Тема 9. Программное обеспечение компьютера
Программное обеспе?чение (произношение обеспече?ние не рекомендуется) — наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий, включающая компьютерные программы и данные, предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях.
Программное обеспечение представляет собой алгоритм, реализованный в виде последовательности инструкций для процессора.
В компьютерном жаргоне часто используется слово «софт» от английского software.
| Рис. 35. Иерархия программного обеспечения. |
По назначению программное обеспечение разделяется на системное, прикладное и инструментальное.
Рис. 36. Классификация программного обеспечения.
Инструментальное ПО предназначено для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ. Это: интегрированные среды разработки, SDK, компиляторы, интерпретаторы, линковщики, ассемблеры, отладчики и т.п.
Прикладное ПО (приложения) — программы, предназначенные для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанные на непосредственное взаимодействие с пользователем. К прикладному ПО относятся: банковские и бухгалтерские программы, игры, текстовые и графические редакторы, Интернет-клиенты и т. п.
Системное ПО используется для обеспечения работы компьютера самого по себе и выполнения прикладных программ. Конкретные виды системного программного обеспечения включают загрузчики, операционные системы, драйверы устройств, утилиты (сервисные программы). Наиболее общая часть системного программного обеспечения – операционная система.
Системное программное обеспечение. Операционные системы (ОС)
Операционная система, ОС (OS — operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий: обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.
При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы.
С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux).
Основные функции ОС:
— Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;
— Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройствам ввода-вывода);
— Управление оперативной памятью;
— Управление энергонезависимой памятью (жесткий диск, компакт-диски и т.д.), как правило, с помощью файловой системы;
Дополнительные функции ОС:
— Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);
— Взаимодействие между процессами;
— Межмашинное взаимодействие (компьютерная сеть);
— Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от вредоносных действий пользователей или приложений;
— Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).
—
| Рис. 39. Логотип OC Windows. |
MS Windows (произносится Ви?ндоуз) — семейство операционных систем компании Microsoft (Майкрософт). Глава корпорации Microsoft – Билл Гейтс.
Начиная с 1995 года Windows — самая популярная операционная система на рынке персональных компьютеров – стандарт де-факто. К 2005-му году Microsoft Windows была установлена более чем на 89% персональных компьютеров.
Однако многие пользователи сделали выбор в пользу ОС Windows так как совсем не знакомы с альтернативами, такими как MacOS, Linux, BSD. В России до начала 2000-х годов почти все персональные компьютеры продавались с предустановленной операционной системой Windows. Борьба с распространением пиратских версий программных продуктов привела к появлению интереса к другим операционным системам. Так, например, стало возможным приобрести персональный компьютер с предустановленной бесплатной ОС Linux.
Хронология выпусков версий Windows
1. Windows 1.0 (1985)
2. Windows 2.0 (1987)
3. Windows/386 (1987)
4. Windows 3.0 (1990)
5. Windows 3.1 (1992)
6. Windows NT 3.1 (1993)
7. Windows NT 3.5 (1994)
8. Windows 95 (1995)
9. Windows NT 4.0 (1996)
10. Windows 98 (1998)
11. Windows 2000 (2000)
12. Windows Me (2000)
13. Windows XP (2001)
14. Windows 2003 (2003)
15. Windows Vista (2007)
16. Windows 7 (2009)
Интегрированные программные продукты и прикладное ПО
Операционная система Microsoft Windows включает в себя стандартные приложения, такие как браузер Internet Explorer, почтовый клиент Outlook Express, проигрыватель Windows Media Player.
Вокруг факта включения таких стандартных продуктов в ОС Windows разгорается много споров и дискуссий, поскольку это создает серьезное препятствие для распространения конкурирующих продуктов.
Для MS Windows существует очень удобный и освоенный большинством пользователей пакет прикладных программ Microsoft Office, включающий:
— текстовый процессор MS Word,
— табличный процессор MS Excel,
— органайзер MS Outlook,
— приложение для подготовки презентаций MS PowerPoint,
— приложение для управления базами данных MS Access.
Не стоит забывать, что и ОС Windows и абсолютное большинство популярных прикладных программ под Windows имеют лицензию copyright, т.е. являются проприетарным ПО. Соответственно каждая копия такой программы должна приобретаться за деньги. Например, на конец 2006 года цена на Windows XP Home Edition Russian BOX (SP2) — $185, Office 2003 Russian CD – $322.
Используя нелицензионное (пиратское) ПО, защищенное лицензией copyright, вы нарушаете законодательство о защите авторских прав.
ОС GNU/Linux
| Рис. 41. Логотип ОС GNU/Linux – пингвиненок Tux. |
Операционная система GNU/Linux (произносится «гну ли?нукс») — свободная UNIX-подобная операционная система. Обычно, по историческим причинам и для краткости, эта система называется просто «Linux». Это самая мощная альтернатива MS Windows, популярная в качестве серверной и резко набирающая популярность в качестве настольной (desktop) операционной системы в последние годы, в связи с усилением контроля за соблюдением лицензионного использования ОС Windows со стороны Microsoft в версиях XP и Vista.
К операционной системе GNU/Linux также часто относят программы, дополняющие эту операционную систему, и прикладные программы, делающие её полноценной многофункциональной операционной средой.
В отличие от большинства других операционных систем, GNU/Linux не имеет единой «официальной» комплектации. Вместо этого GNU/Linux поставляется в большом количестве так называемых дистрибутивов, в которых программы GNU соединяются с ядром Linux и другими программами. Самые распространённые в мире дистрибутивы:
— американский Red Hat и его наследник Fedora Core;
— немецкий SuSE;
— французский Mandriva (бывший Mandrake);
— не имеющий национальной принадлежности международный дистрибутив Debian GNU/Linux;
— один из самых старых дистрибутивов Slackware;
— сравнительно молодой и активно развивающийся дистрибутив Gentoo;
— молодой, но перспективный дистрибутив Ubuntu Linux.
Создатель ядра Linux — Линус Торвальдс. GNU/Linux не имеет географического центра разработки. Нет и организации, которая владела бы этой системой; нет даже единого координационного центра. Программы для GNU/Linux — результат работы тысяч проектов. Некоторые из этих проектов централизованы, некоторые сосредоточены в фирмах, но большинство объединяют программистов со всего света, которые знакомы только по переписке. Создать свой проект или присоединиться к уже существующему может любой и, в случае успеха, результаты работы станут известны миллионам пользователей. Пользователи принимают участие в тестировании свободных программ, общаются с разработчиками напрямую, что позволяет быстро находить и исправлять ошибки и реализовывать новые возможности.
На рынке серверных операционных систем Австралии Linux уже заняла около 30%. За австралийцами последовали и бразильцы. Бразильское правительство решило отказаться от расходования средств на программное обеспечение и перейти с продуктов Microsoft на системы с открытым кодом, в частности, ОС Linux. Главная причина изменений – экономическая. В нашей стране рынок Linux пока невелик.
Файловая система
Вся информация в компьютере хранится в файлах, с которыми и работает операционная система.
Файл (file) — это поименованная последовательность байтов, место постоянного хранения различных видов информации.
Файлы организованы в каталоги, также называемые директориями (directory) или папками (folder). Каталог — это файл, который хранит сведения о других файлах: имя, размер, дату создания, адрес файла на диске.
Любой каталог может содержать произвольное число подкаталогов, в каждом из которых могут храниться файлы и другие каталоги.
На каждом диске существует главный или корневой каталог, в котором располагаются все остальные каталоги, называемые подкаталогами и некоторые файлы. Таким образом, создается иерархическая структура. Каталог, с которым в настоящий момент работает пользователь, называется текущим.
Файлы и каталоги являются самыми важными объектами файловой системы. Файловая система — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях. Она определяет формат физического хранения файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимально возможный размер файла, набор атрибутов файла.
Способ, которым данные организованы в байты, называется форматом файла. Для того чтобы прочесть файл, например, электронной таблицы, необходимо знать, каким образом байты представляют числа (формулы, текст) в каждой ячейке; чтобы прочесть файл текстового редактора, надо знать, какие байты представляют символы, а какие шрифты или поля, а также другую информацию.
Все файлы условно можно разделить на две части — текстовые и двоичные.
Текстовые файлы — наиболее распространенный тип данных в компьютерном мире. Для хранения каждого символа чаще всего отводится один байт, а кодирование текстовых файлов выполняют с помощью специальных кодировочных таблиц.
Но чисто текстовые файлы встречаются все реже. Люди хотят, чтобы документы содержали рисунки и диаграммы и использовали различные шрифты. В результате появляются форматы, представляющие собой различные комбинации текстовых, графических и других форм данных.
Двоичные файлы, в отличие от текстовых, не так просто просмотреть и в них, обычно, нет знакомых нам слов — лишь множество непонятных символов. Эти файлы не предназначены непосредственно для чтения человеком. Примерами двоичных файлов являются исполняемые программы и файлы с графическими изображениями.
Каждый файл на диске имеет обозначение (полное имя), которое состоит из 2 частей: имени и расширения, разделенных точкой.
Расширение имени файла — необязательная последовательность символов, добавляемых к имени файла и предназначенных для идентификации типа (формата) файла. Это один из распространённых способов, с помощью которого пользователь или программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле.
В ранних операционных системах длина расширения была ограничена тремя символами, в современных операционных системах это ограничение отсутствует.
| Рис. 42. Расширение файла в графическом интерфейсе ОС отображается пиктограммой. |
Операционная система или менеджер файлов могут устанавливать соответствия между расширениями файлов и приложениями.
Когда пользователь открывает файл с зарегистрированным расширением, автоматически запускается соответствующая этому расширению программа. Некоторые расширения показывают, что файл сам является программой. Зачастую расширение файла отображается для пользователя пиктограммой.
Драйверы
C ПК могут сопрягаться разнообразные устройства: видеокарта, звуковая карта, принтер, сканер, манипуляторы, дисководы, цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны… Каждое из них имеет свой набор команд – свой «язык». Чтобы конкретная операционная система могла управлять конкретным устройством, прибегают к помощи программ–«переводчиков», знающих с одной стороны язык команд конкретного устройства, а с другой – язык конкретной операционной системы, под управлением которой должно работать это устройство.
Такая программа называется драйвером (driver) и поставляется вместе с устройством его производителем. Производители аппаратного ПО, как правило, также размещают драверы, созднных ими устройств, на своих web-сайтах.
Вредоносные программы и антивирусные средства
Сегодня Интернет является самым популярным источником информации. Но у пользования Всемирной сетью есть и обратная сторона. Вирусы, нежелательная и рекламная информация, программы-шпионы и сетевые атаки — все это угрожает компьютеру, подсоединенному к Интернету. Сегодня 98% всех вредителей попадает на компьютер через электронную почту.
По способу распространения вредоносные программы можно условно разделить на компьютерные вирусы, сетевые черви и троянские программы.
Компьютерные вирусы умеют размножаться и внедрять свои копии в другие файлы; сетевые черви распространяются по различным сетевым ресурсам (чаще всего по электронной почте), но не внедряют свои копии в другие программы; троянские программы не распространяются сами по себе, но выполняют на зараженных компьютерах вредоносные действия.
Вирусы
Компьютерные вирусы — это программы, способные размножаться самостоятельно, дописывая свой код к другим файлам или в служебные области диска. Каждый вирус способен выполнять деструктивные или нежелательные действия на зараженном компьютере. Он может демонстрировать видеоэффекты, замедлять работу системы, похищать и уничтожать личную информацию пользователя, а также многое другое. В любом случае вирус мешает другим программам и самому пользователю работать на компьютере.
Существует множество разновидностей вирусов. Самыми старыми являются файловые вирусы. Они размножаются, используя файловую систему. Почти столь же древними являются загрузочные вирусы. Они так названы потому, что заражают загрузочный сектор (boot sector) жесткого диска. Загрузочные вирусы замещают код программы, получающей управление при запуске системы. Таким образом, после перезагрузки системы управление передается вирусу. Сегодня загрузочные вирусы встречаются редко. С середины 90-х годов получили распространение макровирусы. Эти вредители представляют собой программу на макроязыке. Макроязык — это средство создания программ, которое поддерживается некоторой системой обработки данных (например, программами семейства Microsoft Office, такими как Microsoft Word и Excel, а также другими программами, например продуктами компании 1С). Для размножения макровирусы используют встроенные возможности, например, текстового или табличного редактора. Таким способом эти вредители переносят себя из одного зараженного файла в другой.
Сетевые черви
Червей часто называют вирусами, хотя, строго говоря, это не совсем верно. Сетевые черви — это программы, которые не изменяют файлы на дисках, а распространяются в компьютерной сети, проникают в операционную систему компьютера, находят адреса других компьютеров или пользователей и рассылают по этим адресам свои копии. Сетевые черви могут вообще не обращаться к ресурсам компьютера (за исключением оперативной памяти).
Троянские программы
Троянские программы, троянские кони и просто троянцы — это вредоносные программы, которые сами не размножаются. Подобно знаменитому Троянскому коню из Илиады Гомера, программа-троянец выдает себя за что-то полезное. Чаще всего троянский конь маскируется под новую версию бесплатной утилиты, какую-то популярную прикладную программу или игру.
Таким способом троянец пытается заинтересовать пользователя и побудить его переписать и установить на свой компьютер вредителя самостоятельно.
По выполняемым вредоносным действиям троянские программы можно условно разделить на следующие виды:
— утилиты несанкционированного удаленного администрирования (позволяют злоумышленнику удаленно управлять зараженным компьютером);
— утилиты для проведения DDoS-атак (Distributed Denial of Service — распределенные атаки типа отказ в обслуживании);
— шпионские и рекламные программы, а также программы дозвона;
— серверы рассылки спама;
— многокомпонентные троянцы»-загрузчики (переписывают из Интернета и внедряют в систему другие вредоносные коды или вредоносные дополнительные компоненты).
Н практике часто встречаются программы-троянцы, относящиеся сразу к нескольким перечисленным выше видам.
