Системне програмне забезпечення ЕОМ

Тема. Системне програмне забезпечення ЕОМ.

1.     Операційні системи.

Як вже зазначалось, системне програмне забезпечення орієнтоване на управління роботою обчислювальної системи загалом. Основним представником системного програмного забезпечення є операційна система (ОС). 

Операційна система являє собою сукупність програм, які виконують такі основні функції:

        управління ресурсами комп’ютера та виконанням програм

        організація даних у зручній для опрацювання формі

        організація інтерфейсу користувача.

Перші комп’ютери не мали операційних систем. Програми та дані вводились в їх оперативну пам’ять безпосередньо оператором ЕОМ. Запуск програми на виконання здійснювався також оператором. Результати роботи програми зчитувався або з оперативної пам’яті, або р регістрів (внутрішньої пам’яті) процесора. Очевидно, що така робота з комп’ютером була по-перше, тривалою і незручною, по-друге, вимагала серйозної підготовки в галузі обчислювальної техніки, а по-третє, досить дорогою. Тому виникла потреба у перекладення частини функцій управління роботою ЕОМ на саму ЕОМ. Так з’явились перші ОС. 

Сучасні операційні системи працюють в діалоговому режимі. Це означає, що комп’ютер знаходиться у постійній взаємодії з користувачем та технічними пристроями.  Можливість такої роботи заснована на перериваннях. Сутність переривання полягає у тому, що процесор виконує завдання до тих пір, поки не виникає сигнал від зовнішнього пристою. Процесор може або одразу переключитись на опрацювання цього сигналу, або відкласти його обробку до завершення виконання поточних дій. Наприклад, якщо натискувались клавіші алфавітно-цифрової групи, а процесор виконував якусь програму, то на екрані монітора відповідні символи з’являться лише після завершення роботи програми. В даному випадку перериванням, пов’язане з введенням даних, було опрацьовано одразу, а переривання, пов’язане з виводом символів – лише після завершення програми. Такий спосіб опрацювання сигналів набагато зручніший, ніж постійне опитування процесором зовнішніх пристроїв з метою встановлення їх стану. Наприклад, якби телефон не був би обладнаний дзвінком, напевне, нам довелось би постійно піднімати слухавку, щоб визначити, чи хоче хто-небудь зв’язатись з нами.

Робота зі всіма зовнішніми пристроями заснована на перериваннях. Натискування клавіш клавіатури користувачем генерує переривання. Вивід інформації на дисплей або принтер, обмін даними з запам’ятовуючими пристроями також оснований на перериваннях. Однак, наведена функція лише одна з багатьох, яки виконуються операційною системою.

Для реалізації наведених вище функцій операційна система має такі складові:

        драйвери зовнішніх пристроїв;

        ядро операційної системи;

        командний процесор.

Драйвер – це програма, яка здійснює управління роботою зовнішнього пристрою. Для стандартних зовнішніх пристроїв (клавіатури, монітора, накопичувачів) більшість драйверів реалізовані або в базовій системі вводу-виводу, яка розташована в постійній пам’яті, або у відповідному файлі драйверів. Однак в деяких випадках драйвери можуть надаватись у вигляді окремих файлів. 

Ядро операційної системи призначене для організації файлової системи. Як відомо, дані записуються на носій по секторам. Для опрацювання даних нам потрібно було б знати адреси всіх секторів , які належать тим чи іншим даним. Для позбавлення цієї незручності дані записуються у вигляді файлів. Сама операційна система слідкує за тим, які сектори належать файлові, а які вільні (для запису наступної порції даних), позбавляючи нас тим самим рутинної роботи по розміщенню даних. 

Командний процесор виконує функції організації діалогу з користувачем. Тобто, він інтерпретує команди, що подає користувач, виконує їх, та організує вивід повідомлень про виконання цих команд.

Дані розташовуються на носіях. Кожному носієві відповідає своє логічне ім’я, яке складається з латинської літери та символу двокрапка. Накопичувачі гнучких дисків мають імена А: та В:, вінчестер – С:, CDROM -D: і так далі. Вінчестер може бути розділений на декілька частин, кожна з яких може мати своє ім’я . При цьому існують такі узгодження: 

        якщо накопичувач гнучких дисків один, то він має ім’я А:

        розділи вінчестера мають імена, що починаються з С: (С:, D:, E:,…); 

        накопичувач CDROM останнє ім’я в списку імен.

Центральним поняттям файлової системи є файл. Файл – це сукупність даних на зовнішньому носієві, що має ім’я. Наявність імені для файлу обов’язкова. Іноді трапляється ситуація, коли дані з якихось причин втрачають ім’я. Такі дані не є файлом, і вважаться недоступними для користувача, хоча можуть бути записані на носієві. Кожен файл має ім’я та розширення. Розширення показує належність файлу певній групі (програмам, службовим файлам, документам, тощо). Розширення містить до трьох символів і може бути відсутнім. Ім’я файлу однозначно ідентифікує файл в певній групі. В старих операційних системах, таких, як MSDOS, ім’я могло містити до 8 латинських символів або цифр. При цьому заборонялось використовувати символи національного алфавіту та деякі службові символи, такі, як пропуск, кома. Сучасні ОС (такі, як WINDOWS) зняли це обмеження, і можуть використовувати імена Файлів, що містять до 255 символів практично будь-якого алфавіту.

Таблиця 3.1. Приклади імен файлів.

ОС MSDOS

WINDOWS

правильно

неправильно



document.dat

programma.bas

document.dat

program.exe

A  B.doc

programma.bas

file.pas

spr.docum

Програма з інформатики.doc

doc_14.rtf

arh.my.arj

Тема  19 Лекція

zwit2000

 

 

1_menu.t

 

 

 

Файли обов’язково реєструються в каталогові, який містить ім’я файлу та деяку службову інформацію про нього. Каталог може бути кореневим та дочірнім (підкаталогом). Кореневий каталог завжди є на дискові. Він один, а тому імені не має. Дочірні каталоги створюються користувачем. Кожен з ним повинен мати ім’я. Правила для введення імен такі ж , як і для файлів. Сукупність каталогів, які потрібно пройти, щоб дістатись потрібного файлу, називають маршрутом. Повне ім’я файлу складається з імені диску, маршруту, імені файлу та його розширення. На рис 1.3 наведений фрагмент файлової системи диску E: Для зручності подання інформації каталоги виділені великими літерами, а імена файлів - маленькими.



Рис 3.1.Фрагмент файлової системи.

Так, повне ім’я файлу arhiv1.arj має вигляд: E:\ARH\arhiv1.arj , а для файлу lection2.txt – E:\DOCUMENT\TEXT\lection2.txt . Відповідно, маршрути цих файлів мають вигляд E:\ARH\ та E:\DOCUMENT\TEXT\ відповідно.

За розміщенням файлів на дискові використовується таблиця розташування файлів. Вона містить дані про те, які саме сектори належать кожному файлу. 

2.     Сервісні системи.

Операційна система не може забезпечити реалізацію всіх корисних функцій опрацювання даних, інакше вона була б громіздкою і незручною у використанні. Крім того, список цих функцій постійно оновлюється. Для поліпшення роботи з операційною системою та доповнення її новими можливостями призначені сервісні системи. Серед найбільш поширених видів сервісних систем виділимо:

        програми-оболонки;

        програми сервісного обслуговування дисків;

        програми-архіватори;

        програми-антивіруси.

Програми-оболонки призначені для поліпшення інтерфейсу користувача ОС. Робота з ними полягає у використанні для подачі команд різноманітних меню та комбінацій клавіш. Крім того, оболонки розширюють можливості ОС по роботі з файловою системою. Найбільш відомими оболонками є Norton Commander, Volkov Commander, Dos Navigator, Windows Commander.

Програми сервісного обслуговування дисків як правило вирішують такі завдання, як дефрагментацію диска тавидалення логічних помилок.

В результаті постійного оновлення файлів на дискові створюється така ситуація, коли файли фізично стають розбиті на ланцюжки секторів, що розташовані в різних місцях диску. Таке явище називають фрагментацією диску. Це призводить негативних наслідків: підвищується імовірність руйнування цілісності файлу, прискорюється вихід з ладу вінчестера. Для позбавлення цих недоліків використовуються програми дефрагментації файлів. При цьому паралельно виявляються дефектні ділянки диску. Таку роботу можна провести за допомогою програми Speedisk.exe. 

Логічні помилки трапляються в результаті збоїв у роботі обчислювальної системи. Якщо дефектний сектор належить деякому файлу, то ОС нездатна опрацювати такий файл, і він вважається втраченим. Для пошуку логічних помилок та відновлення втрачених файлів використовується програма Ndd.exe (Norton Disk Doctor). 

Іноді в результаті збоїв в роботі обчислювальної системи на дискові можуть з’являтись так звані “втрачені” сектори. Це ділянки диска, які не належать жодному з файлів, але помічені операційною системою, як зайняті. Для виявлення таких ділянок використовується програма Chkdsk.com.

Програми-архіватори призначені для опрацювання комп’ютерних архівів. Архівний файл (архів) являє собою файл, у якому дані за рахунок перекодування займають менший об’єм. Комп’ютерні архіви використовуються при:

          передачі даних електронною поштою;

        збереженні копії особливо цінних даних;

        більш економному використанні зовнішніх носіїв інформації.

Основними операціями з архівами є:

     створення архівів;

     доповнення архівів;

     витяг файлів з архіву, у тому числі і вибірковий;

     перегляд вмісту архіву;

     створення архіву, що саморозпаковується;

     створення архіву з паролем.

Основними характеристиками архіваторів є:

        ступінь стиснення файлів;

        швидкість роботи;

        сервіс (набір функцій архіватора).

Серед найбільш поширених програм-архіваторів відмітимо Arj.exe, Rar.exe, Pkzip.exe/Pkunzip.exe.

Програми -антивіруси призначені для виявлення та знешкодження комп’ютерних вірусів. Комп’ютерний вірус являє собою програму, яка здатна до саморозповсюдження і приносить збитки користувачеві. При цьому слід зазначити, що:

по-перше, вірус не є файлом і в каталогові не реєструється, тому візуально визначити його практично неможливо. Він є послідовністю машинних команд і тому здатний виконуватись, як програма;

по-друге, під саморозповсюдженням будемо розуміти той факт, що вірус може розповсюджуватись , уражати інші файли и виконувати руйнівні дії непомітно для користувача і поза його бажанням. з іншого боку, будь-які дії вірусу початково ініціюються користувачем шляхом запуску на виконання ураженої програми;

по-третє, не всі віруси приносять шкоду: існують і такі, які нічого не роблять, крім саморозповсюдження. Але той факт, що файли користувача уражені вірусом будемо вважати моральними збитками. 

Віруси поділяють на такі групи:

програмні;

завантажувальні;

комбіновані;

макровіруси.

Програмні віруси являють собою блоки програмного коду, які впроваджені в програми (com- або exe- файли). Вони активізуються тоді, коли уражений файл запускається на виконання. 

Завантажувальні віруси уражають спеціальну область на носієві – запис завантаження. Завантаження ОС починається з запису завантаження, таким чином вірус одразу потрапляє в оперативну пам’ять, після чого розпочинає свої руйнівні дії .

Комбіновані віруси уражають і файли, і записи завантаження. 

Макровіруси стали “популярними” останнім часом у зв’язку з розвитком офісних технологій. Справа у тому, що документ, підготовлений за допомогою офісної програми, має досить складну структуру і може містити у своєму складі макроси – мікропрограми, які автоматизують виконання деяких дій при опрацюванні документа. Саме до таких части документа і під’єднуються макровіруси. 

Віруси можуть бути резидент ними та нерезидент ними. Перші при перехопленні управління завантажуються в оперативну пам’ять і знаходяться там постійно, виконуючи руйнівні дії та уражаючи інші файли. Інші діють лише під час виконання ураженої програми.

Останнім часом все більше розповсюдження одержують поліморфні віруси, які модифікують своє тіло, ускладнюючи тим самим своє виявлення та знешкодження.

“Троянські”  віруси являть собою звичайні файли, які замість легальних дій виконують рівнів ні функції. Вони не здатні до саморозповсюдження і переносяться самим користувачем шляхом копіювання. 

Основними збитками, які наносять віруси, є:

        фізичне знищення даних (видалення файлів, форматування диску, тощо);

        кодування файлів;

        психологічна дія на користувача (несанкціоновані аудіо та відео ефекти);

        блокування роботи пристроїв комп’ютера;

        періодичне “зависання” комп’ютера.

Якщо при роботі з ПК мають місце зазначені вище ефекти, то слід негайно перевірити носії на наявність вірусів.

Способами захисту даних від ураження вірусами є:

        обмеження доступу сторонніх осіб до комп’ютера;

        обмеження роботи зі сторонніми носіями інформації;

        неприпустимість запуску програм підозрілого походження;

        регулярна перевірка носіїв на наявність вірусів.

Надійним способом захисту даних від втрати даних в результаті ураження вірусом є регулярне резервне копіювання даних.

Останнім часом одним з основних джерел розповсюдження вірусів є мережа Internet та електронна пошта. Тому рекомендується не встановлювати на свій комп’ютер програми, які пропонуються на деяких сторінках Internet; не відкривати несанкціоновані електронні листи; не надавати свою електронну адресу підозрілим та невідомими особам. 

Класифікація антивірусних засобів:

        детектори;

        поліфаги;

        ревізори;

        іммунізатори.

Детектори як правило проводять діагностику носіїв на наявність “підозрілих “ на ураженість файлів. Кінцеву роботу по знешкодженню вірусу виконують інші програми.

Поліфаги знаходять та знешкоджують віруси. Якщо файл не підлягаю “лікуванню”, то його рекомендується видалити. Як правило, пошук здійснюється по відомій базі вірусів, яка присутня в кожній програмі. 

Ревізори дозволяють контролювати всі можливі способи ураження комп’ютера вірусом. Сюди входять і операції з файловою системою. Їх недоліком є велика частота хибних спрацювань. 

Іммунізатори використовуються для опрацювання файлів і секторів завантаження з метою запобігання їх ураження вірусом. Ефективність таких дій невисока, оскільки таким чином можна захистити дані лише від конкретного віруса, а їх на даних час відомо декілька тисяч. Крім того, деякі антивіруси сприймають такі файли як уражені і намагаються їх “вилікувати”, чим зрозуміло, лише псують їх.

Останнім часом антивірусні програми суміщають функції виявлення та знешкодження вірусів. При цьому пошук може здійснюватись евристичними методами, тобто на предмет наявності у файлі коду, характерного для вірусу. Слід також пам’ятати, що антивірусні програми не гарантують стовідсоткового захисту інформації – завжди знайдеться вірус, який обійде всі можливі програмні засоби.

Порядок перевірки файлів на наявність вірусів:

1. Перезавантажити ПК з “чистої” системної дискети (тобто, дискети, яка за відомо не містить вірусів).

2. Завантажити атнивірусну програму з “чистої” диктати і перевірити всі носії на наявність вірусів. Якщо вірус неможливо знешкодити, уражений файл рекомендується видалити. 

Узагальнення по темі.

Системне програмне забезпечення орієнтоване на управління роботою обчислювальної системи загалом. Основним представником системного програмного забезпечення є операційна система (ОС). 

Операційна система являє собою сукупність програм, які виконують такі основні функції:

        управління ресурсами комп’ютера та виконанням програм

        організація даних у зручній для опрацювання формі

        організація інтерфейсу користувача.

Для реалізації наведених вище функцій операційна система має такі складові:

             драйвери зовнішніх пристроїв;

             ядро операційної системи;

             командний процесор.

Драйвер – це програма, яка здійснює управління роботою зовнішнього пристрою. Для стандартних зовнішніх пристроїв (клавіатури, монітора, накопичувачів) більшість драйверів реалізовані або в базовій системі вводу-виводу, яка розташована в постійній пам’яті, або у відповідному файлі драйверів. 

Ядро операційної системи призначене для організації файлової системи. Як відомо, дані записуються на носій по секторам. Для опрацювання даних нам потрібно було б знати адреси всіх секторів , які належать тим чи іншим даним. Для позбавлення цієї незручності дані записуються у вигляді файлів. 

Командний процесор виконує функції організації діалогу з користувачем. Він інтерпретує команди, що подає користувач, виконує їх, та організує вивід повідомлень про виконання цих команд.

Центральним поняттям файлової системи є файл. Файл – це сукупність даних на зовнішньому носієві, що має ім’я. Наявність імені для файлу обов’язкова. Кожен файл має ім’я та розширення. Розширення показує належність файлу певній групі (програмам, службовим файлам, документам, тощо). Воно містить до трьох символів і може бути відсутнім. Ім’я файлу однозначно ідентифікує файл в певній групі. В старих операційних системах, таких, як MSDOS, ім’я могло містити до 8 латинських символів або цифр. Сучасні ОС (такі, як WINDOWS) зняли це обмеження, і можуть використовувати імена файлів, що містять до 255 символів практично будь-якого алфавіту.

Для поліпшення роботи з операційною системою та доповнення її новими можливостями призначені сервісні системи. Серед найбільш поширених видів сервісних систем виділяють:

        програми-оболонки;

        програми сервісного обслуговування дисків;

        програми-архіватори;

        програми-антивіруси.

Програми-оболонки призначені для поліпшення інтерфейсу користувача ОС. Робота з ними полягає у використанні для подачі команд різноманітних меню та комбінацій клавіш. Крім того, оболонки розширюють можливості ОС по роботі з файловою системою. 

Програми сервісного обслуговування дисків як правило вирішують такі 

Програми-архіватори призначені для опрацювання комп’ютерних архівів. Архівний файл (архів) являє собою файл, у якому дані за рахунок перекодування займають менший об’єм. 

Програми - антивіруси призначені для виявлення та знешкодження комп’ютерних вірусів. Комп’ютерний вірус являє собою програму, яка здатна до саморозповсюдження і приносить збитки користувачеві. 

Антивірусні засоби поділяються на :

        детектори;

        поліфаги;

        ревізори;

        іммунізатори.

Детектори як правило проводять діагностику носіїв на наявність “підозрілих “ на ураженість файлів. Кінцеву роботу по знешкодженню віруса виконують інші програми.

Поліфаги знаходять та знешкоджують віруси. Як правило, пошук здійснюється по відомій базі вірусів, яка присутня в кожній програмі. 

Ревізори дозволяють контролювати всі можливі способи ураження комп’ютера вірусом. Сюди входять і операції з файловою системою. 

Іммунізатори використовуються для опрацювання файлів і секторів завантаження з метою запобігання їх ураження вірусом. Ефективність таких дій невисока, оскільки таким чином можна захистити дані лише від конкретного вірусу, а їх на даних час відомо декілька тисяч. Останнім часом антивірусні програми суміщають функції виявлення та знешкодження вірусів. При цьому пошук може здійснюватись евристичними методами, тобто на предмет наявності у файлі коду, характерного для вірусу. Слід також пам’ятати, що антивірусні програми не гарантують стовідсоткового захисту інформації – завжди знайдеться вірус, який обійде всі можливі програмні засоби.

Порядок перевірки файлів на наявність вірусів:

1. Перезавантажити ПК з “чистої” системної дискети (тобто, дискети, яка за відомо не містить вірусів).

2. Завантажити атнивірусну програму з “чистої” диктати і перевірити всі носії на наявність вірусів. Якщо вірус неможливо знешкодити, уражений файл рекомендується видалити.