Лекция 1 ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ СБОРА, ПЕРЕДАЧИ, ОБРАБОТКИ И НАКОПЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Лекция 1

ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ СБОРА, ПЕРЕДАЧИ, ОБРАБОТКИ И НАКОПЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

1. Что такое информация.

2. Свойства информации.

3. Количество информации.

4. Кодирование символьной информации в ЭВМ

5. Представление графической информации

6. Представление звуковой информации

7. Информационные ресурсы и информационные технологии

ЧТО ТАКОЕ ИНФОРМАЦИЯ

- в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. "Информировать" в этом смысле означает… - в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков… - в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия,…

СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ

внутренние – характеризующие свойства самого объекта; внешние – это свойства объекта, характеризующие его поведение при… 2.1 Внешние свойства информации.

КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ

В современной информатике приняты следующие характеристики измерения информации: - энтропийный; - объемный;

Алгоритмический метод определения количества информации

Алгоритмический метод определения количества информации характеризуется сложностью (размером) программы, которая позволяет ее произвести.

При разных машинах и разных языках программирования (алгоритмах) это все разное. Поэтому задаются некоторой вычислительной машиной (чаще всего машиной Тьюринга), а предлагаемая количественная оценка информации определяется сложностью слова, как минимальное число внутренних состояний машины, требуемой для его воспроизведения.

КОДИРОВАНИЕ СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ

Решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и… Символьная (алфавитно-цифровая) информация хранится и обрабатывается в ЭВМ в… Необходимый набор символов, предусмотренный в конкретной ЭВМ, обычно включает в себя:

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

При растровом методеизображение представляется как совокупность точек, называемых пикселями (pixel — сокращение от picture element — элемент… Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых… Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные…

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно сделать обратное… Фонограмма дискретизируется по времени: при этом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени A(t) заменяется…

ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Информационный ресурс

Информационные ресурсы (ИР)— это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство. Это книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и… Предметом информатики является информационный ресурс - его сущность, законы функционирования, механизмы взаимодействия…

Информационные технологии.

В настоящее время термин информационная технология употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки информации. Информационные… Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, банковской… ИТ выступили новым средством превращения научных знаний в информационный ресурс (ИР).

АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА

Принципы построения компьютера;

Классическая архитектура ЭВМ;

Система команд ЭВМ;

Архитектура системы команд CISC и RISC;

Виды архитектур ЭВМ

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

Со времени появления в 40-х годах XX века первых электронных цифровых вычислительных машин технология их производства была значительно усовершенствована, существенно улучшились их характеристики, значительно снизилась стоимость. Однако, несмотря на успехи, достигнутые в области технологии, существенных изменений в базовой структуре и принципах работы вычислительных машин не произошло. Так, в основу построения подавляющего большинства современных компьютеров положены общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, сформулированные еще в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

Принцип двоичного кодирования.

В компьютерах используется двоичная система счисления, которая основана на двух цифрах,«0» и «1». Информация любого типа может быть закодирована с использованием двух цифр и помещена в оперативную или постоянную память компьютера. Впервые принцип двоичного счисления был сформулирован в 17 веке немецким математиком Готфридом Лейбницем.

Использование в ЭВМ двоичных кодов продиктовано в первую очередь спецификой электронных схем, применяемых для передачи, хранения и преобразования информации. В этом случае конструкция ЭВМ предельно упрощается, и ЭВМ работает наиболее надежно (устойчиво).

Принцип однородности памяти.

Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться…

Принцип адресности.

Чтобы записать слово в память, необходимо указать адрес ячейки, отведенной для хранения соответствующей величины. Чтобы выбрать слово из памяти… Таким образом, единственным средством для обозначения величин и команд в ЭВМ… Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было…

Принцип программного управления.

Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемой программой. Первой выполняется команда, заданная пусковым адресом программы. Обычно это… Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

Классическая архитектура ЭВМ

Архитектуройкомпьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти, т. е. все то, что однозначно определяет процесс обработки информации на данной ЭВМ.

Принципы построения ЭВМ предполагают, что компьютер должен иметь следующие устройства:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

- устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программы;

- запоминающее устройство (ЗУ), или память для хранения программ и данных;

- внешние устройства для ввода (устройства ввода) и вывода (устройства вывода) информации.

Все современные компьютеры обладают некоторыми общими и индивидуальными архитектурными свойствами. Индивидуальные свойства присущи только конкретной модели компьютера. Общие архитектурные свойства, наоборот, присущи некоторой, часто довольно большой группе компьютеров.

В настоящее время наибольшее распространение получили два типа архитектуры ЭВМ: принстонская (илифон Неймана по имени ученого фон Неймана.) и гарвардская. Обе они выделяют два основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.

Обобщенная структурная схема ЭВМ представлена на рисунке.

Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно».

Устройство управления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины, в нужные моменты времени, управляющие импульсы, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ.

Устройство управления и арифметико-логическое устройство (АЛУ) в современных компьютерах объединены в один блок — процессор, предназначенный для обработки данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций и программного управления работой устройств компьютера.

Процессор, построенный на одной или нескольких больших интегральных микросхемах, называют микропроцессором.

Для ускорения выполнения арифметических операций с плавающей точкой к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор.

Синхронизация процессов передачи информационных и управляющих сигналов осуществляется при помощи тактовых импульсов, вырабатываемых генератором тактовых импульсов (ГТИ).

Для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ЦП, имеется процессорная память (ПП), состоящая из специализированных ячеек памяти, называемых регистрами.

Регистр - совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления и выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Регистр характеризуется единственным числом: количеством битов, которые могут в нем храниться. Помещенная в регистр информация остается там до тех пор, пока она не будет заменена другой.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия.

Устройства вводаобеспечивают считывание информации с определенных носителей информации, и ее представление в форме электрических сигналов, воспринимаемых другими устройствами ЭВМ.

Устройства выводапредставляют собой результаты обработки информации в форме, удобной для визуального восприятия. При необходимости они обеспечивают запоминание результатов на носителях, с которых эти результаты могут быть снова введены в ЭВМ для дальнейшей обработки, или передачу результатов на исполнительные органы управляемого объекта.

Виды архитектур ЭВМ

ОКОД - Вычислительная система с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных (SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream). ОКМД - Вычислительная система с одиночным потоком команд и множественным… МКОД - Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD, Multiple Instruction…

Однопроцессорная архитектура

SISD-компьютеры это обычные, «традиционные» последовательные компьютеры, в которых в каждый момент времени выполняется лишь одна операция над одним элементом данных. Большинство персональных ЭВМ до последнего времени попадает именно в эту категорию. Относится к фон-Неймановской (принстонской) архитектуре.

Многопроцессорная архитектура

Архитектура многопроцессорной обработки MIMD является подходящей для большого числа разнообразных задач, в которых реализовано полностью независимое и параллельное выполнение команд, касающихся различных наборов данных. По этой причине и потому что это просто осуществить, MIMD преобладает в многопроцессорной обработке.

Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

Архитектура с параллельными процессорами.

В компьютере с одиночным потоком команд и множественным потоком данных один процессор обрабатывает поток команд, каждая из которых может выполнить параллельные вычисления на множестве данных.

Многопроцессорная обработка SIMD хорошо подходит для параллельной или векторной обработки, в которой большой набор данных может быть разделён на части, которые обрабатываются идентичными, но независимыми операциями. Одиночный поток команд направляет операцию модулей мультипрограммирования для выполнения однотипных манипуляций одновременно на потенциально большом количестве данных.

Однако недостаток этой архитектуры состоит в том, что большая часть системы начинает простаивать при выполнении программ или системных задач, которые не могут быть разделены на модули (подзадачи), которые могут быть обработаны параллельно.

Многопроцессорная обработка MISD

Многопроцессорная обработка с множественным потоком команд и одиночным потоком данных тип архитектуры, где несколько функциональных модулей выполняют различные операции над одними данными. К этому типу относят конвейерную архитектуру. Архитектура MISD позволяет сравнивать результаты вычислений в целях обнаружения отказов. Кроме избыточности и отказоустойчивости у этого типа многопроцессорной обработки немного преимуществ. К тому же он весьма дорог. Он не увеличивает производительность.

Было создано немного ЭВМ с MISD-архитектурой.

Многомашинная вычислительная система.

Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться, на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

Принцип открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры заключается в следующем: регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его… Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних… Интерфейс(англ. interface от inter — между, и face — лицо)— это средство сопряжения двух устройств, в котором все…

СИСТЕМА КОМАНД ЭВМ

Команда— это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер.

Команды хранятся в ячейках памяти в двоичном коде.

В общем случае, команда содержит следующую информацию:

- код выполняемой операции;

- указания по определению операндов (или их адресов);

- указания по размещению получаемого результата;

- адрес следующей команды.

Команда ЭВМ обычно состоит из двух частей - операционной и адресной. Операционная часть (иначе она еще называется кодом операции - КОП) указывает, какое действие необходимо выполнить с информацией. Адресная часть описывает, где используемая информация хранится. У нескольких немногочисленных команд управления работой машины адресная часть может отсутствовать, операционная часть имеется всегда.

Порядок выполнения команды

- из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на… - выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд; - устройство управления расшифровывает адресное поле команды;

Архитектура системы команд CISC и RISC

CISC (Complete Instruction Set Computer) — компьютер с полным набором команд. Эта архитектура является практическим стандартом для рынка микрокомпьютеров.… RISC (Reduced Instruction Set Computer) — компьютер с сокращённым набором команд.

СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Персональный компьютер или персональная ЭВМ (ПЭВМ) — электронная вычислительная машина, с которой может работать пользователь, не являющийся профессиональным программистом, основное достоинство которой - принцип открытой архитектуры.

Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок, в котором размещаются устройства обработки и хранения информации;

- монитор - устройство отображения информации;

- клавиатуру — основное устройство ввода информации в ПК;

- мышь – манипулятор, упрощающий взаимодействия пользователя с ПК.

Системный блок

Упрощенная блок-схема ПЭВМ Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

Видеосистема компьютера

Видеосистема компьютера состоит из трех компонент:

- монитор (называемый также дисплеем);

- видеоадаптер;

- программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток.

Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы без их долговременной фиксации.

Программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Монитор - не единственно возможное, но главное устройство вывода. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими дисплеями на базе электронно-лучевой трубки, газоразрядными, жидкокристаллическими и сенсорными.

Монитор на базе электронно-лучевой трубки

Схема электронно-лучевой трубки Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов — красного,… На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки…

Сенсорный экран

Сенсорный экран (от англ. touch screen) — это специальное устройство, которое крепится к экрану отображающего устройства и выполняет функции определения координат точки касания, что позволяет производить выбор необходимого элемента данных, меню или осуществлять ввод данных в какое-либо ЭВМ, то есть попадает в класс устройств ввода/вывода. Устройство ввода полностью интегрировано в монитор.

Клавиатура

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными… Принцип действия клавиатуры: При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру выдаёт скан-код.

Манипуляторы

Мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного… В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает.… В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой информации - ее принцип управления…

Хранение информации

2 Структура хранения данных 1 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПАМЯТИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗУ Под хранением информации понимают ее запись в запоминающее устройство (ЗУ) для последующего использования. Хранение…

Оперативные запоминающие устройства

По типу используемого для хранения информации запоминающего элемента все ОЗУ подразделяются на статические (SRAM — Static RAM) и динамические (DRAM… В статических ОЗУ каждую ячейку образует запоминающий элемент в виде схемы с… Современные запоминающие устройства статического типа с произвольным доступом (SRAM) отличаются высоким…

Постоянные запоминающие устройства

ПЗУ в отличие от ОЗУ не теряют информации при выключении питания и допускают только считывание информации. Все микросхемы ПЗУ можно разделить на… - масочные ПЗУ; - программируемые ПЗУ (ППЗУ);

Структура хранения данных

В различных операционных системах применяются различные версии файловой системы, отличающиеся способом размещения файлов на жестком диске. Например,… Физическая организация файла описывает правила расположения файла на… 2.1. Файловая система FAT

ЛЕКЦИЯ 4

Логические основы построения цифровых автоматов

1 Аппарат булевой алгебры

2 Законы алгебры логики

3 Логический синтез переключательных и вычислительных схем

4 Основы элементной базы цифровых автоматов

АППАРАТ БУЛЕВОЙ АЛГЕБРЫ

Высказывание — некоторое предложение, в отношении которого можно однозначно сказать, истинно оно или ложно. Основу любого дискретного вычислительного устройства составляют элементарные… Аппарат алгебры логики (булевой алгебры) создан в 1854 г. Дж. Булем как попытка изучения логики мышления…

ЗАКОНЫ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ

Ассоциативный (сочетательный)

ЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫХ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СХЕМ

Переключательная схема — схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из переключателей и соединяющих их проводников, а также входов… Каждый переключатель имеет только два состояния: замкнутое и разомкнутое.… Всей переключательной схеме также можно поставить в соответствие логическую переменную, равную единице, если схема…

Задачи анализа.

1) Найдем функцию проводимости схемы:

а)

Решение:

Функция проводимости

Упрощенная схема:

б)

Решение:

Здесь первое логическое слагаемое является отрицанием второго логического слагаемого, а дизъюнкция переменной с ее инверсией равна 1.

Упрощенная схема:

ОСНОВЫ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТОВ

С помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера. Входные и выходные сигналы, соответствующие двум логическим состояниям в… Высокий уровень обычно соответствует значению «истина» («1»), а низкий — значению «ложь» («0»).

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1 Классификация программного обеспечения

2 Прикладное программное обеспечение

3 Системное программное обеспечение

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Программное обеспечение (sowtware) - совокупность программ обработки данных, выполняемых вычислительной системой с необходимыми для их эксплуатации документами.

Программное обеспечение является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО.

Интерфейс— совокупность методов и правил (алгоритмов) взаимодействия устройств (аппаратных) и программ между собой или с пользователем, а также средств, реализующих это взаимодействие.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных.

В настоящее время существует несколько классификаций программного обеспечения (ПО) и разные определения различных видов ПО.

Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера (область) использования ПО:

- аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ;

- технология разработки программ;

- функциональные задачи различных предметных областей.

Исходя из этого, выделяют три класса ПО:

- системное программное обеспечение;

- инструментарий технологии программирования;

- пакеты прикладных программ.

Прикладное программное обеспечение

Взаимодействие прикладных программ с процессором, оперативной памятью и другими аппаратными компонентами компьютера осуществляется при этом только… Среди наиболее важных функций прикладных программ можно выделить: обработку… Прикладное программное обеспечение можно разделить на специализированное прикладное ПО и универсальное прикладное…

Пакеты прикладных программ

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных… ППП имеют известную обособленность. Они разрабатываются обычно независимо от… Все ППП могут быть разбиты на три группы:

Проблемно-ориентированные, интегрированные и методо-ориентированные пакеты прикладных программ

Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ

- типам предметных областей; - информационным системам; - функциям и комплексам задач, реализуемых программным способом, и др.

Интегрированные ППП

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные достоинства интегрированных пакетов проявляются при их… Интегрированные пакеты программ — по количеству наименований продуктов… Полносвязанные интегрированные пакеты

Методо-ориентированные ППП.

Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования… Не смотря на то, что современные табличные процессоры значительно расширили… На базе методов сетевого планирования с экономическими показателями проекта, формированием отчетов различного вида…

Программный продукт

Программный продукт должен быть соответствующим образом подготовлен к эксплуатации, иметь необходимую техническую документацию, предоставлять сервис… Программные продукты могут создаваться как: - индивидуальная разработка под заказ;

Системное ПО

Классификация системного ПО

Системное программное обеспечение (System Software) — совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютеров и сетей ЭВМ.

Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом. Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

Системное ПО состоит из базового программного обеспечения, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисного программного обеспечения, которое может быть приобретено дополнительно.

В базовое программное обеспечение входят:

- операционная система;

- операционные оболочки (текстовые и графические);

- системные утилиты.

Операционная системапредназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Она выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем — с другой.

Операционные оболочки в отличие от ОС, предоставляют только один вид интерфейса — интерфейс пользователя. Главная задача операционной оболочки — предоставление пользователю более удобного интерфейса, чем тот, который ему предоставляет ОС. Операционные оболочки расширяют возможности компьютера, но платой за это являются повышенные требования к ресурсам.

Рисунок 9 - Классификация системного программного обеспечения

Утилиты(от лат. utilitas — польза) — программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров

Часть утилит входит в состав операционной системы, другая часть функционирует независимо от нее — автономно.

Сервисное программное обеспечение. Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ.

Виды и основные функции операционных систем

Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковыхОС в специальной (системной) области диска создается запись… Недисковые ОС характерны для специализированных вычислительных систем, в частности для компьютеризированных устройств…

Взаимодействие с аппаратными средствами

Выпуская устройство, его разработчик прикладывает к нему несколько драйверов - специальных программных средств управления, предназначенных для… Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а… Загрузка драйверов устройств может быть ручной или автоматической, когда команды на загрузку и настройку драйверов…

В базовый состав ОС включены служебные приложения.

Средства проверки дисков

Логические ошибки, при проверке целостности файловой структуры, как правило, устраняются средствами самой операционной системы. Физические дефекты… Логические ошибки файловой структуры имеют два характерных проявления: это… Потерянные кластеры образуются в результате неправильного (или аварийного) завершения работы с компьютером.

Средства управления виртуальной памятью

Виртуальная память - расширение адресного пространства задачи, полученное за счёт использования части внешней памяти.

Программы циркулируют между диском и оперативной памятью. Используемая для этой цели, часть внешней памяти называется файлом подкачки, а процесс подкачки известен под названием свопинг. Объем файла подкачки может в несколько раз превышать объем оперативной памяти.

Средства кэширования дисков

Взаимодействие процессора с дисками компьютера происходит намного медленнее операций обмена с оперативной памятью, и операционная система принимает специальные меры по сохранению части прочитанных с диска данных в специальной области ОЗУ, называемой дисковым кэшем. Эту функцию включают в ядро системы, и она работает автоматически, без участия пользователя, хотя определенная возможность настройки размера кэша за ним сохраняется.

Средства резервного копирования данных

Ценность данных, размещенных на компьютере, принято измерять совокупностью затрат, которые может понести владелец в случае их утраты. В связи с особой важностью этой задачи операционные системы обычно содержат базовые средства для выполнения резервного копирования.

Наиболее распространенные операционные системы

В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell. Рассмотрим наиболее распространенные типы операционных систем: WINDOWS, MS DOS, UNIX и Linux.

Характеристика операционной системы Windows

ОС Windows создана на базе объектно-ориентированной методологии программирования, ее основные понятия: объект, его свойства и действия, которые объект может выполнять в зависимости от запроса.

Основными характеристиками Windows являются:

- 32 или 64-разрядная архитектура;

- многозадачность и многопоточность,

- графический пользовательский интерфейс;

- подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play;

- использование виртуальной памяти;

- совместимость с ранее созданным программным обеспечением;

- наличие коммуникационных программных средств;

- наличие средств мультимедиа.

Разрядная архитектура

В среде Windows 16-разрядные программы также функционируют, но не задействуют все ресурсы системы. Многозадачность и многопоточность Операционная система Windows является многозадачной, т.е. она способна "одновременно" выполнять несколько…

Характеристика операционной системыUnix

UNIX — многозадачная многопользовательская система, легко переносима на другие архитектуры. Один мощный сервер может обслуживать запросы большого… Сейчас существуют десятки операционных систем, которые можно объединить под… Несмотря на разнообразие версий UNIX, основой всего семейства являются принципиально одинаковая архитектура и ряд…

Характеристика операционной системыLinux

Linux в своем первоначальном виде была создана Линусом Торвальдсом как версия ОС UNIX для IBM-совместимых персональных ЭВМ. При этом Торвальдс… Традиционный подход к разработке — централизация управления разными стадиями и… Linux создавалась по-иному. Готовый работающий макет постоянно совершенствовался и развивался децентрализованной…

Лекция 6

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПО

1. Инструментальное ПО

2. Языки программирования

3. Типы языков программирования высокого уровня

4. Средства создания программ

5. Интегрированные программные среды

6. Виды систем программирования

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПО

Инструментарий технологии программирования — совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и… Классификация инструментария программирования

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Революционным моментом в истории языков программирования стало появление системы кодирования машинных команд с помощью специальных символов,… Языки программирования служат разным целям, и их выбор определяется удобностью… В настоящее время известно несколько сотен языков программирования, которые используют пользователи при разработке…

Машинные языки

Машинный код -последовательность чисел, которые представляются как совокупность двух цифр: 0 и 1. При программировании на машинном языке программист может держать под своим… Но процесс написания программы на машинном языке очень трудоемкий и утомительный. Программа получается громоздкой,…

Машинно-ориентированные языки

Несмотря на высокую трудоемкость, ими часто пользуются профессиональные системные программисты, например при разработке программ общего или… Язык ассемблера позволяет программисту пользоваться текстовыми мнемоническими… Перевод программы с языка ассемблера на машинный язык осуществляется специальной программой, которая называется…

Языки высокого уровня

Языки программирования высокого уровня имеют следующие достоинства: - алфавит языка значительно шире машинного, что делает его гораздо более… - набор операций, допустимых для использования, не зависит от набора машинных операций, а выбирается из соображений…

ТИПЫ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ

Если в качестве признака классификации взять синтаксис образования его конструкций, можно условно разделить на следующие типы:

- процедурный,

- функциональный,

- логический,

- объектно-ориентированный.

Процедурный (алгоритмический) язык

Процедурные языки характеризуются следующими особенностями: - необходимостью явного управления памятью, в частности, описанием… - малой пригодностью для символьных вычислений;

Функциональный (аппликативный) язык

Первым таким языком был LISP.

Роль основной конструкции в функциональных (аппликативных) языках играет выражение. К выражениям относятся скалярные константы, структурированные объекты, функции, тела функций и вызовы функций.

Аппликативный язык программирования включает следующие элементы:

- классы констант, которыми могут манипулировать функции;

- набор базовых функций, которые программист может использовать без предварительного объявления и описания;

- правила построения новых функций из базовых;

- правила формирования выражений на основе вызовов функций.

Перечисленные свойства характеризуют аппликативные языки как языки программирования очень высокого уровня.

Логический (реляционный) язык

Языки логического программирования характеризуются: - высоким уровнем; - строгой ориентацией на символьные вычисления;

Объектно-ориентированный язык

Объектно-ориентированные языки программирования пользуются в последнее время большой популярностью среди программистов, так как они позволяют… В современных объектно-ориентированных (ОО) языках используются следующие… В некоторых объектно-ориентированных языках все методы классов являются виртуальными.

СРЕДСТВА СОЗДАНИЯ ПРОГРАММ

Инструментальные программы отличаются друг от друга назначением и возможностями. К системам (или средствам) автоматизации программирования (САП) относят: 1) языки программирования;

Язык программирования

Языки программирования служат средством передачи информации, средством записи текстов исходных программ. Поэтому в состав программ общего ПО они не входят.

Текстовый редактор

Текстовый редактор — это программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных.

Текст программы записывается с помощью ключевых слов, обычно происходящих от слов английского языка, и набора стандартных символов для записи всевозможных операций, формировать этот текст можно в любом редакторе, получая в итоге текстовый файл с исходным, текстом программы. Но лучше использовать специализированные редакторы, которые ориентированы на конкретный язык программирования. Подобные редакторы созданы для всех популярных языков и дополнительно могут автоматически проверять правильность синтаксиса программы непосредственно во время ее ввода.

Трансляторы

Различают трансляторы двух типов: интерпретаторы и компиляторы. Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу… Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за…

Библиотеки стандартных подпрограмм

Очень часто после компиляции программу требуется дополнить стандартными функциями из библиотек (расширение .lib), либо объединить с другими программами - модулями.

Библиотека стандартных подпрограмм — это совокупность подпрограмм, реализующих различные стандартные функции и составленных на одном из языков программирования и удовлетворяющих определенным единым требованиям к структуре, организации их входов и выходов, описаниям подпрограмм и т.п.

Модуль -это самостоятельная часть программы, имеющая определенное назначение и обеспечивающая заданные функции обработки автономно от других программных модулей.

Каждый модуль компилируется в отдельные файлы с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.

Редактор связей

Объектный код, выданный компилятором, обрабатывается специальной программой — редактором связей или сборщиком, который выполняет связывание объектных модулей и машинного кода стандартных функций, находя их в библиотеках, и формирует на выходе работоспособное приложение — исполнимый код для конкретной платформы.

Если по каким-то причинам один из объектных модулей или нужная библиотека не обнаружены, то сборщик сообщает об ошибке и готовой программы не получается.

Исполнимый код — это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Итоговый файл имеет расширение .ЕХЕ или .СОМ.

Загрузчик

В зависимости от того, в какой стадии подготовки к решению находятся программы абонентов, они могут размещаться в различных библиотеках. Управляет размещением программ, последующей идентификацией и выборкой библиотекарь. Вызов готовых к решению программ в оперативную память, активизацию их с учетом их места размещения выполняет загрузчик.

Вспомогательные программы

Средства отладки обеспечивают проверку заданий пользователей, поиск в них различного рода ошибок, вывод на печать запрашиваемой отладочной информации, распечатку содержимого зон оперативной памяти, выдачу различных управляющих блоков и таблиц и т.п.

Вспомогательные программы (утилиты) служат для перемещения информации с одного носителя на другой, разметки накопителей, редактирования информации в наборах данных, сбора информации об ошибках.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДЫ

Интегрированные системы программирования

Интегрированная система – система, в которой почти все этапы создания программы автоматизированы: после того как исходный текст введен, его компиляция и сборка выполняются одним нажатием клавиши. Процесс компиляции обычно демонстрируется на экране: показывается, сколько строк исходного текста откомпилировано, или выдаются сообщения о найденных ошибках.

Как правило, в стандартную поставку входят как минимум три компонента: компилятор, редактор связей и библиотеки функций, но хорошая интегрированная система включает в себя и специализированный текстовый редактор.

В современных интегрированных системах имеется еще один компонент — отладчик, который позволяет анализировать работу программы во время ее выполнения. С его помощью можно последовательно выполнять отдельные операторы исходного текста по шагам, наблюдая при этом, как меняются значения различных переменных. Без отладчика разработать крупное приложение очень сложно.

Среды быстрого проектирования

В средах быстрого проектирования множество стандартных элементов управления (кнопки, пункты меню, списки, переключатели и т. д.). создаются и… Их свойства и поведение затем настраиваются с помощью простых редакторов,… Компоненты достаточно легко создавать самостоятельно, поэтому в мире сегодня распространяются тысячи бесплатных и…

ВИДЫ СИСТЕМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Процедурное (алгоритмическое или императивное) программирование

Процедурное программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложена фон Нейманом в 40-х годах.

Процедурные программы представляют из себя систему предписаний для решения конкретной задачи. Роль компьютера сводится к механическому выполнению этих предписаний. При этом ожидаемые свойства результата обычно не указываются. Основные понятия языков этих групп – оператор и данные.

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в процедурном программировании. При процедурном подходе операторы объединяются в группы - процедуры.

Структурное программирование

Основной особенностью структурного программирования является разбиение программы на последовательность модулей, каждый из которых выполняет одно или… Модуль – это последовательность логически связанных операций, оформленных как… - возможность создания программы несколькими программистами,

Объектно-ориентированное программирование

Прототипом объектно-ориентированного программирования послужил ряд средств, входящих в состав языка SIMULA-67. Но в самостоятельный стиль оно… Основная цель ООП, как и большинства других подходов к программированию –… Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия:

Декларативное программирование

Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, но стремительное его развитие началось в 80-е годы, когда был разработан японский проект создания ЭВМ пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин.

При использовании декларативного языка программист указывает исходные информационные структуры, взаимосвязи между ними и то, какими свойствами должен обладать результат. При этом процедуру его получения («алгоритм») программист не строит (по крайней мере, в идеале). Особое внимание в декларативном программировании уделяется тому, что нужно сделать, а не тому, как это нужно сделать. В этих языках отсутствует понятие «оператор» («команда»).

Декларативное программирование можно подразделить на два семейства – функциональное (Лисп) и логическое (типичный представитель – Пролог).

Функциональное программирование

Каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его функцию, вычисление которой после этого продолжается; этот процесс повторяется до тех… Отсутствие оператора присваивания делает переменные, используемые в… Для успешного овладения данным стилем программирования, необходимо весьма глубокое понимание многих разделов…

Логическоепрограммирование

В этом программировании программа представляет собой не набор команд и инструкций, а описание абстрактной модели решаемой задачи в виде логических… Программа выполняется путем постановки задачи, описанной в виде задачи… Пролог - это наиболее известный язык логического программирования. Этот язык (наряду с функциональным языком Lisp)…

Лекция 7

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

1 Основные понятия

2 Классификация компьютерных сетей

3 Архитектура сети

4 Internet

5 Протоколы сети Internet

6 Система адресации в Internet

7 Услуги, предоставляемые сетью Internet

Основные понятия

Есть задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:

- перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи километров);

- совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов — мощного процессора, ёмкого накопителя, высокопроизводительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т.д.;

- перенос информации с одного компьютера на другой;

- совместная работа над большим проектом, когда исполнили должны всегда иметь последние (актуальные) копии общих данных во избежание путаницы, и т.д.

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

- объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

- передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;

- объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (сервер), а за другим — роль пользователя этих ресурсов (клиент).

Сервер (англ. serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент(иначе, рабочая станция) — любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные.

Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера, а программное обеспечение, которое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером — так же, как и сам компьютер.

Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации — это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи (англ. HandShake — рукопожатие).

К основным характеристикам сетей относятся:

Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.

Время реакции сети - время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Топологии сетей.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные,… Топология - логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих…

Классификация по способу организации

По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.

Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и Windows снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения.

Основной недостаток - низкая скорость передачи данных и возможность соединения только двух компьютеров.

Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных.

Основной недостаток - необходимость в дополнительных устройствах.

Классификация по территориальной распространенности

Локальная сеть (ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

Глобальная сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Региональная сеть (MAN — Metropolitan Area NetWork) — сеть, которая связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки — сотни километров.

Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Классификация по принадлежности

Различают ведомственные и государственные сети.

Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах.

Термин "корпоративная сеть" также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Классификация по скорости передачи

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

- низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

- среднескоростные (до 100 Мбит/с),

- высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

Для определения скорости передачи данных в сети широко используется бод.

Baud (бод) - единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен бит/сек (в реальных коммуникациях это зачастую не выполняется).

Классификация по типу среды передачи

По типу среды передачи сети разделяются на:

- проводные - коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные;

- беспроводные - с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Классификация по взаимодействию

По способу организации взаимодействия компьютеров сети делят на одноранговые и с выделенным сервером (иерархические сети).

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.

Главное достоинство одноранговых сетей – это простота установки и эксплуатации.

Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.

В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько серверов - компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов.

Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, винчестерами большой емкости и высокоскоростной сетевой картой.

Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных.

К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:

1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.

2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.

3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера

Классификация по технологии использования сервера

По технологии использования сервера различают сети с архитектурой файл-сервер и сети с архитектурой клиент-сервер.

В модели файл-сервер используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.

В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.

Архитектура сети

Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети.… Наиболее распространённые архитектуры: Ethernet (англ. ether — эфир) — широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все…

INTERNET

История сети INTERNET

Как всегда, самые передовые технологии предполагалось использовать в военных целях. Принципы, заложенные во вновь созданную сеть, по замыслу… Многие методы передачи данных через модемы были разработаны в ArPANET. Эксперимент с ArPANET был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее, с целью использования для…

Компоненты Internet

Аппаратный компонент.

Представлен компьютерами самых разных моделей и систем, линиями связи любой физической природы и устройствами, обеспечивающими механическую и электрическую стыковку между компьютерами и линиями связи. Все аппаратные компоненты Internet могут действовать как на постоянной, так и на временной основе.

Программный компонент.

Представлен программами, которые позволяют так преобразовывать данные, чтобы их можно было передавать по любым каналам связи и воспроизводить их на любых компьютерах.

Информационный компонент.

Представлен сетевыми документами, то есть документами, хранящимися на компьютерах, подключенных к Сети или входящих в Сеть. Характерная особенность информационного компонента состоит в том, что он может быть распределенным, первичные документы в Сети, связаны между собой гибкой системой ссылок.

ПРОТОКОЛЫ СЕТИ INTERNET

Различают протоколы Internet:

Базовые, отвечающие за физическую пересылку электронных сообщений любого типа между компьютерами TCP/IP. TCP/IP - это не один сетевой протокол, а два протокола, лежащих на разных уровнях (это так называемый стек протоколов).

Прикладные протоколы, отвечающие за функционирование специализированных служб HTTP (передача гипертекстовых сообщений), FTP (передача файлов),

Электронной почты, отвечающие за перемещение данных между различными операционными системами.

Протокол TCP.

Спустя некоторое время TCP/IP был адаптирован в обычный, то есть в общедоступный стандарт. По-настоящему рождением Internet принято считать 1983 год, дата стандартизация… Протокол TCP - протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации.

Протокол IP.

Система адресации в Internet

Адрес станции

Internet самостоятельно осуществляет передачу данных. Различие между физическим пространством Интернет и виртуальным информационным пространством документов проявляется в различных системах адресации. К адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и должен нести некоторую информацию о своем владельце.

С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP-адрес и доменный адрес.

Оба эти адреса могут применяться равноценно. Цифровой адрес удобен для обработки на компьютере, а доменный адрес - для восприятия пользователем.

Цифровой адрес

Адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Два блока определяют адрес сети, а два другие - адрес компьютера внутри этой… Пример. В двоичном коде цифровой адрес записывается следующим образом: 10000000001011010000100110001000.

Доменный адрес

Чтобы абонентам Internet можно было достаточно просто связаться друг с другом, все пространство ее адресов разделяется на области - домены. Возможно… В системе адресов Internet приняты домены, представленные географическими… Географические домены некоторых стран:

УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СЕТЬЮ INTERNET

Электронная почта

Электронные письма могут отправляться сразу по нескольким адресам. Пользователь Internet с помощью электронной почты получает доступ к различным… В качестве стандартного метода передачи почты в Internet используется протокол… Для работы с электронной почтой создано большое количество программ. Их можно объединить под обобщающим названием…

WORLD-WIDE-WEB (Всемирная информационная сеть)

WWW- это аббревиатура от World Wide Web (мировая обширная паутина).

WWW является одной из самых популярных информационных служб Internet. Две основные особенности отличают WWW: использование гипертекста и возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями Internet.

Гипертекст

Внутри гипертекстового документа некоторые фрагменты текста четко выделены. Указание на них с помощью, например, мыши позволяет перейти на другую… Все серверы WWW используют специальный язык HTML (Hypertext Markup Language -… WWW обеспечивает доступ к сети как клиентам, требующим только текстовый режим, так и клиентам, предпочитающим работу в…

Создание страниц WWW.

Так как создание собственного сервера WWW является сложным и дорогостоящим, то многие пользователи сети Internet могут размещать свою информацию на уже существующих серверах.

Основной структурный элемент «Всемирной паутины»— Web-страница - это документ «Всемирной паутины», который содержит текстовую, графическую информацию, а также ссылки на другие документы Internet и является гипертекстовым документом.

Физически Web-страница чаще всего представляет собой файл. Группа Web-страниц образует сайт.

Поиск в информации WWW

По принципу действия различают несколько видов поисковых служб. Наиболее распространены три основных типа: - поисковые каталоги, - рейтинговые системы

Телеконференции Usenet

Система Usenet была разработана для перемещения новостей между компьютерами по всему миру. В дальнейшем она практически полностью интегрировалась в Internet, и теперь Internet обеспечивает распространение всех ее сообщений. Серверы Usenet имеют средства для разделения телеконференций по темам.

Управляют доступом к службе Usenet специальные программы, позволяющие выбирать телеконференции, работать с цепочками сообщений и читать сообщения и ответы на них.

При участии в какой-либо телеконференции любой абонент может направить свое сообщение по интересующей его теме.

После электронной почты Usenet является самой популярной службой глобальной сети Internet.

Telnet

Telnet является одним из фундаментальных видов сервиса Internet Он предоставляет пользователю возможность связаться со своим компьютером, даже находясь за сотни километров от него, просмотреть свою почту, проверить процесс выполнения запущенных задач и, при необходимости, запустить новые, пообщаться с друзьями, работающими в этот момент на компьютере, и еще многое, многое другое.

По существу, Telnet - это протокол, позволяющий использовать вычисли тельные ресурсы удаленного компьютера или же, другими словами, протокол удаленного терминального доступа в сети. Кроме того, так обычно называется программа, позволяющая получить доступ к ресурсам удаленного компьютера по этому протоколу. Зачастую эти понятия объединяются в одно - и, когда идет речь о Telnet, имеется в виду программа telnet, работающая по протоколу TELNET.

Telnet позволяет работать с удаленными компьютерами в режиме текстового терминала. Таким образом, вы набираете команды и видите на своем экране результаты их выполнения, но фактически все команды выполняются на том компьютере, с которым вы установили соединение. По сети передается лишь та информация, которую вы вводите с клавиатуры и, которая отображается у вас на экране. При этом создается впечатление, что вы работаете только с собственным компьютером.

Для того чтобы воспользоваться Telnet, необходимы права доступа на компьютер, с которым вы хотите работать. В большинстве случаев это означает, что вы должны знать соответствующее имя пользователя и его пароль. Другим вариантом может быть то, что вы лично зарегистрированы на этом компьютере в качестве пользователя.

7.5 Internet Relay Chat

Internet Relay Chat - это протокол, позволяющий пользователям общаться друг с другом в реальном времени посредством набора слов на клавиатуре (chat). IRC был написан в 1988 году финским студентом Ярко Ойкариненом и развился в отдельный протокол. С IRC сейчас работают тысячи пользователей Интернет по всему миру. IRC может служить как для развлечения, так и для вполне серьезных дел: помощи и консультации в работе, передачи информации и т.п.

Где-то в это же время появилось и распространилось само понятие «чат». Общение в IRC быстро стало популярным из-за простоты процесса и дружественности среды.

Чат (англ. chat — болтать, болтовня, разговор) — средство обмена сообщениями по компьютерной сети в режиме реального времени, а также программное обеспечение, позволяющее организовывать такое общение. Характерной особенностью является коммуникация именно в реальном времени или близкая к этому, что отличает чат от форумов и других «медленных» средств.

Лекция 8

КОМПЬЮТЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Что такое компьютерный вирус.

2. Разновидности компьютерных вирусов.

3. Антивирусные средства.

4. Защита информации в Internet.

ЧТО ТАКОЕ КОМПЬЮТЕРНЫЙ ВИРУС

Существуют вирусы и менее «злокачественные», вызывающие, например, переустановку даты в компьютере, музыкальные (проигрывающие какую-либо мелодию),… Создание компьютерных вирусов можно квалифицировать с юридической точки зрения… Созданием компьютерных вирусов занимаются квалифицированные программисты, по тем или иным причинам не нашедшие себе…

РАЗНОВИДНОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ

В настоящее время не существует единой системы классификации и именования вирусов (хотя попытка создать стандарт была предпринята в 1991 году). Принято разделять вирусы по поражаемым объектам (файловые вирусы, загрузочные вирусы, скриптовые вирусы, сетевые черви), по поражаемым операционным системам и платформам (DOS, Windows, Unix, Linux, Java и другие), по технологиям используемым вирусом (полиморфные вирусы, стелс-вирусы), по языку на котором написан вирус (ассемблер, высокоуровневый язык программирования, скриптовый язык и др.).

Деление по способу заражения

По способу заражения файловые вирусы (вирусы, внедряющие свой код в исполняемые файлы: командные файлы, программы, драйверы, исходный код программ и др.)разделяют на перезаписывающие, паразитические, вирусы-звенья, вирусы-черви, компаньон-вирусы, а так же вирусы, поражающие исходные тексты программ и компоненты программного обеспечения (VCL, LIB и др.).

Перезаписывающие вирусы

Вирусы данного типа записывают свое тело вместо кода программы, не изменяя названия исполняемого файла, вследствие чего исходная программа перестает запускаться. При запуске программы выполняется код вируса, а не сама программа.

Вирусы-компаньоны

Компаньон-вирусы, как и перезаписывающие вирусы, создают свою копию на месте заражаемой программы, но в отличие от перезаписываемых не уничтожают оригинальный файл, а переименовывают или перемещают его. При запуске программы вначале выполняется код вируса, а затем управление передается оригинальной программе.

Возможно существование и других типов вирусов-компаньонов, использующих иные оригинальные идеи или особенности других операционных систем. Например, PATH-компаньоны, которые размещают свои копии в основном каталоге Windows, используя тот факт, что этот каталог является первым в списке PATH, и файлы для запуска Windows в первую очередь будет искать именно в нем. Данными способом самозапуска пользуются также многие компьютерные черви и троянские программы.

Файловые черви

Файловые черви создают собственные копии с привлекательными для пользователя названиями (например Game.exe, install.exe и др.) в надежде на то, что пользователь их запустит.

Вирусы-звенья

Вирусы-звенья не изменяют код программы, а заставляют операционную систему выполнить собственный код, изменяя адрес местоположения на диске зараженной программы, на собственный адрес. После выполнения кода вируса управление обычно передается вызываемой пользователем программе.

Паразитические вирусы

Паразитические вирусы — это файловые вирусы изменяющие содержимое файла добавляя в него свой код. При этом зараженная программа сохраняет полную или частичную работоспособность. Код может внедряться в начало, середину или конец программы. Код вируса выполняется перед, после или вместе с программой, в зависимости от места внедрения вируса в программу.

Вирусы, поражающие исходный код программ

Вирусы данного типа поражают или исходный код программы, либо её компоненты (OBJ-, LIB-, DCU- файлы) а так же VCL и ActiveX компоненты. После компиляции программы оказываются в неё встроенными. В настоящее время широкого распространения не получили.

Деление по поражаемым объектам

Можно выделить следующие группы:

- программные вирусы;

- загрузочные вирусы;

- макровирусы;

- сетевые вирусы.

Программные вирусы

Самые разрушительные вирусы могут инициировать форматирование жестких дисков. Поскольку форматирование диска – достаточно продолжительный процесс,… Считается, что никакой вирус не в состоянии вывести из строя аппаратное… Программные вирусы поступают на компьютер при запуске непроверенных программ, полученных на внешнем носителе или…

Загрузочные вирусы

Загрузочные вирусы отличаются от программных методом распространения и поражают не программные файлы, а определенные системные области магнитных носителей (гибких и жестких дисков). Кроме того, на включенном компьютере они могут временно располагаться в оперативной памяти.

Обычно заражение происходит при попытке загрузки компьютера с магнитного носителя, системная область которого содержит загрузочный вирус. Далее этот компьютер сам становится источником распространения загрузочного вируса.

Макровирусы

Макровирусы – особая разновидность вирусов, поражающая документы, выполненные в некоторых прикладных программах, имеющих средства для исполнения так называемых макрокоманд. Заражение происходит при открытии файла документа в окне программы, если в ней не отключена возможность исполнения макрокоманд. Как и для других типов вирусов, результат атаки может быть как относительно безобидным, так и разрушительным.

Сетевые вирусы

По компьютерной сети могут распространяться и заражать компьютеры обычные вирусы. Это может происходить, например, при получении заражённых файлов с серверов файловых архивов.

Однако существуют сетевые вирусы, которые используют для своего распространения электронную почту и Всемирную паутину.

"Почтовый" вирус содержится во вложенных в почтовое сообщение файлах. Если получатель сообщения откроет вложенный файл (вирус), то произойдёт заражение компьютера.

ПОЯВЛЕНИЕ ПЕРВЫХ ВИРУСОВ (справка)

Мнений по поводу рождения первого компьютерного вируса очень много. Доподлинно известно только одно: на машине Чарльза Бэббиджа, считающегося изобретателем первого компьютера, вирусов не было, а на Univax 1108 и IBM 360/370 в середине 1970-х годов они уже были.

Несмотря на это, сама идея компьютерных вирусов появилась значительно раньше. Отправной точкой можно считать труды Джона фон Неймана по изучению самовоспроизводящихся математических автоматов. Эти труды стали известны в 1940-х годах. А в 1951 г. знаменитый ученый предложил метод, который демонстрировал возможность создания таких автоматов. Позднее, в 1959 г., журнал "Scientific American" опубликовал статью Л.С. Пенроуза, которая также была посвящена самовоспроизводящимся механическим структурам. В отличие от ранее известных работ, здесь была описана простейшая двумерная модель подобных структур, способных к активации, размножению, мутациям, захвату. Позднее, по следам этой статьи другой ученый - Ф.Ж. Шталь - реализовал модель на практике с помощью машинного кода на IBM 650.

Необходимо отметить, что с самого начала эти исследования были направлены отнюдь не на создание теоретической основы для будущего развития компьютерных вирусов. Наоборот, ученые стремились усовершенствовать мир, сделать его более приспособленным для жизни человека. Ведь именно эти труды легли в основу многих более поздних работ по робототехнике и искусственному интеллекту. И в том, что последующие поколения злоупотребили плодами технического прогресса, нет вины этих замечательных ученых.

В феврале 1980 года студент Дортмундского университета Юрген Краус подготовил дипломную работу по теме «Самовоспроизводящиеся программы», в которой помимо теории приводились так же и листинги строго самовоспроизводящихся программ (которые вирусами на самом деле не являются) для компьютера Siemens.

Все описанные примеры оказали существенное влияние на последующие исследования, первыми известными вирусами являются Virus 1,2,3 и Elk Cloner для ПК Apple II. Оба вируса очень схожи по функциональности и появились независимо друг от друга, с небольшим промежутком во времени в 1981.

Первые вирусы

В 1981 Ричард Скрента написал один из первых загрузочных вирусов для ПЭВМ Apple II — ELK CLONER. Он обнаруживал свое присутствие сообщением,… Другие вирусы для Apple II были созданы студентом Техасского университета Джо… В 1985 Том Нефф начал распространять список «Грязная дюжина — список опасных загружаемых программ», в котором были…

Первые вирусные эпидемии

Первая эпидемия 1987 была вызвана вирусом Brain (также известен как Пакистанский вирус), который был разработан братьями Амджатом и Базитом Алви в… Вторая эпидемия, берущая начало в Лехайском университете (США), разразилась в… Третья вирусная эпидемия разразилась перед самым Новым годом, 30 декабря 1987. Её вызвал вирус, обнаруженный в…

АНТИВИРУСНЫЕ СРЕДСТВА

Первые антивирусные утилиты появились зимой 1984 Анди Хопкинс (Andy Hopkins) написал программы CHK4BOMB и BOMBSQAD. CHK4BOMB позволяла… В начале 1985 Ги Вонг (Gee Wong) написал программу DPROTECT — резидентную… На проблему противостояния вирусам были вынуждены обратить внимание крупные компании — в 1990 году выходит Symantec…

ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В INTERNET

Особенности работы во Всемирной сети

Работая во Всемирной сети, следует помнить о том, что абсолютно все действия фиксируются и протоколируются специальными программными средствами и… Сегодня Internet является не только средством общения и универсальной… Если в ходе коммуникационного процесса данные передаются через открытые системы (а Internet относится именно к…

Понятие о несимметричном шифровании информации

Основной недостаток симметричного процесса заключается в том, что, прежде чем начать обмен информацией, надо выполнить передачу ключа, а для этого… В настоящее время в Internet используют несимметричные криптографические… Ключи устроены так, что сообщение, зашифрованное одной половинкой, можно расшифровать только другой половинкой (не…

Принцип достаточности защиты

Но знание алгоритма еще не означает возможность провести реконструкцию ключа в разумно приемлемые сроки. Количество комбинаций, которое надо проверить при реконструкции закрытого… Разумеется, не всегда реконструкцию закрытого ключа производят методами простого перебора комбинаций. Для этого…

Понятие об электронных сертификатах

Сертификация даты. Сертификация даты выполняется при участии третьей, независимой стороны. Сертификация Web-узлов. Сертифицировать можно не только даты. При заказе… Прежде чем выполнять платежи через Internet или отправлять данные о своей кредитной карте кому-либо, следует проверить…