Лекция 3. Классификация программных продуктов. Сервисные программы

 

1.     КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

2.     ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА WINDOWS

3.     СЛУЖЕБНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

§1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Огромные масштабы применения персональных компьютеров привели к бурному развитию программного обеспечения. Под программным обеспечением компьюте­ра (ПО) понимается комплекс разработанных для него программ, предназначенных для решения различных за-1 дач. В зависимости от области использования можно вы­делить три вида программных продуктов: прикладное ПО, системное ПО и системы программирования.

Прикладное программное обеспечение служит для ре­шения конкретных задач пользователя. В состав приклад­ного ПО входят пакеты прикладных программ различного назначения, рабочие программы пользователя и програм­мы, разрабатываемые специализированными организа­циями. Пакеты прикладных программ (ППП) являются очень эффективным средством автоматизации различных практических задач.

Среди пакетов программ следует выделить MS Office. Большое развитие получили ППП для различных предмет­ных областей: бухгалтерского учета, финансового менедж­мента, правовых систем и т. д.

К бухгалтерским ППП следует отнести «1С. Бухгал­терия», «Квестор», «Бест», «Монолит-Инфо» и др.

ППП финансового менеджмента в основном ориентиро­ваны на финансовый анализ предприятий (ЭДИП — «Центр-инвест Софт», Альт-Финансы — «Альт», Финансовый ана­лиз — «Инфософт») и оценку эффективности капиталовложений и инвестиций (Project Expert — PROTnvest Consalting, Альт-Инвест — «Альт», FOCCAL — «ЦентринвестСофт»).

ЦПП правовых справочных систем насчитывают более песятка правовых систем, среди которых наиболее извест­ными следует считать ППП «КонсультантПлюс», «Гарант» и«Юсис».

Системное программное обеспечение организует и под­держивает работу компьютера и компьютерных сетей. Это осуществляется с помощью операционной системы (ОС) и служебных программ, поставляемых в составе ОС или до­полнительно.

Операционная система — это программа, которая предназначена для управления выполнением прикладных программ, планирования и управления ресурсами ком­пьютера (оперативной памятью, местом на дисках и т. д.). ОС должна содержать программные компоненты, пока­занные на рис. 3.1, часть из которых обслуживает пери­ферийные устройства: мышь, монитор, принтер и др.

ОС можно разбить на три основные группы: однозадач­ные (однопользовательские), многозадачные (многополь­зовательские) и сетевые.

Однозадачные ОС предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной кон­кретной задачей. Типичным представителем таких ОС яв­ляется MS-DOS, разработанная фирмой Microsoft.

Многозадачные ОС обеспечивают коллективное ис­пользование ЭВМ в мультипрограммном режиме, когда в памяти ЭВМ находится несколько задач-программ, а про­цессор распределяет ресурсы между ними. К многозадач­ным ОС относятся: UNIX, OS/2, Windows, Linux.

Сетевые ОС связаны с появлением локальных и гло­бальных сетей и служат для обеспечения доступа пользо­вателя ко всем ресурсам вычислительной сети. В число се­тевых ОС входят: Net Ware, MS Windows NT, Unix и др.

Служебные программы, называемые утилитами, пред­назначены для обслуживания и оптимизации работы ком­пьютера. В составе ОС они используются для работы с фай­ловой системой и дисками, архивации и восстановления файлов, проверки системы и т. д. Служебные программы, которые поставляются дополнительно, будут рассмотрены в§3.3.

Командный процессор представляет собой специальную программу, которая запрашивает у пользователя коман­ды и выполняет их. Благодаря командному процессору пользователь взаимодействует с сетевыми ресурсами.

Файловая система обеспечивает чтение и запись фай­лов на дисковых носителях информации. Файловая сис­тема устанавливает физическую и логическую структуру файлов, правила их создания и управления ими, а также сопутствующие данные файла. ОС может работать с од­ной или несколькими файловыми системами, например FAT (File Allocation Table — таблица размещения фай­лов), NTFS (NT File System — файловая система NT), NFS (Network File System — сетевая файловая система) и др.|

Система ввода/вывода служит для управления пери­ферийными устройствами при обслуживании приложений. Связь устройств с компьютером организуется через порты ввода/вывода и контроллеры с помощью программы, на­зываемой драйвером.

Драйвер — это программа, обеспечивающая управление периферийным устройством (мышью, монитором, принте­ром и др.). Часть этих программ встроена в ОС, а другая соз­дается разработчиками оборудования на языках низкого уровня (Assembler, С) и поставляется вместе с устройствами.

Система программирования — это комплекс программ­ных средств, который реализует проектирование, кодиро­вание, тестирование и отладку программ на каком-либо язы­ке программирования.

Система программирования включает входной язык программирования, транслятор, машинный язык, библио­теки стандартных программ и средства отладки оттранс­лированных программ.

§2. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА WINDOWS

Операционные системы корпорации Microsoft можно разделить на три семейства: Windows 3.1 и 3.11, Win­dows 95/98/Ме и Windows NT, 2000, ХР, Vista.

В период с 1981 по 1986 г. для персонального компьюте­ра IBM PC корпорацией Microsoft поверх MS-DOS был до­бавлен графический интерфейс, именуемый Windows 3.1 и 3.11.

Начиная с 1995 г. были выпущены ОС Windows 95, 98, поддерживающие 16- и 32-разрядные коды. Эти ОС про­должали использовать файловую систему MS-DOS со все­ми ее недостатками. Отличие Windows 98 от Windows 95 заключалось в интерфейсе, включавшем Интернет и рабо­чий стол пользователя.

В 2000 г. Microsoft выпустила немного измененную вер­сию Windows 98, названную Windows Me (Windows Millen­nium Edition — Windows, выпуск тысячелетия). Она со­держала улучшенные функции организации совместного использования изображений, музыки и фильмов, а также сети Интернет.

В 1993 г. была выпущена первая 32-разрядная версия, именуемая Windows NT 3.1 (New Technology — новая тех­нология). Затем в 1996 г. появились версии NT 4.0 и NT 5.0.

Последняя версия в 1999 г. была переименована в Win­dows 2000, на которой сосредоточим основное внимание.

В основе операционной системы Windows лежат три основные концепции: концепция объекта, концепция окна и концепция рабочего стола.

Концепция объекта. Каждый файл, папка, устройство имеют имя и представляются как объекты, которые отображаются на экране с помощью специальных значков различных для разных типов объектов. Каждый объект обладает набором характерных для его типа свойств.

Концепция окна. Для каждого активизируемого объекта открывается окно, в котором отображается его содер­жимое, если объект имеет иерархическую структуру (пап­ка, устройство), или процесс и результат его работы, если объект является исполняемым файлом, т. е. программой.

Концепция рабочего стола. Все объекты и открываю­щиеся для них окна размещаются (или могут быть разме­щены) на рабочем столе.

В Windows реализованы три технологии работы с объ­ектами.

Технология Plug and Play (включи и работай) ориен­тирована на поддержку любого типа устройств, включая мониторы, принтеры, звуковые карты и т. д.

Технология Drag and Drop (перетащи и положи) позво­ляет легко изменить положение любого окна и его размеры.

Технология OLE (Object Linking and Embedding) при­меняется для связывания и внедрения документов, кото­рые готовятся в различных приложениях.

При доступе к данным на диске 32-разрядная операци­онная система Windows 2000 использует хранящуюся на нем таблицу размещения файлов FAT 32, которая содер­жит информацию о расположении файлов, свободном про­странстве на диске и неисправных кластерах.

Windows поддерживает объектно-ориентированный графический интерфейс пользователя. Это озна­чает, что такие видимые на экране монитора элементы, как рабочий стол, ярлык и панель задач, обладают собствен­ными свойствами, функциями и реакциями на действия пользователя.

На рабочем столе размещаются различные элементы, доступные для взаимодействия с помощью мыши или кла­виатуры.

 

§3. СЛУЖЕБНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Служебные программы (утилиты) — это программы используемые при работе или техническом обслуживании компьютера для выполнения вспомогательных функций, таких как: работа с файлами и каталогами, сжатие инфор­мации, резервирование данных, запись на компакт-дис­ки, просмотр и конвертация файлов и др.

 ФАЙЛОВЫЕ МЕНЕДЖЕРЫ

С момента появления программы Norton Commander похожие на нее файловые менеджеры стали необходимым приложением на любом компьютере. Все они предназна­чены для разнообразной работы с файлами: копирования, переноса, удаления, редактирования текстовых файлов, гибкого запуска программ.

Самыми популярными файл-менеджерами сегодня в России являются FAR Manager и Total Commander (быв­ший Windows Commander). Все программы работают под управлением Windows.

FAR Manager. Norton-подобный файл-менеджер, кото­рый может работать как в полноэкранном, так и в оконном i режимах, поддерживает длинные имена файлов, коррект­но работает с русскими буквами, а встроенный редактор позволяет переключаться между DOS- и Windows-кодиров­ками. Программа поддерживает большинство известных архивных форматов и позволяет архивировать и разархивировать, просматривать, редактировать и запускать на выполнение файлы из архивов. В системе предусмотрены развитая система управления горячими клавишами и очень большой набор встроенных функций, которые существен­но расширяют возможности FAR Manager, дополняя и мо­дифицируя их.

Total Commander. Если FAR Manager выбирают те поль­зователи, которые привыкли работать с Norton Commander, то люди, начинавшие с Windows, предпочитают Total Com­mander. Он продолжает традицию двухпанельных файловых менеджеров, но в большей степени ориентирован на WinHows-интерфейс. Так же как и у многих Windows-программ, интерфейс Total Commander легко настраивается, причем от-пегулировать можно буквально все: цвета, наборы панелей, цвета для групп файлов, иконки папок и документов. Ин­терфейс Total Commander позволяет просматривать содер­жимое носителей с использованием настраиваемых закла­док. Имеется поддержка архиваторов ZIP, ARJ, LZH, GZ, TAR, RAR. Наряду со стандартными возможностями, характерными для данного класса приложений, программа обладает целым рядом особенностей, которые способны су­щественно ускорить навигацию по дискам и папкам. К та­ким особенностям относятся: запоминание часто используе­мых каталогов, история последних посещенных каталогов, быстрый поиск, в том числе внутри файлов, многофунк­циональные возможности настройки горячих клавиш, удоб­ная панель инструментов с поддержкой drag and drop, лег­кая работа с комментариями к файлам и папкам и др.

 СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ

Вследствие неуклонно растущих объемов обрабатывае­мой информации особое значение приобретает сжатие дан­ных. Существуют два разных подхода к сжатию данных, хранимых на внешних носителях.

Первый подход заключается в сжатии данных всего носителя (диска). Недостатком такого подхода является замедление работы компьютера, поскольку при любом об­ращении к диску информацию нужно или сжимать при записи, или возвращать к нормальному состоянию при счи­тывании. Кроме этого, данные на сжатом диске гораздо сложнее восстановить при сбоях в компьютере.

Более эффективным является второй подход, заклю­чающийся в сжатии отдельных файлов или папок. Эту процедуру называют архивацией данных. Программы, ис­пользуемые при архивации отдельных файлов, называют­ся архиваторами. Эффективность сжатия информации оценивается коэффициентом сжатия, который определя­ется как отношение размера исходных данных к размеру сжатых. В основе всех алгоритмов сжатия данных лежат три теоретических алгоритма:

•  алгоритм RLE (Run Length Encoding);

•  алгоритмы группы KWE (Key Word Encoding);

•  алгоритм Хоффмана.

Алгоритм RLE основан на подсчете последовательности идущих одинаковых цифр и записи вместо таких последо­вательностей двух чисел: значение числа повторений и зна­чение повторяющегося числа. Например, последователь­ность чисел

444444555333339999991111111

кодируется следующей совокупностью числовых данных

64 35 53 69 71.

Алгоритм. KWE основан на сжатии данных по ключе­вым словам. В основу алгоритма положен принцип коди­рования лексических единиц (часто повторяющихся по­следовательностей символов, отдельных слов или фраз) группами байтов фиксированной длины. В результате ко­дирования формируется словарь.

Алгоритмы LZ (Лемпеля-Зива) и L.ZW( Л емпеля-Зива-Велча) по сути являются модификациями Ю^Е-алгоритма.

В алгоритме LZ словарь лексических единиц форми­руется каждый раз при сжатии новых данных. В алгорит­ме LZW для сжатия данных используется составленная таблица фраз (словарь). Алгоритмы сжатия этой группы наиболее эффективны для текстовых данных больших объ­емов и малоэффективны для файлов маленьких размеров (за счет необходимости сохранения словаря).

Алгоритм Хоффмана использует частотный анализ вход­ной последовательности данных, то есть устанавливает час­тоту повторения каждого символа. После этого символы сор­тируются по уменьшению частоты вхождения. Сжатие про­исходит за счет кодирования часто встречающихся символов битовыми группами меньшей длины. Алгоритм Хоффмана универсальный, его можно применять для сжатия данных любых типов, но он так же, как и алгоритм KWE, малоэф­фективен для маленьких файлов. По характеру воздействия алгоритмы сжатия делятся на необратимые и обратимые.

При использовании необратимых алгоритмов, кото­рые также называются алгоритмами сжатия с потерями.формации, изменяется содержимое данных так, что при установлении (разархивировании) данных из архива не происходит их полного восстановления. Такие алгоритмы можно применять только для таких типов данных, для которых потеря части содержимого не приводит к сущест­венному искажению информации, например для видео- и аудиоданных, а также графических данных. Такие мето­ды сжатия неприменимы к текстовым данным, так как могут привести к потере смысловой информации. Частич­ная потеря информации при сжатии предусмотрена фор­матами JPEG — для графических данных, MPEG — для видеоданных и МРЗ — для аудиоданных.

Обратимые алгоритмы сжатия изменяют структуру данных, но не содержание, поэтому при разархивирова­нии данные восстанавливаются полностью. Форматы фай­лов, поддерживающие обратимые алгоритмы сжатия: GIF, TIFF — для графических данных, AVI — для видеоданных и ZIP, ARJ, RAR — для произвольных типов данных. Ар­хиваторы WinZip и WinRAR, как правило, используют сочетание всех трех алгоритмов.

 

 ПРОГРАММЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ДАННЫХ

Всегда существует вероятность потери информации. Поэтому нужно не только беречь информацию, но и уметь оперативно восстанавливать ее в случае необходимости, для чего требуется резервное копирование данных, т. е. периодическое создание копий нужной информации.

В Windows имеются средства резервного копиро­вания и восстановления данных — Backup And Recovery Tools (Средства архивации и восстановления), а также Backup Wizard (Мастер архивации) — служебная програм­ма, облегчающая архивирование и восстановление данных. Для рядового пользователя лучше выбрать более простые и дешевые программы, например Handy Backup или BackUp32, которые работают под управлением Windows.

Handy Backup представляет собой простую и удобную программу для автоматического создания копий докумен­тов и данных, которые могут быть сохранены на любом Устройстве (как внешнем, так и внутреннем, в том числе и на CD-RW) или отправлены на FTP-сервер, а при необходи­мости восстановлены. При этом можно сохранять не только i отдельные файлы и папки, но и письма из MS Outlook, сис­темный реестр или ICQ-переписку. Программа умеет рабо­тать по расписанию, сжимать файлы в ZIP-архивы, поддер­живает 128-битное шифрование и синхронизацию данных. BackUp 32. Основное назначение программы — резер­вирование данных с возможностью автоматического сжа­тия как с использованием встроенного ZIP-совместимого модуля сжатия, так и за счет подключения внешних архи­ваторов. Поддерживаются циклы удаления устаревших ар­хивов по возрасту архива и по количеству архивов в ар­хивной директории. В числе возможностей программы — присвоение имени архиву в формате даты, посылка в сеть сообщения.

 

АНТИВИРУСЫ

Различные вирусы выполняют различные деструктивные действия:

·        выводят на экран мешающие текстовые сообщения;

·        создают звуковые эффекты;

·        создают видео эффекты;

·        замедляют работу ЭВМ, постепенно уменьшают объем оперативной памяти;

·        увеличивают износ оборудования;

·        вызывают отказ отдельных устройств, зависание или перезагрузку компьютера и крах работы всей ЭВМ;

·        имитируют повторяющиеся ошибки работы операционной системы;

·        уничтожают FAT-таблицу, форматируют жесткий диск, стирают BIOS, стирают или изменяют установки в CMOS, стирают секторы на диске, уничтожают или искажают данные, стирают антивирусные программы;

·        осуществляют научный, технический, промышленный и финансовый шпионаж;

·        выводят из строя системы защиты информации, дают злоумышленникам тайный доступ к вычислительной машине;

·        делают незаконные отчисления с каждой финансовой операции и т.д.;

Главная опасность самовоспроизводящихся кодов заключается в том, что программы-вирусы начинают жить собственной жизнью, практически не зависящей от разработчика программы. Так же, как в цепной реакции в ядерном реакторе, запущенный процесс трудно остановить.

Для борьбы с вирусами разрабатываются антивирусные программы.

Различают следующие виды АНТИВИРУСОВ:

программы-детекторы рассчитаны на обнаружение конкретных, заранее известных программе вирусов и основаны на сравнении характерной последовательности байтов (сигнатур), содержащихся в теле вируса, с байтами проверяемых программ. Программы-детекторы снабжаются блоками эвристического анализа.

В этом режиме делается попытка обнаружить новые или неизвестные вирусы по характерным для всех вирусов кодовым последовательностям.

программы-дезинфекторы (фаги) не только находят зараженные файлы, но и лечат их, удаляя из файла тело программы-вируса. В России получили широкое распространение детекторы, одновременно выполняющие функции дезинфекторов: AVP, Aidstest, DoctorWeb.

программы-ревизоры анализируют текущее состояние файлов и системных областей диска и сравнивают его с информацией, сохраненной ранее в одном из файлов ревизора.

При этом проверяется состояние загрузочного сектора, FAT-таблицы, а также длина файлов, их время создания, атрибуты, контрольные суммы. (ADinf)

программы-фильтры (мониторы) оповещают пользователя обо всех попытках какой-либо программы выполнить подозрительные действия. Фильтры контролируют обновление программных файлов и системной области диска, форматирование диска, резидентное размещение программ в ОЗУ.