4.2. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера. Центральный процессор. Системные шины и слоты расширения
Процессор (микропроцессор) - основное устройство ЭВМ, и предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в ЗУ программе и обеспечения общего управления ЭВМ. Тип процессора в современных ПЭВМ определяется типом компьютера, которых в настоящее время существует 2 марки: IBM совместимый и Apple Macintosh. В России наиболее распространены IBM совместимые ПЭВМ (ПК). Для этого типа ПК выпускают процессоры фирмы Intel (
80%), AMD и VIA. Последние торговые марки процессоров этих фирм имеют имена Pentium IV, Core (Intel), K7 Athlon ХР, Phenom (AMD), C5 (VIA).
Быстродействие ЭВМ в значительной мере определяется скоростью работы процессора, которая часто измеряется в частоте работы (Гц). Наиболее распространенными на конец 2010 года являются 4 ядерные процессоры с частотой от 2 до 3 ГГц. Данная характеристика процессоров подчиняется закону Мура, который говорит, что быстродействие процессоров каждые 1,5-2 года удваивается. Это становится возможным благодаря уменьшению размера элементов внутри процессоров. Транзисторы в новейших процессорах Intel имеют ширину всего 32 нанометра, а процессоры предыдущих поколений построены на базе 45-нанометровой и 65-нанометровой архитектур. Это позволяет более плотно располагать транзисторы, сократить утечку мощности, снизить тепловыделение и ускорить переключение, благодаря чему процессоры работают быстрее, потребляют меньше электроэнергии и являются более энергоэффективными.
Существуют и другие способы повышения производительности компьютера. Например, все современные компьютеры имеют дополнительную быстродействующую память, называемую кэш-памятью.
Системный интерфейс (системная плата (СП), материнская плата)— это конструктивная часть ЭВМ, предназначенная для взаимодействия ее устройств и обмена информацией между ними.
В больших, средних и супер-ЭВМ в качестве системного интерфейса используются сложные устройства, имеющие встроенные процессоры ввода-вывода, именуемые каналами. В ПК в качестве системного интерфейса используются СП с шинной архитектурой, позволяющие через специальные разъемы соединять все устройства ЭВМ. Эти разъемы определяют различные стандарты работы (ISA, PCI, AGP и т.д.). Основным элементом управления работой СП выступает большая интегральная микросхема ("чипсет"). Данные микросхемы выпускают часто фирмы производители процессоров (Intel, AMD) или второстепенные фирмы (VIA, SIS, UMB). Марка "чипсета" является определяющим фактором, влияющим на производительность ЭВМ.
Пульт управления (ПУ) служит для выполнения пользователем ЭВМ операций по управлению вычислительным процессов в ЭВМ. В ПК это кнопка включения ЭВМ, кнопка перезагрузки ЭВМ без его выключения (Reset) и различные индикаторы в виде лампочек.
4.3. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики
Запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения обрабатываемых данных и выполняемых программ, куда они вводятся через устройства ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту. Память представляет собой структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя ЗУ различных типов. Функционально память делится на две части: внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя (основная) память — это ЗУ, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет всегда ограниченный объем, определяемый типом ЭВМ.
Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память. ПЗУ хранит и выдаёт программу "BIOS", "оживляющей" ЭВМ в момент её включения. Содержимое ПЗУ заполняется при изготовлении ЭВМ и может быть изменено в обычных условиях эксплуатации только при выполнении специального алгоритма действий. При выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется. ОЗУ составляет большую часть внутренней памяти и служит для приёма, хранения и выдачи данных и программ, непосредственно участвующих в вычислениях. При выключении питания ЭВМ содержимое ОЗУ теряется, поэтому необходимо выполнять операцию переноса (сохранения) результатов работы пользователя во внешнюю память. Именно в ОЗУ находятся все программы, с которыми работает пользователь на ЭВМ. Для соблюдения этого требования необходимо, чтобы объёма ОЗУ было всегда больше объёма выполняемых программ на ЭВМ..
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения долговременно больших объемов данных и обмена ими с ОЗУ. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (магнитные и оптические диски, магнитные ленты). Емкость этой памяти измеряется в больших единицах, чем ОЗУ, но для обращения к ней требуется больше времени, чем к ОЗУ.
ВЗУ конструктивно отделены от центральных устройств ЭВМ (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства.
ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа (УПрД) (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (УпоД) (накопители на магнитных лентах).
УПрД обладают быстродействием большим, чем УПоД, поэтому они являются основными ВЗУ, постоянно используемыми в процессе функционирования ЭВМ. К ним относятся устройства:
1. Накопители на гибких магнитных дисках (FDD) с размером дисков 5.25 дюйма (1.2 Мб), 3.5 дюйма (1.44 Мб). Их основное назначение – перенос данных с одной ЭВМ на другую.
2. Накопители на жёстких магнитных дисках (HDD), используются в качестве основного устройства хранения данных и программ на ЭВМ. Они имеют наибольшее быстродействие и объем для хранения данных (2010 год–Seagate выпускает жёсткий диск объемом 3 Тб) среди ВЗУ за счет размещения нескольких дисков в герметичном от пыли пространстве и их быстрой частоты вращения (4200, 5400 и 7200 –ноутбуки, 5400, 7200 и 10 000 -персональные компьютеры, 10 000 и 15 000 об/мин –серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Для обеспечения длительной исправной работы HDD в них используется принцип "скольжения" на воздушной подушке над дисками магнитных головок съёма данных. Это обеспечивает непрерывную работу HDD без поломок примерно в течение 10 лет. Если же HDD часто включается и выключается, то это приводит к более быстрому выходу его из строя. При этом важно помнить что любое внешнее движение HDD в момент его работы может привести к контакту магнитных головок с быстро вращающимся диском и в конечном тоге к их разрушению и потере данных.
3. Накопители на оптических дисках (англ. optical disc) — собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками (питами, от англ. pit — ямка, углубление) на специальном слое, на основании декодирования этих изменений устройством чтения восстанавливается записанная на диск информация.
Первое поколение оптических дисков: Лазерный диск, компакт-диск и магнитооптический диск.
Второе поколение: DVD, MiniDisc, Digital Multilayer Disk, DataPlay, Fluorescent Multilayer Disc, GD-ROM, Universal Media Disc.
Третьепоколени: Blu-ray Disc, HD DVD, Forward Versatile Disc, Ultra Density Optical, Professional Disc for DATA , Versatile Multilayer Disc
Четвертоепоколение: Holographic Versatile Disc, SuperRens Disc.
Они используются в основном для создания резервных копий данных, находящихся на УПрД.
4.4. Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные характеристики
Устройства ввода-вывода (УВВ) служат для ввода информации в ЭВМ и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ЭВМ. Иногда УВВ называют периферийными или внешними устройствами ЭВМ. К устройствам ввода относятся: клавиатура, манипуляторы типа «мышь», дигитайзер, трекбол, джойстик, микрофоны, телевизионные тюнеры, видеоглаз, электронные авторучки, сканеры и т.д.
К устройствам вывода относятся: видеосистемы (видеоплата и устройства отображения визуальной информации: дисплеи (мониторы), видеопроекторы, телевизоры и т.д.), аудиосистемы (звуковые платы и звуковоспроизводящие устройства: динамики, колонки, наушники и т.д.), принтеры (матричные, струйные, лазерные), плоттеры (графопостроители).
Клавиатура (keyboard) – традиционное устройство ввода данных в компьютер. Клавиатурами оснащены как персональные компьютеры, так и терминалы мэйнфреймов. Клавиатура современного компьютера содержит обычно 101 или 102 клавиши, разделенные на 4 блока:
алфавитно-цифровой блок – содержит клавиши латинского и национального алфавитов, а также клавиши цифр и специальных символов;
блок управляющих клавиш;
блок расширенной цифровой клавиатуры;
блок навигации.
Мышь (mouse) была разработана довольно давно (в 60-х годах), но стала широко использоваться только с приходом в мир персональных компьютеров графического пользовательского интерфейса. Обычно мышь, как и клавиатура, подключается к компьютеру с помощью кабеля. Пользоваться мышью легко – вы передвигаете ее по столу, а на экране компьютера синхронно перемещается курсор. Чтобы активизировать некоторую опцию, нужно щелкнуть левой (left) клавишей мыши. С помощью мыши можно также "рисовать" на экране картинки.
Сенсорные экраны (touch screens) предназначены для тех, кто не может пользоваться обычной клавиатурой. Пользователь может ввести символ или команду прикосновением пальца к определенной области экрана. Сенсорные экраны используются в основном на сладах продукции, в ресторанах, супермаркетах. К примеру, в магазинах Muse Inc. (Бруклин), продающей компакт-диски, можно прослушать желаемую композицию, прикоснувшись пальцем к ее названию на экране компьютера. Слушая выбранную мелодию, вы можете одним прикосновением вызвать список других композиций исполнителя.
Устройства автоматизированного ввода информации.Устройства этого типа считывают информацию с носителя, где она уже имеется. Примерами таких систем могут служить кассовые терминалы, сканеры штрих-кодов и другие системы оптического распознавания символов. Одно из преимуществ устройств автоматизированного ввода данных состоит в том, что при их использовании исключаются некоторые ошибки, неизбежные при вводе информации с клавиатуры. Сканер штрих-кодов делает менее чем одну ошибку на 10000 операций, в то время как обученный наборщик ошибается один раз при вводе каждых 1000 строк.
Основные вида устройств автоматизированного ввода информации – системы распознавания магнитных знаков, системы оптического распознавания символов, системы ввода информации на базе светового пера, сканеры, системы распознавания речи, сенсорные датчики и устройства видеозахвата.
Системы распознавания магнитных знаков (Magnetic Inc Character Recognition, MICR) используются в основном в банковской сфере. В нижней части обычного банковского чека находится код, нанесенный специальными магнитными чернилами. В коде содержится номер банка, номер расчетного счета и номер чека. Система считывает информацию, преобразовывает ее в цифровую форму и передает в банк для обработки.
Системы оптического распознавания символов (Optical Character Recognition, OCR) преобразуют специальным образом нанесенную на носитель информацию в цифровую форму. Наиболее широко используемые устройства этого типа – сканеры штрих-кодов (bar-code scanners), которые применяются в кассовых терминалах магазинов. Эти системы используются также в больницах, библиотеках, на военных объектах, складах продукции и в компаниях по перевозке грузов. В дополнение к данным, идентифицирующим предмет, на который нанесен штрих-код, последний может содержать информацию о времени, дате и физическом положении предмета; таким образом, можно, например, отслеживать передвижение груза.
Ручные устройства распознавания информации, такие как перьевые планшеты, особенно полезны для людей, работающих в сферах сбыта продукции и сервиса – такие работники избегают "общения" с клавиатурой. Устройства перьевого ввода обычно содержат плоский экран и световое перо, похожее на шариковую ручку. Перьевые планшеты преобразуют буквы и цифры, написанные пользователем на экране, в цифровую форму, и передают эти данные в компьютер для обработки. Например, United Parcel Service (UPS), известнейшая в мире компания по доставке грузов, заменила обычные планшеты с листками бумаги, использовавшиеся водителями, на портативные перьевые планшеты. Эти устройства используются для подтверждения заказов, и передачи другой информации, необходимой для погрузки и доставки грузов. К недостаткам систем данного вида следует отнести недостаточную точность распознавания информации, написанной от руки.
Сканеры (scanners) преобразуют в цифровую форму графическую информацию (рисунки, чертежи и пр.) и большие объемы текстовой информации. Системы распознавания речи (voice input devices) преобразуют в цифровую форму произносимые пользователем слова. Существует два режима работы подобных устройств. В режиме управления (command mode) вы произносите команды (такие как "открыть документ", "запустить программу" и т.д.), которые выполняются компьютером. В режиме диктовки (dictation mode) можно надиктовывать компьютеру любой текст. К сожалению, точность распознавания речи таких систем оставляет желать лучшего. Человеческий голос имеет множество оттенков, на точность распознавания может повлиять интонация, громкость речь, окружающий шум, даже банальный насморк. Тем не менее, работа над совершенствованием этих устройств ввода информации продолжается и, несомненно, у них большое будущее. Некоторые отделения Почтовой службы США используют системы распознавания речи для повышения эффективности труда работников, занятых упаковкой и сортировкой почтовых грузов. Вместо того чтобы вводить ZIP-код, работник произносит его, в то время как его руки заняты упаковкой.
Сенсорные датчики (sensors) – это устройства для ввода в компьютер пространственной информации. Например, корпорация General Motors использует сенсоры в своих легковых автомобилях для передачи в бортовой компьютер машины данных об окружающем пространстве и маршруте. Сенсорные датчики также нашли применение в системах виртуальной реальности, игровых приставках и симуляторах.
Устройства видеозахвата (video capture devices) представляют собой небольшие цифровые видеокамеры, соединенные с компьютером. Устройства видеозахвата применяются в основном в системах видеоконференций, которые получают все большее распространение. Благодаря развитию локальных сетей и Интернет, появилась возможность организовывать видеоконференцсвязь, находясь в любой точке планеты.
Устройства вывода информации
Мониторы (monitors) – устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Современный монитор состоит из корпуса, блока питания, плат управления и экрана. Информация (видеосигнал) для вывода на монитор поступает с компьютера посредством видеокарты, либо с другого устройства, формирующего видеосигнал.
По типу экрана:
ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)
ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)
Плазменный — на основе плазменной панели (plasma display panel, PDP, gas-plazma display panel)
Проектор — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал);
OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод)
Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза.
Лазерный — на основе лазерной панели (пока только внедряется в производство)
Принтеры (printers) выполняют печать информации на бумаге или пленке (результат, получаемый при печати, называют твердой копией [hard copy]).
Принтеры бывают матричные (dot matrix), струйные (inkjet), лазерные (laser) и термографические (thermal transfer). К последним относятся сублимационные и твердочернильные. Большинство принтеров печатают от 2 до 8 страниц в минуту. Линейно-матричные принтеры могут печатать до 20000 строк в минуту.
Основные характеристики принтеров:
разрешение (print resolution) – количество точек на один квадратный дюйм. Чем выше разрешение, тем качественнее печать. Матричные принтеры обеспечивают сравнительно низкое разрешение – от 80 до 200 точек на кв. дюйм; струйные – до 720, лазерные – до 1200, термографические – от 1200 до 5000 точек на кв. дюйм;
скорость печати (print speed), страниц в минуту (ppm). Скорость печати варьируется от 2 ppm у матричных принтеров до 4-6 ppm у струйных и 4-8 ppm у лазерных. Мощные лазерные и термографические принтеры способны выводить на печать до 100 страниц в минуту;
поддержка цветной печати (color print) – очень важное свойство для тех, кто занимается компьютерной графикой и дизайном. Также очень удобно пользоваться цветными принтерами при печати графиков и диаграмм. В качестве устройств цветной печати используются в основном струйные принтеры.
Другие устройства вывода информации
Высококачественные графические документы могут быть созданы при использовании графопостроителей (plotters). Графопостроители оснащаются набором перьев, в который входят рапидографы для рисования линий разной толщины и разного цвета. Плоттеры несколько медленнее принтеров, зато позволяют получать документы больших размеров – чертежи, карты, схемы.
Системы синтеза человеческого голоса (voice output devices) используются в современном программном обеспечении в основном для поддержки людей с ослабленным слухом или зрением. Такая система способна произносить содержимое экрана, преобразуя текстовую информацию в человеческую речь.
4.5. Классификация программного обеспечения. Виды программного обеспечения и их характеристики.
Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ, позволяющая организовать решение задач на ЭВМ. ПО и архитектура ЭВМ (аппаратное обеспечение) образуют комплекс взаимосвязанных и разнообразных функциональных средств ЭВМ, определяющих способность решения того или иного класса задач.
Программные средства можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит область использования программных продуктов:
аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ;
технология разработки программ;
функциональные задачи различных предметных отраслей.
Исходя из этого выделяют три класса программных продуктов (рис. 4.3):
Рис. 4.3. Классификация ПО
Под системным ПО понимается совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютеров и сетей ЭВМ. Системное ПО управляет всеми ресурсами ЭВМ и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейсы между ЭВМ, пользователем, аппаратными и программными средствами. Системное ПО тесно связано с типом компьютера, является его неотъемлемой частью независимо от специфики предметной области и решаемых задач. Главную часть системного ПО составляет Операционная система (ОС). К системному ПО также относятся программы для диагностики и контроля работы компьютера, архиваторы, антивирусы, программы для обслуживания дисков, программные оболочки, драйверы внешних устройств, сетевое ПО и телекоммуникационные программы. Примеры важнейших системных программ: MS-DOS, Norton Commander, Norton Utilities, Windows, Linux.
И нструментарий технологии программирования предназначен для эффективной разработки программных средств различного назначения. Примеры важнейших систем программирования: Turbo Pascal, QBasic, Borland C++, Visual Basic.
Пакеты прикладных программ предназначены для решения задач из различных областей деятельности человека
4.6. Системное программное обеспечение.
Системное программное обеспечение по характеру использования отдельных комплексов программ подразделяется на следующие классы:
базовые системы ввода-вывода;
операционные системы;
операционные оболочки.
Базовая система ввода-вывода (BIOS – BasicInputOutputSystem) представляет собой набор программ, обеспечивающих:
- взаимодействие операционной системы с различными устройствами компьютера;
поддержку функций ввода-вывода;
тестирование оборудования при включении компьютера;
загрузку операционной системы не только с жесткого или гибкого дисков, но и с приводов CD-ROM.
Программы BIOS находятся в специальном постоянном запоминающем устройстве, расположенном на системной плате компьютера. Поэтому BIOS может быть отнесена к особой категории компьютерных компонентов, занимая промежуточное положение между аппаратурой и ПО.
Операционная система (ОС) является основой системного ПО. ОС управляет работой всех устройств компьютера и процессом выполнения программ пользователей от момента их поступления в систему до выдачи результатов.
В состав ОС входит комплекс программ, выполняющих следующие функции:
управление работой всех устройств компьютера;
контроль работоспособности оборудования;
первоначальная загрузка системы;
управление файловой системой;
распределение ресурсов компьютера, таких, как оперативная память, процессорное время, периферийные устройства, между программами пользователей;
управление загрузкой и выполнением прикладных программ.
По широте охвата одновременно выполняемых задач ОС можно разбить на три группы: однозадачные (однопользовательские), многозадачные (многопользовательские) и сетевые.
Однозадачные ОС предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей (например, операционные системы типа MS DOS).
Многозадачные ОС обеспечивают коллективное использование компьютера в мультипрограммном режиме разделения времени.
Сетевые ОС связаны с появлением локальных и глобальных сетей. Они предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети.
Однозадачные дисковые операционные системы различных фирм MS DOS, PC DOS и Novell DOS были просты и экономичны, но морально устарели и уступили место операционным системам нового поколения.
Современные ОС, такие, как ОС семейств UNIX и WINDOWS, являются многозадачными, предоставляют пользователю развитый графический интерфейс, совместимы с приложениями, разработанными для MS DOS. Они независимы от аппаратуры, поддерживают все виды периферийных устройств. Они способны использовать все возможности современных микропроцессоров, устойчивы в работе, так как имеют средства защиты от сбоев и ошибок.
Начиная с 90-х годов, практически все известные ОС становятся сетевыми. Компьютер превращается в средство коммуникации с развитыми вычислительными возможностями.
К сетевым ОС предъявляются такие требования, как
способность функционировать в среде с разнородными аппаратными и программными средствами;
возможность масштабирования (изменения сложности) структуры;
обеспечение требуемого уровня безопасности при передаче сообщений по сетям;
наличие развитых средств централизованного администрирования и управления.
В настоящее время широко известны семейства сетевых операционных систем UNIX, WINDOWS, NETWARE и др. Операционная система UNIX ориентирована на эффективную многозадачную работу в сетевом варианте организации вычислительного процесса.
ОС UNIX обеспечивает поддержку:
иерархической структуры файловой системы;
совместимых по вводу-выводу файлов, устройств и процессов асинхронной обработки;
наиболее распространенных алгоритмических языков программирования.
В последние годы широкое распространение и поддержку в крупных корпорациях получила ОС Linux. Это 32-разрядная версия семейства Unix. Она является основной операционной системой, поддерживающей работу в сети Internet. Её характеризует возможность установки на компьютерах различных типов, открытость программного кода ядра системы, стабильность в работе.
Графический пользовательский интерфейспредназначен для создания пользователю комфортных условий при работе с операционной системой. Он удобен при запуске программ, открытии и сохранении файлов, работе с файлами, дисками и сетевыми серверами. Графический многооконный пользовательский интерфейс основан на реализации объектно-ориентированного подхода, при котором работа пользователя ориентирована в первую очередь на документы, а не на программы. Загрузку любого имеющегося документа можно осуществить путем открытия файла, содержащего этот документ, одновременно автоматически загрузится программа, с помощью которой открываемый файл был создан.
Файловая система является важнейшим компонентом Windows и поддерживает разные типы файловых систем. Для работы с разными типами файловых систем построена аппаратно-независимая модель подсистемы ввода-вывода. Она реализована на концепции многоуровневой архитектуры драйверов и устройств в сочетании с диспетчером ввода-вывода, который является посредником между прикладными программами и драйверами.
В широком смысле понятие "файловая система" включает:
совокупность всех файлов на диске,
наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,
комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.
Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу действительно мнемоническое название, по которому даже через достаточно большой промежуток времени можно будет вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.
Сервисное программное обеспечение – это совокупность программных продуктов, предоставляющих пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности ОС.
По способу организации и реализации сервисные средства подразделяются на оболочки, утилиты и операционные среды.
Системные утилиты – это служебные программы, расширяющие возможности операционных систем и операционных оболочек в части подключения новых периферийных устройств, кодирования информации и управления ресурсами компьютера. Примерами утилит могут служить такие программы, как архиваторы, оптимизаторы использования оперативной памяти, программы защиты и восстановления данных и др. К ним относятся и программные средства антивирусной защиты, которые обеспечивают диагностику и нейтрализацию вирусов.
Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы машины. К ним относятся:
cредства диагностики и тестового контроля правильности работы компьютера и его отдельных частей, в том числе средства автоматического поиска неисправностей с определением их локализации.
cпециальные программы диагностики и контроля вычислительной среды информационной системы в целом, в том числе программно – аппаратный контроль, осуществляющий автоматическую проверку работоспособности системы обработки данных перед началом работы.
Операционные оболочки представляют собой программы– надстройки к операционной системе, обеспечивающую доступ пользователя к ресурсам операционной системы посредством более удобного интерфейса. Она также может реализовать дополнительные функции распределения ресурсов вычислительной системы и управления файлами. Примером операционной оболочки может служить Norton Commander, созданная для семейства ОС Windows.
4.7. Защита информации.
Информационная безопасность — это защищенность информации от любых действий, в результате которых информация может быть искажена или утеряна, а владельцам или пользователям информации нанесен недопустимый ущерб.
Прежде всего, в защите нуждается государственная и военная тайна, коммерческая тайна, юридическая тайна, врачебная тайна. Необходимо защищать личную информацию: паспортные данные, данные о банковских счетах, логины и пароли на сайтах, а также любую информация, которую можно использовать для шантажа, вымогательства и т.п.
Защита информации - это меры, направленные на то, чтобы не потерять информацию, не допустить ее искажения, а также не допустить, чтобы к ней получили доступ люди, не имеющие на это права. В результате нужно обеспечить
• доступность информации - возможность получения информации за приемлемое время;
• целостность (отсутствие искажений) информации;
• конфиденциальность информации (недоступность для посторонних}.
Доступность информации нарушается, например, когда оборудование выходит из строя, или веб-сайт не отвечает на запросы пользователей в результате массовой атаки вредоносных программ через Интернет.
Нарушения целостности информации - это кража или искажение информации, например, подделка сообщений электронной почты и других цифровых документов.
Конфиденциальность нарушается, когда информация становится известной тем людям, которые не должны о ней знать (происходит перехват секретной информации).
В компьютерных сетях защищенность информации снижается в сравнении с отдельным компьютером, потому что
сети работает много пользователей, их состав меняется;
есть возможность незаконного подключения к сети;
существуют уязвимости в сетевом программном обеспечении;
возможны атаки взломщиков и вредоносных программ через сеть.
В России вопросы, связанные с защитой информации, регулирует закон «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».
Технические средства защиты информации - это замки, решетки на окнах, системы сигнализации и видеонаблюдения, другие устройства, которые блокируют возможные каналы утечки информации или позволяют их обнаружить.
Программные средства обеспечивают доступ к данным по паролю, шифрование информации, удаление временных файлов, защиту от вредоносных программ и др.
Организационные средства включают:
• распределение помещений и прокладку линий связи таким образом, чтобы злоумышленнику было сложно до них добраться;
• политику безопасности организации.
Самое слабое звено любой системы защиты - это человек. Большинство утечек информации связано с «инсайдерами» (англ. inside - внутри) - недобросовестными сотрудниками, работающими в фирме. Известны случаи утечки закрытой информации не через ответственных сотрудников, а через секретарей, уборщиц и другого вспомогательного персонала. Поэтому ни один человек не должен иметь возможности причинить непоправимый вред (в одиночку уничтожить, украсть или изменить данные, вывести из строя оборудование).
Вредоносные программы
Компьютерный вирус - это программа, способная создавать свои копии (необязательно совпадающие с оригиналом} и внедрять их в файлы и системные области компьютера. При этом копии могут распространяться дальше.
Как следует из этого определения, основная черта компьютерного вируса - это способность распространяться при запуске.
Вирус - это один из типов вредоносных программ. Однако очень часто вирусами называют любые вредоносные программы (англ. malware).
Вредоносные программы — это программы, предназначенные для незаконного доступа к информации, для скрытого использования компьютера или для нарушения работы компьютера и компьютерных сетей.
Зачем пишут такие программы? Во-первых, с их помощью можно получить управление компьютером пользователя и использовать его в своих целях. Например, через зараженный компьютер злоумышленник может взламывать сайты и переводить на свой счет незаконно полученные деньги. Некоторые программы блокируют компьютер и для продолжения работы требуют отправить платное SMS-сообщение.
Зараженные компьютеры, подключенные к сети Интернет, могут объединяться в сеть специального типа - ботнет (от англ. robot - робот и network - сеть}. Такая сеть часто состоит из сотен тысяч компьютеров, обладающих в сумме огромной вычислительной мощностью. По команде «хозяина» ботнет может организовать атаку на какой-то сайт. В результате огромного количества запросов сервер не справляется с нагрузкой, сайт становится недоступен, и бизнесмены несут денежные потери. Такая атака называется DOS-атакои" (англ. DoS =Denial of Service, отказ в обслуживании). Кроме того, ботнеты могут использоваться для подбора паролей, рассылки спама (рекламных электронных сообщений) и другой незаконной деятельности.
Во-вторых, некоторые вредоносные программы предназначены для шпионажа — передачи по Интернету секретной информации с вашего компьютера: паролей доступа к сайтам, почтовым ящикам, учетным записям в социальных сетях, банковским счетам и электронным платежным системам. В результате таких краж пользователи теряют не только данные, но и деньги.
В-третьих, иногда вирусы пишутся ради самоутверждения программистами, которые по каким-то причинам не смогли применить свои знания для создания полезного ПО. Такие программы нарушают нормальную работу компьютера: время от времени перезагружают его, вызывают сбои в работе операционной системы и прикладных программ, уничтожают данные.
Наконец, существуют вирусы, написанные ради шутки. Они не портят данные, но приводят к появлению звуковых или зрительных эффектов (проигрывание мелодии; искажение изображения на экране; кнопки, убегающие от курсора и т.п.).
Создание и распространение компьютерных вирусов и вредоносных программ —это уголовные преступление, которое предусматривает (в особо тяжких случаях) наказание до 7 лет лишения свободы (Уголовный кодекс РО, статья 273).
Признаки заражения вирусом:
• замедление работы компьютера:
• уменьшение объема свободной оперативной памяти;
• зависание, перезагрузка или блокировка компьютера;
• ошибки при работе ОС или прикладных программ;
• изменение длины файлов, появление новых файлов (втом числе «скрытых»);
• рассылка сообщений по электронной почте без ведома автора.
Для того, чтобы вирус смог выполнить какие-то действия, он должен оказаться в памяти в виде программного кода и получить управление компьютером.
Поэтому вирусы заражают не любые данные, а только программный код, который может выполняться. Например:
исполняемые программы (с расширениями .exe. .com};
загрузочные сектора дисков;
пакетные командные файлы (.bat);
драйверы устройств;
библиотеки динамической загрузки (.dll), функции из которых вызываются из прикладных программ;
документы, которые могут содержать макросы — небольшие программы, выполняющиеся при нажатии на клавиши или выборе пункта меню; например, макросы нередко используются в документа» пакета Microsoft Office;
веб-страницы (в них можно внедрить программу-скрипт), которая выполнится при просмотре страницы на компьютере пользователя},
В отличие от кода программ, файлы с данными (например, тексты, рисунки, звуковые и видеофайлы) только обрабатываются, но не выполняются, поэтому заложенный в них код никогда не должен получить управление компьютером. Однако из-за ошибок в программном обеспечении может случиться так, что специально подобранные некорректные данные вызовут сбой программы обработки и выполнение вредоносного кода'. Таким образом, существует некоторый шанс, что вредоносная программа, «зашитая » в рисунок или видеофайл, все-таки запустится.
К вредоносным программам относятся компьютерные вирусы, черви, троянские программы и др. По «среде обитания» обычно выделяют следующие типы вирусов:
файловые- внедряются в исполняемые файлы, системные библиотеки и т.п.;
загрузочные - внедряются в загрузочный сектор диска или в главную загрузочную запись винчестера (англ. MBR= Master Boot Record); опасны тем, что загружаются в память раньше, чем ОС и антивирусные программы;
макровирусы -поражают документы, в которых могут быть макросы;
скриптовые вирусы - внедряются в командные файлы или в веб-страницы (записывая в них код на языке VBScript или JavaScript);
сетевые вирусы—распространяются по компьютерным сетям.
Некоторые вирусы при создании новой копии немного меняют свой код, для того чтобы их было труднее обнаружить. Такие вирусы называют «полиморфными» .
Червь — это вредоносная программа, которая распространяется по компьютерным сетям. Наиболее опасны сетевые черви, которые используют «дыры» (ошибки в защите, уязвимости) операционных систем и распространяются очень быстро без участия человека. Червь посылает по сети специальный пакет данных (эксплойт, от англ. exploit- эксплуатировать), который позволяет выполнить код на удаленном компьютере и внедриться в систему.
Классификация антивирусных программ
Данные программы можно классифицировать по пяти основным группам: фильтры, детекторы, ревизоры, доктора и вакцинаторы.
Антивирусы-фильтры - это резидентные программы, которые оповещают пользователя обо всех попытках какой-либо программы записаться на диск, а уж тем более отформатировать его, а также о других подозрительных действиях (например, о попытках изменить установки CMOS). При этом выводится запрос о разрешении или запрещении данного действия. Принцип работы этих программ основан на перехвате соответствующих векторов прерываний. К преимуществу программ этого класса по сравнению с программами-детекторами можно отнести универсальность по отношению, как к известным, так и неизвестным вирусам, тогда как детекторы пишутся под конкретные, известные на данный момент программисту виды. Это особенно актуально сейчас, когда появилось множество вирусов-мутантов, не имеющих постоянного кода. Однако, программы-фильтры не могут отслеживать вирусы, обращающиеся непосредственно к BIOS, а также BOOT- вирусы, активизирующиеся ещё до запуска антивируса, в начальной стадии загрузки DOS, К недостаткам также можно отнести частую выдачу запросов на осуществление какой-либо операции: ответы на вопросы отнимают у пользователя много времени и действуют ему на нервы. При установке некоторых антивирусов-фильтров могут возникать конфликты с другими резидентными программами, использующими те же прерывания, которые просто перестают работать.
Наибольшее распространение в нашей стране получили программы- детекторы, а вернее программы, объединяющие в себе детектор и доктор.
Антивирусы-детекторы рассчитаны на конкретные вирусы и основаны на сравнении последовательности кодов содержащихся в теле вируса с кодами проверяемых программ. Многие программы-детекторы позволяют также «лечить» зараженные файлы или диски, удаляя из них вирусы (разумеется, лечение поддерживается только для вирусов, известных программе-детектору). Такие программы нужно регулярно обновлять, так как они быстро устаревают и не могут обнаруживать новые виды вирусов.
Ревизоры – это программы, которые анализируют текущее состояние файлов и системных областей диска и сравнивают его с информацией, сохранённой ранее в одном из файлов данных ревизора. При этом проверяется состояние BOOT-сектора, таблицы FAT, а также длина файлов, их время создания, атрибуты, контрольная сумма. Анализируя сообщения программы-ревизора, пользователь может решить, чем вызваны изменения: вирусом или нет. При выдаче такого рода сообщений не следует предаваться панике, так как причиной изменений, например, длины программы может быть вовсе и не вирус.
К последней группе относятся самые неэффективные антивирусы - вакцинаторы. Они записывают в вакцинируемую программу признаки конкретного вируса так, что вирус считает ее уже зараженной.
|
Скачать 5.78 Mb.