Тема 5: Программное обеспечение.

1. Программная составляющая информационной системы. Виды программного обеспечения (ПО) и их назначение. Прикладное ПО

2. Основные функции операционных систем. Файловая система. Понятие о файле. Имя файла, полное имя файла.

3. Архиваторы и антивирусы.

1.

Напомним, что информационная система представляет собой совокупность аппаратной и программной составляющей (hardware и software).

Совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, называется программным обеспечением (ПО). Состав  программного обеспечения ПК называют программной конфигурацией.

В

Прикладное

ПО

Системное

ПО

Инструментальное

ПО

сё ПО можно подразделить на три большие группы:

• Текстовые редакторы

• Электронные таблицы

• Графические пакеты языки программирования

• Обучающие программы

• Системы мультимедиа

• Компьютерные игры

• Базы данных

• Системы искусственного интеллекта

• Операционные системы (ОС)

• Драйверы

• Программы-оболочки ОС(файловые менеджеры)

• Служебные или сервисные программы (утилиты)

Системное ПО – это совокупность программ, обеспечивающих техническое

Системное ПО – это совокупность программ, обеспечивающих техническое функционирование компьютера, управление взаимодействием различных программ устройств, диагностику неисправностей и т.п. Без данного ПО работа компьютера невозможна, причём системное ПО обеспечивает работу прикладного ПО. Рассмотрим назначение основных системных программ.

Операционная система (ОС) – это совокупность программ, предназначенных для управления аппаратной частью компьютера и обеспечения взаимодействия пользователя с компьютером. Одной из основных функций ОС является организация хранения информации во внешней памяти. Для того чтобы пользователь мог работать за компьютером, необходимо загрузить ОС, т.е. переписать часть программ ОС с диска в оперативную память. Этот процесс автоматически выполняется специальной программой – начальным загрузчиком. Специальные программы, управляющие работой устройств компьютера, называются драйверами устройств. Драйверы стандартных устройств (дисплея, клавиатуры, мыши, накопителей на гибких и жёстких дисках, принтера) входят в состав ОС. Для нестандартных устройств необходимо загрузить соответствующие драйверы. Программы обслуживания операционной системы и приложений, устройств, компьютерных сетей, объединяют в сервисное ПО. Утилиты (от англ. utility – полезность) – это полезные программы; сервисные или служебные программы, которые представляют пользователю ряд дополнительных услуг.

Большинство утилит оформлены как встроенные служебные программы системы. Утилиты предназначены для расширения возможностей операционной системы и встроенных в систему служебных программ за счет введения новых или усовершенствования уже существующих функций.

Так компьютерные утилиты можно разделить на три группы:

• утилиты сервисного обслуживания компьютера,

• утилиты расширения функциональности

• информационные утилиты.

Утилиты обычно используются:

• для проверки работы диска, его дефрагментации, очистки диска

• создания рабочих архивов,

• для восстановления системы,

• для защиты от компьютерных вирусов,

• очистки системы и ее модернизации и т.п.

Прикладное ПО (программы-приложения) предназначено для решения задач в конкретной предметной области.

Текстовые редакторы (или процессоры) – это программы, предназначенные для создания и обработки текстовых документов. С помощью этих программ пользователь создаёт новые тексты и редактирует уже имеющиеся. Кроме текстовых редакторов, в настоящее время для обработки текстов используются программы, называемые текстовыми процессорами. Специальные программы, обеспечивающие быстрое и надёжное выполнение расчётов, - табличные процессоры, которые позволяют работать с электронными таблицами (ЭТ). Данные в ЭТ расположены в ячейках, которые имеют адрес. Графический редактор или пакет – это программа, предназначенная для создания и обработки графической информации. Графические программы делятся на: 1) пакеты инженерно-деловой и конструкторской графики; 2) иллюстративные пакеты. В процессе обучения компьютер может стать активным помощником под управлением обучающих программ. Обучающие программы предназначены для приобретения знаний и навыков в конкретных областях человеческой деятельности. Под искусственным интеллектом понимают область информатики, в задачу которой входит воспроизведение интеллекта человека искусственным способом, - с помощью компьютера. Это привело к созданию науки кибернетики. Кибернетика – это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе. Самым значительным практическим результатом в этой области явилось создание экспертных систем – программ, имитирующих работу человека-эксперта в некоторой предметной области.

Инструментальное ПО или системы программирования  - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования. Системы программирования служат для создания новых программ, как системных, так и прикладных. Этим занимаются далеко не все пользователи, поэтому эти программы не обязательны на каждом компьютере. Системы программирования основаны на теории алгоритмов и языках программирования - Basic, Pascal, C и т. д.

В последнее время получили распространение визуальные методы программирования (с помощью языков описания сценариев), ориентированные на создание Windows-приложений. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются с помощью специальных редакторов. Наиболее популярные редакторы (системы программирования программ с использованием визуальных средств) визуального проектирования:

• Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования

• Borland C++ Builder – это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений

• Microsoft Visual Basic – это популярный инструмент для создания Windows-программ

• Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows

ПО различают не только по его предназначению и содержанию, но и по способу доступа и условиям использования. Проприетарное ПО (от англ. proprietary – собственность) – это программы, все права на которые принадлежат собственнику (организации или отдельному лицу), и это закрепляется соответствующим договором (лицензией). Возможность пользования такими программами нужно приобретать, иначе это считается незаконным и наказывается. Часто такие программы называют коммерческими или лицензионными, но это не совсем верно. Коммерция может распространяться не только на проприетарное ПО, так же как и  лицензионная защита. Свободное ПО (СПО, free software) - это свободно распространяемое, бесплатное ПО, за использование которого не накажут. Открытое ПО или ПО с открытым кодом (open source saftware) - это ПО, доступное для редактирования всем желающим, дорабатываемое и изменяемое ПО. Часто понятия свободного и открытого ПО относятся к одним и тем же программам, но бывает и иначе, поэтому путать их нельзя.

2.

Операционная система составляет основу программного обеспечения ПК. Можно сказать, что операционная система - «главная» программа, которая даёт пользователю доступ к основным аппаратным средствам компьютера через клавиатуру и дисплей.

Операционная система (ОС) – это набор программ, предназначенный для управления аппаратной частью компьютера, другими программами, а также для обеспечения взаимодействия пользователя с компьютером.

Одной из основных функций ОС является организация хранения информации во внешней памяти и доступа к ней. Вся информация во внешней памяти хранится в виде файлов.

У каждой ОС свой принцип организации хранения файлов и доступа к ним – файловая система. ОС обеспечивает выполнение с файлами таких операций, как создание, просмотр, копирование или перемещение, переименование, удаление, печать.

Кроме файловой системы, ОС классифицируют по следующим признакам:

• возможность выполнения нескольких программ одновременно; такая ОС называется многозадачной в отличие от однозадачной, когда выполнение следующей программы может начаться только по завершении предыдущей;

• возможность одновременной работы с ОС несколько пользователей; такая ОС называется многопользовательской (Unix, Linux, Windows 95 - XP), в отличие от однопользовательской (MS DOS), когда доступ к ОС возможен только для одного пользователя; возможность работы в локальной сети. ОС, обеспечивающие такую возможность, называются сетевыми;

• многопроцессорные и однопроцессорные операционные системы. Одним из важных свойств ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки  данных. Такие средства существуют в OS/2, Net Ware, Widows NT.

В настоящее время наиболее распространены операционные системы: серии Windows, Unix, Linux, Novell NetWare. В связи с усовершенствованием аппаратной части, появляются новые версии операционных систем. Например, Windows 95, 98, МЕ, 2000, NT, ХР, Vista.

Взаимосвязь между участниками компьютерной системы называют интерфейсом. Различают аппаратный, программный, пользовательский интерфейсы. Операционная система обеспечивает взаимодействие различных программ между собой (программный интерфейс), взаимодействие программного обеспечения и аппаратного (программно-аппаратный интерфейс) и взаимодействие человека с компьютерной системой (пользовательский интерфейс). Если программа сделана так, что с ней работать удобно, говорят, что она имеет удобный или дружественный интерфейс. Интерфейс может быть менее удобным.

Операционные системы бывают графические и неграфические. В неграфических ОС управление компьютером производится вводом специальных команд с помощью клавиатуры. Графические ОС позволяют использовать для управления компьютером специальные манипуляторы, например, мышь. Для удобства работы с неграфическими операционными системами применяют специальные программы-оболочки, или, как их ещё называют, файловые менеджеры, облегчающие взаимодействие пользователя с ОС. Операционные системы серии Windows являются графическими и имеют дружественный интерфейс.

Вся информация во внешней памяти хранится в виде файлов. В файлах могут содержаться программы, данные для этих программ, результаты расчётов, рисунки, документы, музыка и прочая информация.

Файл – это область внешней памяти, содержащая логически объединённую информацию и имеющая конкретное имя.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например: proba.txt. После введения в действие операционной системы Windows 95 требования к именам файлов стали существенно мягче. Они действуют и во всех последующих версия операционных систем Windows.

1. Разрешается использовать до 255 символов.

2. Разрешается использовать символы национальных алфавитов, в частности русского.

3. Разрешается использовать пробелы и другие ранее запрещенные символы, за исключением следующих девяти: / \ : * ? " < > |.

4. В имени файла можно использовать несколько точек. Расширением имени считаются все символы, стоящие за последней точкой.

Роль расширения имени файла чисто информационная, а не командная. Если файлу с рисунком присвоить расширение имени ТХТ, то содержимое файла от этого не превратится в текст. Его можно просмотреть в программе, предназначенной для работы с текстами, но ничего вразумительного такой просмотр не даст.

Тип файла	Расширение
Исполняемые программы	exe, com
Текстовые файлы	txt, rtf, doc
Графические файлы	bmp, gif, jpg, png, pds и др.
Web-страницы	htm, html
Звуковые файлы	wav, mp3, midi, kar, ogg
Видеофайлы	avi, mpeg
Код (текст) программы на языках программирования	bas, pas, cpp и др.

Удачно выбранные имена файлов значительно облегчают работу пользователя, помогая ему быстро разобраться в большом количестве файлов на диске.

Чтобы выполнить операции с файлами, ОС должна знать не только имя файла, но и его местоположение. Для этого ОС использует имена внешних устройств (имена дисков). Имя каждого из дисков, как гибких, так и жёстких, обозначается одной из букв латинского алфавита. Если в компьютере один дисковод для гибких дисков, тогда имя диска - А:. Если два – А: и В:. Для имени винчестера используется буква С:. Для того чтобы легче было найти некоторую информацию на винчестере, часто всё его пространство разделяют на несколько частей, каждой из которой присваивается имя. Такие части называют логическими (физически не существующими) дисками. Если винчестер разделён на части, то для имён полученных логических дисков можно использовать буквы C:, D:, E:, F и т.д. На диске С: обычно хранятся файлы с программами ОС, драйверами внешних устройств, оболочками ОС, архиваторами и другими системными программами. Диск D может содержать необходимые для работы пользователя прикладные программы: текстовые и графические редакторы, базы данных, электронные таблицы, обучающие программы и т.д., а диск F: – для любой другой нужной информации, например, для обращения к компакт-диску или флэшке. Причём, пользователь сам выбирает удобный для него способ расположения различных видов информации на разных дисках.

Чтобы легче было находить файлы во внешней памяти их можно объединять в группы, давая группе подходящее по смыслу имя. В файловой системе используется термин «каталог» или его синонимы – «директория» (от англ. directory – справочник, указатель), «папка» для хранения информации о файлах, входящих в группу.

Папка или Каталог – это область на внешнем носителе, содержащая информацию о файлах, объединённых в группу по какому-либо признаку, и имеющая конкретное имя.

В каталоге хранятся имена файлов, входящих в группу, их размеры, даты создания или последнего изменения.

Каждый диск имеет корневой каталог – каталог нулевого уровня. В этом каталоге могут находиться как обычные файлы, так и другие каталоги, называемые. Корневой каталог является для них родительским. Таким образом, логическая схема размещения файлов в ОС имеет иерархическую или древовидную структуру. Иерархическая структура файловой системы по виду похожа на перевёрнутое дерево (в математике такая структура называется графом). Ещё она напоминает структуру библиотеки. Каждый диск имеет своё дерево каталогов.

В связи с огромным количеством объектов в файловой системе возникает задача определения местоположения нужного файла (папки). Для этого служит адрес (полное имя файла), который является путём к объекту. Путь к файлу начинается с имени диска и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\” (обратный слеш - обратная косая черта). Например: D:\Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons-tva\ robots.txt или C: \ LEARNS \ MATEM \ pusk.exe. Это значит, что файл pusk.exe вложен последовательно в папки MATEM и LEARNS, и всё это располагается на диске C:.

По некоторым признакам имён файлы объединяются в группы. Если требуется выполнить некоторые действия с каждым из файлов группы, вместо перечисления имён всех файлов указывается соответствующий шаблон. Шаблон – это обозначение, которое позволяет выбрать из всех имеющихся файлов только те, которые входят в определённую группу.

В шаблонах одинаковые символы в именах всех файлов записывают, а остальные (неодинаковые) заменяют символами ? и *. Символ ? обозначает, что на его месте может стоять либо один, либо ни одного символа, а символ * обозначает, что на его месте может стоять любое число символов.

Например,

a?.pas – группа файлов, имя которых начинается с а и содержит не более двух символов, а расширение – pas;

a*.pas – группа файлов, имя которых начинается с а и содержит произвольное количество символов, а расширение – pas;

??.com – все файлы с расширением com, название которых состоит из одного или двух символов;

???.* - все файлы, название которых содержит от одного до трёх символов, а расширение – любое;

*.com – все файлы с расширением com;

a.* - все файлы с названием а и любым расширением;

*.* - все файлы ( с любым названием и любым расширением).

3.

Известно, что без своевременного, эффективного и надёжного обслуживания невозможна качественная и продуктивная работа компьютера и его ПО. Для примера рассмотрим два вида сервисных программ: антивирусов и архиваторов.

Чтобы защититься от компьютерных вирусов, необходимо проверять всю входную информацию с помощью специальных программ – антивирусов. Антивирусы – это программы, предназначенные для обнаружения и обезвреживания вирусов. Они позволяют: выявлять вирусы, лечить зараженные файлы и диски, предотвращать вирусные атаки.

Компьютерный вирус – это программа или набор командных кодов, которая может запускаться и самовоспроизводиться без ведома пользователя ПК.

Именно способность самовоспроизводиться способствовала закреплению за этим явлением биологического термина. Но к компьютерным вирусам не следует относиться мистически; они не передвигают мониторы и не воздействуют на выключенный ПК. Это программы, созданные, как и все другие, головой и руками человека по тем же принципам и с использованием тех же инструментов. Однако их особенность в том, что они запускаются без ведома пользователя, а затем «размножаются», то есть создают вредоносные копии и клоны, которые внедряются в файлы, системные области дисков, BIOS ПК и компьютерные сети.

Действия вирусов могут быть не очень опасными, на уровне детских шалостей – неожиданные звуковые и графические эффекты, перезагрузка ПК, изменение функций клавиш на клавиатуре и т. д. Но действие значительно большей их части приводит к серьёзным сбоям: порче данных на дисках, потере программ, удалению или нарушению системной информации, необходимой для работы ПК, или даже форматированию жёсткого диска и разрушению BIOS.

Объекты, в которые внедряются компьютерные вирусы, называют средой обитания вирусов.

В зависимости от среды обитания различают следующие типы вирусов:

1. Файловые вирусы – внедряются в исполняемые файлы (exe, com, bat), в системные файлы io.sys, msdos.sys, в файлы загружаемых драйверов (sys, drv, vxd), в файлы библиотек (dll) и т. д.

2. Загрузочные вирусы – заражают загрузочный сектор жёсткого диска (Boot). Они замещают собой системную программу при загрузке ПК, поэтому попадают в оперативную память и получают управление сразу при загрузке операционной системы.

3. Макровирусы или макросы – внедряются в файлы документов Word и Excel, то есть не в исполняемые, а в файлы данных. Их опасность не столько в разрушительном действии, сколько в распространённости и многочисленности таких документов.

4. Сетевые вирусы – распространяются в компьютерных сетях. Они заражают оперативную память во время сеанса сетевой работы и не записываются на носители.

По способу заражения различают:

1. резидентные вирусы, которые внедряются в оперативную память и действуют постоянно вплоть до выключения или перезагрузки ПК;

2. нерезидентные вирусы, активные ограниченное время в связи с выполнением определённых задач.

Трудно классифицировать вирусы по алгоритму их работы, поскольку общее их число огромно – несколько десятков тысяч – и оно быстро увеличивается. Алгоритмы их действия становятся всё изощрённее. Выделяют полиморфные вирусы, алгоритм работы которых очень сложен и труднообнаруживаем, так как они имеют зашифрованный программный код. Расшифровка кода производится самим вирусом в процессе его активизации. Выделяют также стелс-вирусы или вирусы-невидимки. При открытии поражённого файла они сразу же удаляют из него свой программный код, а при закрытии файла восстанавливают его.

Сегодня наибольшей популярностью пользуются многофункциональные антивирусные программы, способные производить комплекс услуг, связанных с компьютерными вирусами. Такими программами являются Norton Antivirus, AntiViral Toolkit Pro (AVP) лаборатории Е. Касперского, DrWeb лаборатории И.А. Данилова, Avira Antivir Personal, NOD32..

Профилактические меры по борьбе с вирусами:

• Проверять перед использованием переносные носители (диски, "флэшки", USB-плееры, дискеты и пр.), особенно чужие.

• Не запускать без проверки незнакомые файлы, полученные по сети или электронной почте.

• Регулярно выполнять резервное копирование на проверенные внешние носители.

• Регулярно проверять жёсткий диск и оперативную память ПК с помощью антивирусных программ свежих версий.

• Своевременно обновлять базы антивирусных программ.

Надо сказать, что вирусная угроза актуальна главным образом для ОС Windows. Что касается ОС Linux, то она унаследовала от UNIX антивирусную надёжность и отличную систему защиты.

Архиватор – это сервисная программа создания и распаковки файловых архивов.

Создание архивов и их распаковка – одна из самых распространённых  и даже обязательных операций, особенно в тех профессиональных сферах, где требуется постоянно обновлять и хранить большие объёмы информации (бухгалтерия, делопроизводство, административное обслуживание ПК и ПО и т. д.) Очень часто эти задачи бывают нужны и рядовому пользователю.

Цель архивирования - экономия дискового пространства при:

• длительном хранении информации;

• переносе её на другой носитель;

• делении больших файлов (папок) на части.

При этом из файлов (групп файлов и папок) создаются архивные файлы, архивы. Архив – это файл, в котором хранятся, как правило, в сжатом виде один или несколько исходных файлов (папок). Архивный файл занимает меньше места на диске, чем исходные файлы и папки, благодаря применению специального алгоритма сжатия данных. Разработчики различных алгоритмов сжатия создают и свою программу архивирования – архиватор. Она позволяет выполнять и обратный процесс – распаковку файлов из архива на диск. Это две основных задачи, решаемые программой-архиватором.

Существует ряд архивов, которые различаются применяемым алгоритмом сжатия и, как следствие, расширением соответствующего файла. Наиболее распространены архивы: ZIP, RAR, ARJ и пр. Программы создания архивов были разработаны ещё для носителей на магнитной ленте, в компьютерные времена, когда ПК был только мечтой. Но некоторые из них в работе и до сих пор, например, ARJ и TAR. Широко распространёнными сегодня программами-архиваторами являются: WinZIP, WinRAR, 7-Zip File Manager, Ark и др.

Основные возможности архиваторов:

• просмотр содержания архива и файлов, содержащихся в архиве;

• распаковка архива или отдельных файлов архива;

• создание простого архива файлов (файлов и папок) в виде файла с расширением, определяющим используемую программу-архиватор;

• создание самораспаковывающегося архива файлов (файлов и папок) в виде файла с пусковым расширением EXE;

• создание многотомного архива файлов (файлов и папок) в виде группы файлов-томов заданного размера (раньше - в размер дискеты).

Кроме того, архиваторы дают возможность в простой архив добавлять файлы (папки). Однако многотомный архив этого не допускает – изменения требуют его распаковки и затем повторного архивирования.

1. Дайте определение программной составляющей информационной системы. 2. На какие группы можно подразделить сё программное обеспечение? Рассмотрите внимательно схему. 3. Что такое системное ПО? Какие программ относят к данному виду? 4. Для чего предназначено прикладное ПО? Приведите примеры программ-приложений. 5. Что относят к инструментальному ПО? 6. На какие виды подразделяют ПО по условиям использования? 7. Что называют ОС? Какова её основная функция? Что такое файловая система? 8. По каким признакам классифицируют ОС? Что такое интерфейс? Каких типов он бывает? 10. Что такое файл? Что он может содержать? 11. Перечислите правила для составления имени файла в ОС Windows. 12. О чём говорит расширение файла? Рассмотрите примеры расширений, приведённых в таблице. 13. Как записываются имена дисков? Что такое логический диск? 14. Что называют каталогом или папкой? Что такое корневой каталог? 15. Какой вид имеет файловая система? 16. Чем является полное имя файла (объекта)? Запишите полное имя файла Интернет.doc (см. дерево каталогов на рисунке в лекции). 17. Что такое шаблон? Какие символы используют в шаблоне? 18. Что такое компьютерный вирус? Назовите типы вирусов. 19. Что называют антивирусами? Приведите примеры антивирусных программ. 20. Что такое программа архиватор? Каковы основные возможности архиваторов? 21. Что такое архив? Для чего архивируют файлы?