.4.3. Командный процессор

ССР – программа, которая обеспечивает: (щелчки по ярлыкам)

• Ввод команды и ее анализ на правильность
• Выполнение команды, если она введена правильно, или вывод сообщения о возникшей конфликтной ситуации.

3.4. Операционная система Windows ХР

3.5. Windows Vista и Windows 7

3.6. Архивация данных

Работа --- сбои --- копии --- объем --- архивы

Архив – файл, содержащий один или несколько файлов в сжатом виде.

Операции:

• Создание
• Извлечение
• Добавление
• Удаление (один файл и весь архив)

Программы:

• Win-rar
• Win-zip

3.6.1. Принципы архивации.

Алгоритмы, которые устраняют избыточность данных, называются алгоритмами сжатия или алгоритмами архивации

• Сжатие без потерь (тексты)
• Сжатие с потерями (аудио, видео)

Д\З.

Название	Исходный размер	Winrar	winzip	Выигрыш. 1.
Audio file.wav	37,05 Мб	M: (28,63 Мб) C: (35,6 Мб)	М: (35,63 Мб) С: (35,64 Мб)	WR:8,42 Мб WZ: 1,42 Мб WRZ:7 Мб
.doc	726 кб	М: (725,17 кб) С: (724,78 кб)	М: (723,69 кб) С: (723,72 кб)	WR: 0,83 кбайт WZ: 2,31 кбайт WRZ: 1,06 кбайт
.jpeg(.jpg)	1,31 Мб	М: (1,22 Мб) С: (1,28 Мб)	М: (1,25 Мб) С: (1,25 Мб)	WR: 0,9 Мбайт WZ: 0,6 Мбайт WRZ:0,3 Мбайт
.bmp	3,9 Мб	M: (422,02 кб) C: (504,3 кб)	М: (443,1 кб) С: (500,8 кб)	WR: 3,478 Мбайт WZ: 3,458 Мбайт WRZ: 21 кбайт

 

Сжатие без потерь:

1) Алгоритм Хаффмана

2) Алгоритм Лемпеля-Зива (2 человека)

3.6.2. Алгоритм Хаффмана

Некоторые символы из стандартного 256-символьного набора в произвольном тексте могут встречаться чаще среднего периода повтора, а другие реже.

Следовательно, если для записи распространенных символов использовать короткие последовательности, длинной меньше восьми, а для записи редких символов – длинные, то суммарный объем файла уменьшится

1. Подсчитать количество каждого символа в тексте

М - 20, Л – 10, О – 25, К – 8

2. Строится бинарный граф в котором буквы подцепляются к вершинам от редко используемых к часто используемым. (объединяем по частоте использования)

Бинарный граф – от вершины только 2 ребра.

Л+К=18+М=38+О=63.

3. На ребрах графа выставляются единицы и нули так, что бы одинаковые цифры были с одной стороны.

4. Прописываем код символа, перечисляя все нули и единицы начиная от главной вершины графа.

3.6.3. Алгоритм Лемпеля-Зива

LZ77.

Если в прошедшем ранее выходном потоке уже встречалась подобная последовательность байт, причем запись о ее длине и смещении от текущей позиции короче чем сама эта последовательность, то в выходной файл записывается ссылка, (смещение, длина), а не сама последовательность.

Сообщение:

Колокол_около_колокольни

Коло(-4,3)_(-5,4)о_(-14,7)ьни

Выигрыш 8 байт

3.7. Антивирусные программные средства

3.7.1. Понятие вирус

Вирус – небольшая по объему последовательность программных кодов, обладающая следующими свойствами:

• Возможность создавать свои копии и внедрять их в другие программные объекты
• Обеспечение скрытности (латентности) до определенного момента ее существования и распространения
• Несанкционированность (со стороны пользователя) производимых ею действий
• Наличие отрицательных последствий ее функционирования.

Вирусы – не все

Часть – не вирусы

3.7.2. Причины возникновения вирусов.

• Технический характер (пробелы в защите операционных систем)
• Экономический характер (борьба с конкурентами)\
• Социальный и психологический характер (не реализовавшиеся специалисты, подростки)

Не рой другому яму – сам в нее попадешь!

3.7.3. Классификация вирусов

1. загрузочные
2. файловые
3. макровирусы
4. сетевые

3.7.4. Защита от вирусов