Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3. Программное обеспечение компьютеров
3.1. Программы и программная конфигурация
Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.
Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь — многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе.
3.1.1. Системные и прикладные программы
Существует разделение вычислительных машин на две составляющие: аппаратурную и программную. Программная часть называется программным обеспечением ЭВМ.
Программное обеспечение делится на две части. Одна часть - это комплекс программных средств, предназначенных для того, чтобы на вычислительной машине можно было организовать выполнение программ. Вторая - множество тех программ, которые нацелены на решение конкретных задач. Эти две части программного обеспечения принято соответственно называть системными программами и прикладными программами.
Системные программы
Удобно разделить системные программы на три класса:
1. Операционные системы компьютеров.
Основная задача таких программ - планирование вычислительного процесса, распоряжение ресурсами машины, организация взаимодействия отдельных процессов, протекающих в машине во время выполнения программ. К этим программам примыкают программные системы, обеспечивающие отображение информации в удобном для пользователя виде (например, на дисплее), диалоговые программы для общения на естественном языке, а также системы трансляции (трансляторы), обеспечивающие перевод программ с языков программирования в машинные коды.
В настоящее время наиболее распространенными операционными системами (ОС) являются MS DOS, Unix, Windows.
2. Сервисные программы: отладчики, диагностические программы, программы для борьбы с компьютерными вирусами и др. Эти программы облегчают пользователю взаимодействие с машиной.
3. Программы обеспечения работы в сети. Эти программы реализуют протоколы обмена информацией между машинами, работу с базами данных, телеобработку данных.
Прикладные программы
Прикладные программы удобно разделить на следующие классы:
1. Текстовые редакторы. Основные функции этого класса прикладных программ заключаются в вводе и редактировании текстовых данных. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное программное обеспечение. Впрочем, это характерно и для всех прочих видов прикладных программ, и в дальнейшем мы не будем специально указывать на этот факт.
С этого класса прикладных программ обычно начинают знакомство с программным обеспечением и на нем отрабатывают первичные навыки взаимодействия с компьютерной системой. (Например, редактор Лексикон)
2. Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Соответственно, к основным средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а к дополнительным — средства автоматизации процесса форматирования.
Наиболее популярный текстовый процессор – Microsoft Word.
3. Графические редакторы. Это обширный класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. Сюда следует отнести встроенный в Microsoft Office редактор Paint, а также графические редакторы Corel DRAW, Photoshop.
4. Системы управления базами данных. Базами данных называют огромные массивы данных, организованных в табличные структуры. Основными функциями систем управления базами данных являются:
Многие системы управления базами данных (СУБД) дополнительно предоставляют возможности проведения простейшего анализа данных и их обработки. В результате возможно создание новых таблиц баз данных на основе имеющихся. В связи с широким распространением сетевых технологий к современным системам управ ления базами данных предъявляется также требование возможности работы с удаленными и распределенными ресурсами, находящимися на серверах всемирной компьютерной сети. Наиболее распространенными являются СУБД FoxPro, Paradox, Access.
5. Электронные таблицы. Электронные таблицы (ЭТ) предоставляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. В некоторой степени они аналогичны системам управления базами данных, но основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним
доступа, а на преобразование данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием. Наиболее распространены ЭТ Supercalc, Excel.
6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машинострое нии, приборостроении, архитектуре. Кроме чертежно-графических работ эти системы позволяют проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных (система Autocad).
7. Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяют в тех случаях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решения требуются обширные специальные знания. Характерными областями использования экспертных систем являются юриспруденция, медицина, фармакология, химия. По совокупности признаков заболевания медицинские экспертные системы помогают установить диагноз и назначить лекарства, дозировку и программу лечебного курса. По совокупности признаков события юридические экспертные системы могут дать правовую оценку и предложить порядок действий, как для обвиняющей стороны, так и для защищающейся.
С использованием экспертных систем связана особая область научно-технической деятельности, называемая инженерией знаний. Инженеры знаний — это специалисты особой квалификации, выступающие в качестве промежуточного звена между раз работчиками экспертной системы (программистами) и ведущими специалистами в конкретных областях науки и техники (экспертами).
Этапы разработки систем принятия решений (экспертных систем) рассмотрены в главе 11.
8. Редакторы HTML (Web-редакторы). Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы — это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в международной компьютерной сети.
Теоретически для создания Web-документов можно использовать обычные тексто вые редакторы и процессоры, а также некоторые из графических редакторов вектор ной графики, но Web-редакторы обладают рядом полезных функций, повышающих производительность труда Web-дизайнеров. Программы этого класса можно также эффективно использовать для подготовки электронных документов и мультимедийных изданий.
3.1.2. Операционные системы компьютеров
Классификация операционных систем
Первые ОС для персональных компьютеров относились к локальным ОС, так как они устанавливались на отдельных локальных компьютерах, организовывали работу одного конкретного ПК. К локальным ОС относились операционная система MS DOS, ранние версии ОS/2.
В 90-е годы ХХ века практически все операционные системы, занимающие заметное место на рынке, стали сетевыми. Сетевые операционные системы позволяют не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенное хранение и обработку данных между несколькими компьютерами сети. Любая сетевая операционная система, с одной стороны, выполняет все функции локальной операционной системы, а с другой стороны, обладает некоторыми дополнительными средствами, позволяющими ей взаимодействовать по сети с операционными системами других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в операционных системах постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.
Сетевые ОС должны выполнять функции обычных ОС (доступ к диску, хранение файлов, использование памяти), а также функции защиты данных, размещенных на файловых серверах, от несанкционированного доступа и управлять правами пользователей.
Сетевые функции сегодня встраиваются в ядро ОС, являясь ее неотъемлемой частью. Операционные системы получили средства для работы со всеми основными технологиями локальных сетей, а также средства для создания составных сетей.
Особое внимание в течение всего последнего десятилетия уделялось корпоративным сетевым операционным системам. Их дальнейшее развитие представляет одну из более важных задач и в обозримом будущем. Корпоративная операционная система отличается способностью хорошо и устойчиво работать в крупных сетях, которые характерны для больших предприятий, имеющих отделения в десятках городов и, возможно, в разных странах. Поэтому корпоративная ОС должна без проблем взаимодействовать с операционными системами разных типов и работать на различных аппаратных платформах. К настоящему времени достаточно явно определилась тройка лидеров в классе корпоративных ОС: это Novell NetWare, Microsoft Windows NT и Windows 2000, Windows XP, а также UNIX - системы различных производителей аппаратных платформ.
Операционные системы могут быть также классифицированы как клиентские и серверные системы. Серверные ОС устанавливаются на центральных компьютерах сети, называемых серверами, а клиентские ОС организуют работу рабочих станций.
Еще один способ классификации ОС – их разделение на однопользовательские и многопользовательские. Главное отличие последних - это наличие в многопользовательских системах средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. К однопользовательским ОС относятся ранние версии OS/2, Windows95, Windows 98, Windows Me. К многопользовательским ОС относятся UNIX, Windows NT, Windows 2000 Professional, Windows XP.
Современным операционным системам присуща многоплатформенность, то есть способность работать на совершенно разных типах компьютеров. Исключением пока является ОС NetWare, все версии которой разработаны для платформы Intel.
И, наконец, операционные системы могут быть классифицированы по количеству процессоров, которое поддерживает данная операционная система. Начиная с Windows 2000, ОС фирмы Microsoft являются многопроцессорными.
Краткая характеристика популярных операционных систем
1. Операционные системы семейства OS/2
OS/2 – семейство многозадачных операционных систем с графическим интерфейсом, есть версии для многопроцессорных машин. Файловая система OS/2 совместима с файловой системой FAT. OS/2создавалась для собственных нужд и задач фирмы IBM. Она использовалась IBM в качестве основы некоторого числа своих программных решений, таких, как комментаторские системы олимпийских игр, программное обеспечение для банков и т.д. Под нее практически не существует программного обеспечения, эта система мало распространена, система умирает.
2. Операционные системы семейства UNIX
Начало UNIX датируют шестидесятыми годами. В 1969 году была написана вторая версия UNIX – многопользовательская и многозадачная операционная система. В течение 70-х годов исходные тексты UNIX распространялись практически свободно, лицензии на использование ОС раздавались по символическим ценам и вскоре UNIX стала весьма популярна в университетах и научно-исследовательских лабораториях.
В настоящее время имеется несколько версий этой ОС. Все они являются многозадачными, многопользовательскими, с графическим интерфейсом, обеспечивают достаточную надежность и защиту данных, ставятся на разные аппаратные платформы (на ПК, на большие машины, т.е. на майнфреймы ЭВМ).
Совокупная доля различных UNIX- систем занимает значительную долю на рынке серверных систем.
Ввиду большой надежности системы UNIX она широко используется для организации работы глобальной сети Internet.
3. Операционные системы семейства Windows
Платформы операционных систем Windows NT и Windows 2000 представляют собой операционные системы для использования на самых разнообразных компьютерах.
К платформе Windows NT относятся следующие ОС:
К платформе Windows 2000 относятся следующие ОС:
OC Windows NT Workstation и Windows 2000 Professional являются клиентскими операционными системами. Остальные ОС этих платформ являются операционными системами для серверов. В данном обзоре рассматриваются только клиентские ОС.
Операционные системы Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows 2000 и Windows ХР по своей архитектуре являются 32-разрядными. ОС Windows 95, Windows 98 - это однопользовательские, однопроцессорные системы. Windows NT, Windows 2000 и Windows XP являются многопользовательскими ОС, поддерживающими работу более одного процессора.
Все ОС семейства Windows являются многозадачными системами с графическими интерфейсом.
Windows NT – это 32- разрядная операционная система, поддерживающая достаточно высокую степень безопасности (т.е. испортить данные или файлы очень сложно, программы друг другу не мешают работать). Безопасность также обеспечивается за счет того, что каждый пользователь может иметь свое имя и пароль для входа в систему. Кроме этого, безопасность обеспечивается на уровне файловой системы NTFS (для каждого файла можно указать права доступа к этому файлу). Windows NT поддерживает файловую структуру FAT и файловую систему NTFS (new technology file system). В отличие от ранних версий Windows (таких как Windows for Workgroups Windows 95), NT- это законченная операционная система, а не надстройка над операционной системой DOS.
Microsoft Windows 98 - это обновленная ОС Windows 95, расширяющая функциональные возможности компьютера. Эта ОС имеет Web-совместимый интерфейс пользователя; поддерживает такие аппаратные средства, как шина USB и диски DVD, расширяет возможности для отображения рабочего пространства на нескольких мониторах благодаря возможности подключения к одному компьютеру нескольких мониторов и несколько графических адаптеров.
В 2000 году появилась ОС Windows Millennium, которая стала развитием направления ОС Windows 95/98. Почти одновременно с ней появилась ОС Windows 2000, которая основывалась на технологии NT, при этом в ней сохранены все полезные возможности Windows 98.
ОС Windows 2000 позиционировалась как ОС для поддержки всего спектра вычислительной техники от портативных и настольных компьютеров до кластерных систем на серверах класса highend.
Система Windows ХР создавалась на основе усовершенствованного кода Windows 2000, причем были разработаны различные версии для пользователей домашних компьютеров и бизнес-пользователей: Windows ХР Home Edition и Windows ХР Professional.
Сохранив ядро Windows 2000,операционная система Windows ХР обрела новое внешнее оформление. Были объединены и упрощены типичные задачи, добавлены новые визуальные подсказки, помогающие пользователю в работе с компьютером.
В Windows ХР появилась возможность применения несколькими пользователями, работающими на одном компьютере, функции быстрого переключения пользователей. Эта функция была разработана для применения в домашних условиях. Она позволяет каждому члену семьи работать с компьютером так, как если бы этот компьютер находился только в его распоряжении. При переключении не требуется, чтобы ранее работавший на компьютере пользователь выходил из системы, сохраняя открытые им файлы.
К семейству Windows ХР относится и 64-разрядная операционная система Windows ХР 64-Bit Edition, предназначенная для специализированных технических рабочих станций, пользователям которых требуется высочайший уровень быстродействия и масштабируемости. Эта ОС разработана под 64- разрядный процессор фирмы Intel.
Достоинства ОС семейства Windows
Одним из достоинств ОС семейства Windows является поддержка технологии Plug & Play - стандарта аппаратной и программной архитектуры, делающего возможным распознавание устройств. Эта технология упрощает для пользователя подключение разных внешних устройств (сканеров, принтеров и т.д.)
Еще одним достоинством этих ОС является их переносимость: за счет специальных модулей осуществляется связь ОС с разным аппаратным обеспечением.
ОС семейства Windows реализуют метод многозадачности с вытеснением. Этот метод позволяет ОС захватывать процессор в любой момент времени, независимо от работающего приложения. Если приложение зависло, можно его снять.
ОС семейства Windows поддерживают технологию OLE (Object Linking and Embedding) - связь и внедрение объектов. ОLE – стандарт, позволяющий создавать различные составные документы: в документ, созданный одним приложением, можно внедрять другие объекты или ссылаться на объекты, созданные другими приложениями. Например в документ, созданный средствами текстового редактора Word, можно вставить таблицу, созданную в приложении Excel.
Пользовательский интерфейс ОС Windows
Основными понятиями интерфейса пользователя в ОС Windows являются:
Рабочий стол. На рабочем столе располагаются пиктограммы различных объектов (в основном это зависит от настройки ПК). Часть пиктограмм, расположенных на рабочем столе, являются обязательными. К ним относятся: Мой компьютер, Корзина, Сетевое окружение, Internet. Некоторые пиктограммы создаются пользователями данного компьютера для удобства работы. В нижней части рабочего стола (по умолчанию) находится Панель задач. Панель задач предназначена для отображения кнопок всех открытых окон, что позволяет быстро перейти от одного окна к другому. В левой части панели задач находится кнопка Пуск, которая раскрывает Главное меню Windows. Это меню содержит команды: Программы, Избранное, Документы, Настройка, Найти, Справка, Выполнить, Завершение работы. В правой части панели задач находятся различные индикаторы, например: индикатор даты, времени, регистра.
Папка - это логическая емкость, в которой можно сгруппировать другие элементы (файлы, ярлыки, другие папки).
Ярлык - это ссылка на какой-либо объект (как на физический, так и на логический). Ярлык может быть создан для папки, диска, программы и т.д. Ярлыки могут создаваться на рабочем столе или в любой папке. Если ярлыки создаются на рабочем столе, то храниться они будут в системной папке “Рабочий стол”. Ярлыки создаются для обеспечения быстрого доступа к объекту, на который ссылается этот ярлык.
Приложение - это любой выполняемый файл, чаще всего программа, то есть файл с расширением ехе.
Работа с файлами и папками в ОС Windows может осуществляться с помощью программы Проводник, которая запускается из пункта Программы в Главном меню Windows, или с использованием папки Мой компьютер. Содержимое папки Мой компьютер отображает физическую структуру компьютера, а окно программы Проводник – логическую структуру компьютера.
В пункте меню Программы находится папка Стандартные, содержащая ссылки на программы, которые поставляются вместе с операционной системой (Блокнот, Paint Word и т.д). В этой папке также содержится ссылка на папку Служебные, в которую помещены ярлыки к различным сервисным программам ОС Windows.
3.2. Языки программирования
3.2.1. Машинный код процессора
Процессор компьютера — это большая интегральная микросхема. Все команды и данные он получает в виде электрических сигналов. Их можно представить как совокупности нулей и единиц, то есть числами. Разным командам соответствуют разные числа. Поэтому реально программа, с которой работает процессор, представляет собой последовательность чисел, называемую машинным кодом.
3.2.2. Алгоритм и программа
Управлять компьютером нужно по определенному алгоритму. Алгоритм — это точно определенное описание способа решения задачи в виде конечной (по
времени) последовательности действий. Такое описание еще называется формальным. Для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования. Сначала всегда разрабатывается алгоритм действий, а потом он записывается на одном из таких языков. В итоге получается текст программы — полное, законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования. Затем этот текст программы обрабатывается специальными служебными приложениями, которые назы ваются трансляторами, либо переводится в машинный код, либо исполняется.
3.2.3. Что такое язык программирования
Самому написать программу в машинном коде весьма сложно, причем эта сложность резко возрастает с увеличением размера программы и трудоемкости решения нужной задачи. Условно можно считать, что машинный код приемлем, если размер программы не превышает нескольких десятков байтов, и нет потребности в операциях ручного ввода/вывода данных.
Поэтому сегодня практически все программы создаются с помощью языков программирования. Теоретически программу можно написать и средствами обычного, человеческого (естественного) языка — это называется программированием на метаязыке (подобный подход обычно используется на этапе составления алгоритма), но автоматически перевести такую программу в машинный код пока невозможно из-за высокой неоднозначности естественного языка.
Языки программирования — искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом «слов», значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилами записи команд (операторов). Совокупность подобных требований образует синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды и других конструкций языка — его семантику. Нарушение формы записи программы приводит к тому, что транслятор не может понять назначение оператора и выдает сообщение о синтаксической ошибке, а правильно написанное, но не отвечающее алгоритму использование команд языка приводит к семантическим ошибкам (называемым еще логическими ошибками или ошибками выполнения).
Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, процесс устранения ошибок — отладкой.
3.2.4. Компиляторы и интерпретаторы
С помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее текст, описывающий ранее разработанный алгоритм. Чтобы получить работающую программу, надо этот текст либо автоматически перевести в машинный код (для этого служат программы-компиляторы) и затем использовать отдельно от исход ного текста, либо сразу выполнять команды языка, указанные в тексте программы (этим занимаются программы-интерпретаторы).
Интерпретатор берет очередной оператор языка из текста программы, анализирует его структуру и затем сразу исполняет (обычно после анализа оператор транслируется в некоторое промежуточное представление или даже машинный код для более эффективного дальнейшего исполнения). Только после того как текущий оператор успешно выполнен, интерпретатор перейдет к следующему. При этом, если один и тот же оператор должен выполняться в программе многократно, интерпретатор всякий раз будет выполнять его так, как будто встретил впервые. Вследствие этого, программы, в которых требуется осуществить большой объем повторяющихся вычислений, могут работать медленно. Кроме того, для выполнения такой программы на другом компьютере там также должен быть установлен интерпретатор — ведь без него текст программы является просто набором символов.
Компиляторы полностью обрабатывают весь текст программы (он иногда называется исходный код). Они просматривают его в поисках синтаксических ошибок (иногда несколько раз), выполняют определенный смысловой анализ и затем авто матически переводят (транслируют) на машинный язык — генерируют машинный код. При этом создается новый файл с расширением .exe – готовый к выполнению.
3.2.5. Уровни языков программирования
Разные типы процессоров имеют разные наборы команд. Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. В данном случае «низкий уровень» не значит «плохой». Имеется в виду, что операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора.
Языком самого низкого уровня является язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений, называемых мнемониками.
Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.
Наиболее используемые на сегодня языки программирования:
Pascal (Паскаль). Язык Паскаль создан в конце 70-х годов ХХ века основоположником множества идей современного программирования Никлаусом Виртом и имеет возможности, позволяющие успешно применять его при создании крупных проектов.
Современная версия языка Паскаль - Object Pascal - является основой широко используемой системы Delphi.
Вasic (Бейсик). Для этого языка имеются и компиляторы, и интерпретаторы, а по популярности он занимает первое место в мире. Он создавался в 60-х годах ХХ века в качестве учебного языка и очень прост в изучении. Его современная модификация Visual Basic, совместимая с Microsoft office, имеет возможности, аналогичные языку Паскаль, и позволяет расширять возможности пакетов Excel и Access.
С (Си). Данный язык был создан в лаборатории Bell и первоначально не рассматривался как массовый. Он планировался для замены ассемблера, чтобы иметь возможность создавать столь же эффективные и компактные программы, и в то же время не зависеть от конкретного типа процессора. Си во многом похож на Паскаль и имеет дополнительные средства для прямой работы с памятью (указатели). На этом языке написано множество прикладных и системных программ и ряд известных операционных систем (Unix). В настоящее время наибольшее распространение получили версии С++ и Visual C.
3.3. Защита и резервирование информации
3.3.1. Понятие о компьютерной безопасности
В вычислительной технике понятие безопасности является весьма широким. Оно подразумевает и надежность работы компьютера, и сохранность ценных данных, и защиту информации от внесения в нее изменений неуполномоченными лицами, и сохранение тайны переписки в электронной связи. Разумеется, во всех цивилизованных странах на страже безопасности граждан стоят законы, но в сфере вычис лительной техники правоприменительная практика пока развита недостаточно, а законотворческий процесс не успевает за развитием технологий, поэтому надежность работы компьютерных систем во многом опирается на меры самозащиты.
3.3.2. Компьютерные вирусы
Компьютерный вирус — это программный код, встроенный в другую программу или в документ, или в определенные области носителя данных и предназначенный для выполнения несанкционированных действий на несущем компьютере.
Основными типами компьютерных вирусов являются:
• программные вирусы;
• загрузочные вирусы;
• макровирусы.
К компьютерным вирусам примыкают и так называемые троянские кони (троянские программы, троянцы).
Программные вирусы. Программные вирусы — это блоки программного кода, целенаправленно внедренные внутрь других прикладных программ. При запуске про граммы, несущей вирус, происходит запуск имплантированного в нее вирусного кода. Работа этого кода вызывает скрытые от пользователя изменения в файловой системе жестких дисков и/или в содержании других программ. Так, например, вирусный код может воспроизводить себя в теле других программ — этот процесс называется размножением. По прошествии определенного времени, создав достаточное количество копий, программный вирус может перейти к разрушительным действиям - нарушению работы программ и операционной системы, удалению информации, хранящейся на жестком диске. Этот процесс называется вирусной атакой.
Самые разрушительные вирусы могут инициировать переформатирование жестких дисков.
Загрузочные вирусы. От программных вирусов загрузочные вирусы отличаются методом распространения. Они поражают не программные файлы, а определенные системные области магнитных носителей (гибких и жестких дисков). Кроме того, на включенном компьютере они могут временно располагаться в оперативной памяти.
Обычно заражение происходит при попытке загрузки компьютера с магнитного носителя, системная область которого содержит загрузочный вирус. Так, например, при попытке загрузить компьютер с гибкого диска происходит сначала про никновение вируса в оперативную память, а затем в загрузочный сектор жестких дисков. Далее этот компьютер сам становится источником распространения загрузочного вируса
Макровирусы. Эта особая разновидность вирусов поражает документы, выполненные в некоторых прикладных программах, имеющих средства для исполнения так называемых макрокоманд. В частности, к таким документам относятся документы текстового процессора Microsoft Word (они имеют расширение .DOC). Заражение происходит при открытии файла документа в окне программы, если в ней не отключена возможность исполнения макрокоманд. Как и для других типов вирусов, результат атаки может быть как относительно безобидным, так и разрушительным.
3.3.3. Методы защиты от компьютерных вирусов
Существуют три метода реализации защиты:
• программные методы защиты;
• аппаратные методы защиты;
• организационные методы защиты.
Основным средством защиты информации является резервное копирование наиболее ценных данных. В случае утраты информации по любой из вышеперечисленных причин жесткие диски переформатируют и подготавливают к новой эксплуатации. На «чистый» отформатированный диск устанавливают операционную систему с дистрибутивного (дублирующего компакт-диска, затем под ее управлением устанавливают все необ ходимое программное обеспечение, которое тоже берут с дистрибутивных носителей. Восстановление компьютера завершается восстановлением данных, которые берут с резервных носителей
При резервировании данных следует также иметь в виду и то, что надо отдельно сохранять все регистрационные и парольные данные для доступа к сетевым службам Интернета. Их не следует хранить на компьютере. Обычное место хранения — служебный дневник в сейфе руководителя подразделения.
Создавая план мероприятий по резервному копированию информации, необходимо учитывать, что резервные копии должны храниться отдельно от компьютера. То есть, например, резервирование информации на отдельном жестком диске того же компьютера только создает иллюзию безопасности. Относительно новым и достаточно надежным приемом хранения ценных, но неконфиденциальных данных является их хранение в Web-папках на удаленных серверах в Интернете. Есть службы, бесплатно предоставляющие пространство (до нескольких Мбайт) для хранения данных пользователя.
Резервные копии конфиденциальных данных сохраняют на внешних носителях, которые хранят в сейфах, желательно в отдельных помещениях. При разработке организационного плана резервного копирования учитывают необходимость создания не менее двух резервных копий, сохраняемых в разных местах. Между копиями осуществляют ротацию. Например в течение недели ежедневно копируют данные на носители резервного комплекта А, а через неделю их заменяют комплектом Б, и т. д.
Вспомогательными средствами защиты информации являются антивирусные программы и средства аппаратной защиты. Так, например, простое отключение перемычки на материнской плате не позволит осуществить стирание перепрограммируе мой микросхемы ПЗУ (флэш-BIOS), независимо от того, кто будет пытаться это сделать: компьютерный вирус, злоумышленник или неаккуратный пользователь.
Существует достаточно много программных средств антивирусной защиты. Они предоставляют следующие возможности.
1. Создание образа жесткого диска на внешних носителях (например, на гибких дисках) – то есть копирование всей информации с жесткого диска на дискеты.
2. Регулярное сканирование (просмотр) жестких дисков в поисках компьютерных вирусов. Сканирование обычно выполняется автоматически при каждом включении компьютера и при размещении внешнего диска в считывающем устройстве. При сканировании следует иметь в виду, что антивирусная программа ищет вирус путем сравнения кода программ с кодами известных ей вирусов, хранящимися в базе данных. Если база данных устарела, а вирус является новым, сканирующая программа его не обнаружит. Для надежной работы следует регулярно обновлять антивирусную программу. Желательная периодичность обновления — один раз в две недели; допустимая — один раз в три месяца. Для примера укажем, что разрушительные последствия атаки вируса W95.CIH.1075 («Чернобыль»), вызвавшего уничтожение информации на сотнях тысяч компьютеров 26 апреля 1999 года, были связаны не с отсутствием средств защиты от него, а с длительной задержкой (более года) в обновлении этих средств.
3. Контроль за изменением размеров и других атрибутов файлов. Поскольку некоторые компьютерные вирусы на этапе размножения изменяют параметры зара женных файлов, контролирующая программа может обнаружить их деятель ность и предупредить пользователя.
4. Обязательная проверка новых носителей и программ.
5. Контроль за обращениями к жесткому диску. Поскольку наиболее опасные операции, связанные с работой компьютерных вирусов, так или иначе обращены на модификацию данных, записанных на жестком диске, антивирусные про граммы могут контролировать обращения к нему и предупреждать пользова теля о подозрительной активности.
3.3.4. Резервирование (сжатие) данных
Характерной особенностью большинства «классических» типов данных, с которыми традиционно работают люди, является определенная избыточность. Степень избыточности зависит от типа данных. Например, у видеоданных степень избыточности обычно в несколько раз больше, чем у графических данных, а степень избыточности графических данных в несколько раз больше, чем текстовых. Кроме того, степень избыточности данных зависит от принятой системы кодирования. Так, например, можно сказать, что кодирование текстовой информации средствами русского языка (с использованием русской азбуки) дает в среднем избыточность на 20-30% больше, чем кодирование адекватной информации средствами английского языка.
Для человека избыточность информации нередко связана с представлением о ее качестве, поскольку избыточность, как правило, улучшает восприятие, особенно в неблагоприятных условиях (просмотр телепередач при наличии помех, восстановление поврежденного графического материала, чтение текстов в условиях недостаточной освещенности и т. п.). Однако, когда речь заходит не об обработке, а о хранении готовых документов или их передаче, то избыточность следует уменьшить (это дает эффект сжатия данных).
Если методы сжатия информации применяют к готовым документам, то нередко термин сжатие данных подменяют термином архивация данных, а программные средства, выполняющие эти операции, называют архиваторами.
В зависимости от того, в каком объекте размещены данные, подвергаемые сжатию, различают:
• уплотнение (архивацию) файлов;
• уплотнение (архивацию) папок;
• уплотнение дисков.
Уплотнение файлов применяют для уменьшения их размеров при подготовке к передаче по каналам электронных сетей или к транспортировке на внешнем носителе малой емкости, например на гибком диске.
Уплотнение папок используют как средство архивации данных перед длительным хранением, в частности, при резервном копировании.
Уплотнение дисков служит целям повышения эффективности использования их рабочего пространства и, как правило, применяется к дискам, имеющим недостаточную емкость.
3.3.5. Обратимость сжатия
Несмотря на изобилие алгоритмов сжатия данных, теоретически есть только три способа уменьшения их избыточности. Это либо изменение содержания данных, либо изменение их структуры, либо и то и другое вместе.
Если при сжатии данных происходит изменение их содержания, метод сжатия необратим и при восстановлении данных из сжатого файла не происходит полного восстановления исходной последовательности. Такие методы называют также методами сжатия с регулируемой потерей информации. Они применимы только для тех типов данных, для которых формальная утрата части содержания не приводит к значительному снижению потребительских свойств. В первую очередь, это относится к мультимедийным данным: видеорядам, музыкальным записям, звукозаписям и рисункам. Методы сжатия с потерей информации обычно обеспечивают гораздо более высокую степень сжатия, чем обратимые методы, но их нельзя применять к текстовым документам, базам данных и, тем более, к программному коду. Характерными форматами сжатия с потерей информации являются:
• JPG - для графических данных;
• MPG - для видеоданных;
• МРЗ - для звуковых данных.
Если при сжатии данных происходит только изменение их структуры, то метод сжатия обратим. Из результирующего кода можно восстановить исходный массив путем применения обратного метода. Обратимые методы применяют для сжатия любых типов данных. Характерными форматами сжатия без потери информации являются:
• .GIF, .TIF, .PCX и многие другие для графических данных;
• .AVI для видеоданных;
• .ZIP, .ARJ, .RAR, .LZH, .LH, .CAB и многие другие для любых типов данных.
«Классическими» форматами сжатия данных, широко используемыми в повседневной работе с компьютером, являются форматы .ZIP и .ARJ. В последнее время к ним добавился популярный формат .RAR. Программные средства, предназначенные для создания и обслуживания архивов, выполненных в данных форматах, приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1
|
Операционная система |
Формат сжатия |
Средство архивации |
Средство разархивирования |
|
MS-DOS |
.ZIP |
PKZIP.EXE |
PKUNZIP.EXE |
|
.RAR |
RAR.EXE |
UNRAR.EXE |
|
|
.ARJ |
ARJ.EXE |
||
|
Windows 9х |
.ZIP |
WinZip |
|
|
.RAR |
WinRAR |
||
|
.ARJ |
WinArj |
ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ С РАЗДЕЛОМ
Итак, Вы закончили изучение третьего раздела курса. Для получения навыков работы операционной системы Windows Вам следует выполнить комплекс лабораторных работ (в папке Лабораторные работы откройте папку Операционная система и выполните десять работ. Форма отчетности указана в каждой работе).
Для получения навыков защиты и резервирования информации выполните две лабораторные работы, описание которых приведено в папке Защита и резервирование информации. (папка находится в папке Лабораторные работы).
Для проверки усвоения материала Вам предстоит ответить на вопросы для самопроверки, а потом пройти тестирование.
Вопросы для самопроверки находятся в папке Вопросы для самопроверки, файл Раздел 3. Каждый правильный ответ оценивается в один балл.
Если Вы испытываете затруднения в ответах, обратитесь к электронному
учебнику (папка Электронный учебник, файл Раздел 3) или к глоссарию – краткому словарю основных терминов и положений (папка Глоссарий).
Тесты по данному разделу находятся в папке Тест, файл Раздел 3.
Каждый правильный ответ также оценивается в один балл. Итого, в результате работы с данным разделом Вы можете набрать 36 балл.
Практикум по теме «Алгоритмизация и программирование» приведен в папке «Лабораторные работы», папка «VBA».
Вопросы для самоконтроля Вы найдете в папке «Контроль», файл «Алгоритмизация и программирование».
PAGE 16