Презентация по информатике на тему "Программное обеспечение"

Программное обеспечение

• Введение
• Прикладные программы
• Системные программы
• Системы программирования
• Сжатие файлов. Архиваторы
• Компьютерные вирусы и антивирусы

© К.Ю. Поляков, 2007

Программное обеспечение

Тема 1. Введение

© К.Ю. Поляков, 2007

Программное обеспечение

Взаимодействие человека с компьютером

аппаратные средства

( hardware )

программное обеспечение

( software )

Программное обеспечение

• Прикладное ПО – программы, которые пользователь использует для решения своих задач

• текстовые редакторы графические редакторы базы данных …
• текстовые редакторы
• графические редакторы
• базы данных …

• Системное ПО – обеспечивает взаимодействие пользователя и прикладных программ с аппаратными средствами

• операционные системы драйверы утилиты
• операционные системы
• драйверы
• утилиты

• Системы программирования – средства создания новых программ.
• Программы пользователей – пользователи составляют их для своих собственных нужд.

Программное обеспечение

ПРОГРАММИСТЫ

системы программирования

аппаратные средства

( hardware )

системное ПО

прикладное ПО

ПОЛЬЗОВАТЕЛИ

Программное обеспечение

Тема 2. Прикладные программы

© К.Ю. Поляков, 2007

Прикладное ПО

• Текстовые редакторы – программы для редактирования текстовых документов

• Блокнот – файлы *.txt , только текст, без оформления) WordPad – файлы *.doc ( текст + рисунки ) Word – файлы *.doc ( текст + рисунки + таблицы + автофигуры + … )
• Блокнот – файлы *.txt , только текст, без оформления)
• WordPad – файлы *.doc ( текст + рисунки )
• Word – файлы *.doc ( текст + рисунки + таблицы + автофигуры + … )

• Графические редакторы – программы для редактирования изображений

Растровые рисунки:

• Paint – файлы *.bmp ( также *.gif, *.jpg ) Adobe Photoshop – файлы *.psd
• Paint – файлы *.bmp ( также *.gif, *.jpg )
• Adobe Photoshop – файлы *.psd

Векторные рисунки :

• CorelDraw – файлы *.cdr Adobe Illustrator – файлы *.ai
• CorelDraw – файлы *.cdr
• Adobe Illustrator – файлы *.ai

• Редакторы видеофильмов (файлы *.avi , *.mpg , *.wmv )

• Pinnacle Studio Adobe Premier
• Pinnacle Studio
• Adobe Premier

• Издательские системы – для подготовки печатных материалов

• Microsoft Publisher QuarkXPress PageMaker
• Microsoft Publisher
• QuarkXPress
• PageMaker

Прикладное ПО

• Электронные таблицы – программы для выполнения расчетов с табличными данными

• Microsoft Excel – файлы *.xls
• Microsoft Excel – файлы *.xls

• Системы управления базами данных

• Microsoft Access – файлы *.mdb FoxPro Cronix
• Microsoft Access – файлы *.mdb
• FoxPro
• Cronix

• Браузеры – программы для просмотра Web- страниц на экране

• Internet Explorer Mozilla Firefox Opera
• Internet Explorer
• Mozilla Firefox
• Opera

• Почтовые программы – прием и отправка электронной почты

• Microsoft Outlook TheBat
• Microsoft Outlook
• TheBat

• Программы для создания Web- страниц

• Microsoft FrontPage Macromedia Dreamweawer HomeSite
• Microsoft FrontPage
• Macromedia Dreamweawer
• HomeSite

Программное обеспечение

Тема 3. Системные программы

© К.Ю. Поляков, 2007

Операционные системы

Операционная система (ОС) – это комплекс программ, обеспечивающих пользователю и прикладным программам удобный интерфейс (способ обмена информацией) с аппаратными средствами компьютера.

Функции ОС (что она делает):

• обеспечивает обмен данными с внешними устройствами поддерживает файловую систему (работа с файлами и папками):
• обеспечивает обмен данными с внешними устройствами
• поддерживает файловую систему (работа с файлами и папками):

FAT16 – старые ОС ( MS DOS ), раздел диска до 2 Гб

FAT32 – начиная с Windows 95 OSR 2 , раздел до 2 Тб

NTFS – Windows NT/2000/XP/ 2003 , раздел до 2 Тб

● права доступа для пользователей

● квоты на объем каталога

CDFS – файловая система компакт-дисков

• FAT16 – старые ОС ( MS DOS ), раздел диска до 2 Гб FAT32 – начиная с Windows 95 OSR 2 , раздел до 2 Тб NTFS – Windows NT/2000/XP/ 2003 , раздел до 2 Тб ● права доступа для пользователей ● квоты на объем каталога CDFS – файловая система компакт-дисков

• обеспечивает запуск и выполнение остальных программ тестирование компьютера, обработка ошибок распределение ресурсов (процессор, память, внешние устройства)
• обеспечивает запуск и выполнение остальных программ
• тестирование компьютера, обработка ошибок
• распределение ресурсов (процессор, память, внешние устройства)

Состав операционной системы

• загрузчик ОС – это небольшая программа, которая находится в секторе 0 загрузочного диска, ее задача – загрузить в память основную часть (ядро) ОС
• система распределения памяти
• система ввода и вывода ( BIOS = Basic Input and Output System ) , в микросхеме флэш-памяти на материнской плате

• тестирование при запуске чтение и запись на диски обмен данными с клавиатурой, монитором, принтером календарь и часы настройки данного компьютера
• тестирование при запуске
• чтение и запись на диски
• обмен данными с клавиатурой, монитором, принтером
• календарь и часы
• настройки данного компьютера

• командный процессор ( command.com , cmd.exe )

• выполняет команды, введенные с клавиатуры обеспечивает загрузку и выполнение других программ
• выполняет команды, введенные с клавиатуры
• обеспечивает загрузку и выполнение других программ

Состав операционной системы ( II)

• утилиты (ед.ч. утилита , лат. utilitas - польза) – это служебные программы для проверки и настройки компьютера :

• разбивка диска на разделы ( fdisk.exe ) форматирование диска ( format.com ) тестирование диска ( chkdsk.exe ) редактирование реестра ( regedit.exe ) проверка соединения с другими компьютерами ( ping . exe ) сравнение файлов ( fc.exe ) поиск строки в файлах ( find.exe ) …
• разбивка диска на разделы ( fdisk.exe )
• форматирование диска ( format.com )
• тестирование диска ( chkdsk.exe )
• редактирование реестра ( regedit.exe )
• проверка соединения с другими компьютерами ( ping . exe )
• сравнение файлов ( fc.exe )
• поиск строки в файлах ( find.exe )
• …

• драйверы (англ. driver - водитель) – это программы, которые постоянно находятся в памяти и обеспечивают обмен данными с внешними устройствами ( файлы *.sys в Windows NT/2000/XP )

• драйвер видеокарты драйвер звуковой карты драйвер сетевой карты драйвер принтера драйвер сканера …
• драйвер видеокарты
• драйвер звуковой карты
• драйвер сетевой карты
• драйвер принтера
• драйвер сканера
• …

Типы ОС

Однозадачные – в каждый момент выполняется только одна задача (программа), она получает все ресурсы компьютера. Примеры: MS DOS, DR DOS, PC DOS

Многозадачные – может одновременно выполняться несколько задач

• невытесняющая многозадачность: программы сами передают управление друг другу

• Windows 3.1, Windows 3.11
• Windows 3.1, Windows 3.11

• вытесняющая многозадачность: ОС распределяет кванты времени процессора между задачами

• Windows 95/98/Me Windows NT/2000/XP/2003/Vista UNIX – надежная сетевая ОС для поддержки узлов Интернета Linux – бесплатная UNIX - подобная ОС QNX – ОС реального времени
• Windows 95/98/Me
• Windows NT/2000/XP/2003/Vista
• UNIX – надежная сетевая ОС для поддержки узлов Интернета
• Linux – бесплатная UNIX - подобная ОС
• QNX – ОС реального времени

Типы ОС

Однопользовательские – в каждый момент с компьютером работает один пользователь, он получает все ресурсы компьютера.

Многопользовательские – с мощным компьютером одновременно работают несколько пользователей. терминал = монитор + клавиатура

терминал

терминал

терминал

терминал

Утилиты, не входящие в ОС

• антивирусные программы

• AVP ( Antiviral Tookit Pro ) Е. Касперский DrWeb , И. Данилов Norton Antivirus, McAfee, NOD32
• AVP ( Antiviral Tookit Pro ) Е. Касперский
• DrWeb , И. Данилов
• Norton Antivirus, McAfee, NOD32

• архиваторы – программы для упаковки файлов

• WinRAR ( Е. Рошал) – архивы *.rar, *.zip WinZIP – архивы *.zip
• WinRAR ( Е. Рошал) – архивы *.rar, *.zip
• WinZIP – архивы *.zip

• информация о системе ( Everest )
• сканирование ( MiraScan , в комплекте со сканером)
• программы для записи CD и DVD ( Nero )

Программное обеспечение

Тема 4. Системы программирования (инструментальные средства)

© К.Ю. Поляков, 2007

Системы программирования

Системы программирования (или инструментальные средства) – это ПО, предназначенное для разработки и отладки новых программ.

Проблема:

• компьютеры понимают только язык кодов (последовательность нулей и единиц) для человека удобнее давать задания на естественном языке (русском, английском)
• компьютеры понимают только язык кодов (последовательность нулей и единиц)
• для человека удобнее давать задания на естественном языке (русском, английском)

Компромисс: программы составляются на языках программирования и затем переводятся в коды с помощью специальных программ

Языки программирования

Всего более 600, широко используется примерно 20.

Машинно-ориентированные языки:

• машинные коды: 09 FE AC 3F ассемблеры: символическая запись машинных команд: mov AX, BX макросассемблеры: одна команда языка заменяет несколько машинных команд
• машинные коды: 09 FE AC 3F
• ассемблеры: символическая запись машинных команд: mov AX, BX
• макросассемблеры: одна команда языка заменяет несколько машинных команд

Языки высокого уровня (алгоритмические):

• для обучения : Бейсик (1965) , Паскаль (1970) , Лого, Рапира профессиональные: Си (1972) , Паскаль ( Delphi ) , Фортран (1957) , Visual Basic для задач искусственного интеллекта : ЛИСП, Пролог для параллельных вычислений : Ада для программирования в Интернете : JavaScript, Java, PHP, Perl, ASP, …
• для обучения : Бейсик (1965) , Паскаль (1970) , Лого, Рапира
• профессиональные: Си (1972) , Паскаль ( Delphi ) , Фортран (1957) , Visual Basic
• для задач искусственного интеллекта : ЛИСП, Пролог
• для параллельных вычислений : Ада
• для программирования в Интернете : JavaScript, Java, PHP, Perl, ASP, …

Трансляторы

Транслятор – это программа, которая переводит текст других программ в машинные коды.

program qq;

var x: integer;

begin

x := 1;

writeln(' Привет! X = ', x);

end;

10110100 1

транслятор

Типы трансляторов:

• интерпретаторы – переводят в коды 1 строчку программы и сразу ее выполняют компиляторы – переводят в коды сразу всю программу и создают независимый исполняемый файл ( *.exe )
• интерпретаторы – переводят в коды 1 строчку программы и сразу ее выполняют
• компиляторы – переводят в коды сразу всю программу и создают независимый исполняемый файл ( *.exe )

Компоновщик

Компоновщик (редактор связей, Linker ) – это программа, которая объединяет части одной программы и библиотечные функции в один исполняемый файл.

исходные файлы

объектные файлы

qq.cpp

qq.obj

исполняемый файл

qq2.cpp

qq 2 .obj

qq.exe

транслятор

компоновщик

библиотеки функций

Другие программы

Отладчик (англ. debugger ) – это программа, которая облегчает поиск ошибок в других программах (их отладку). Возможности :

• пошаговое выполнение "выполнить до курсора" просмотр и изменение значений переменных точки останова (англ. breakpoints )
• пошаговое выполнение
• "выполнить до курсора"
• просмотр и изменение значений переменных
• точки останова (англ. breakpoints )

Профайлер (англ. profiler ) – это программа, которая определяет, сколько времени занимает выполнение каждой процедуры (и каждой команды) в программе в процентах от общего времени работы.

Цель : определить, какие части программы "тормозят" ее (англ. bottleneck – бутылочное горлышко), именно их и надо оптимизировать.

• Цель : определить, какие части программы "тормозят" ее (англ. bottleneck – бутылочное горлышко), именно их и надо оптимизировать.

Интегрированная среда разработки

Интегрированная среда разработки (англ. IDE = Integrated Development Environment ) – это комплекс программ, который включает

• редактор текста программ транслятор компоновщик отладчик профайлер
• редактор текста программ
• транслятор
• компоновщик
• отладчик
• профайлер

Примеры: Turbo Pascal Borland C Microsoft Visual C ++

Среда быстрой разработки

Среда быстрой разработки программ (англ. RAD = Rapid Application Development )

• интерфейс строится с помощью мыши часть кода создается автоматически
• интерфейс строится с помощью мыши
• часть кода создается автоматически

Примеры: Delphi, Borland C++ Builder, Visual Basic…

Программное обеспечение

Тема 5. Сжатие файлов. Архиваторы

© К.Ю. Поляков, 2007

Сжатие файлов

Сжатие файлов – это уменьшение их размера.

Цели сжатия:

• уменьшить место, которое занимают файлы на диске создать резервную копию данных (на CD, DVD) уменьшить объем данных, которые передаются через Интернет объединить группу файлов в один архив зашифровать данные с паролем
• уменьшить место, которое занимают файлы на диске
• создать резервную копию данных (на CD, DVD)
• уменьшить объем данных, которые передаются через Интернет
• объединить группу файлов в один архив
• зашифровать данные с паролем

Типы сжатия:

• без потерь: сжатый файл можно восстановить в исходном виде, зная алгоритм сжатия
• без потерь: сжатый файл можно восстановить в исходном виде, зная алгоритм сжатия

• тексты программы данные
• тексты программы данные
• тексты
• программы
• данные

• с потерями : при сжатии часть информации безвозвратно теряется
• с потерями : при сжатии часть информации безвозвратно теряется

• фотографии звук видео
• фотографии звук видео
• фотографии
• звук
• видео

Почему файлы можно сжать?

Алгоритм RLE ( англ. Run Length Encoding, кодирование цепочек одинаковых символов, используется для рисунков *.bmp )

Файл qq.txt

400 байт

A

A

…

A

B

B

…

B

200

200

Файл qq.rle ( сжатый )

сжатие в 100 раз!

4 байта

A

200

B

200

?

Сжатие с потерями или без ?

Сжатие возможно, если в данных есть повторяющиеся символы или цепочки символов, сжатие "устраняет" эту избыточность .

Почему файлы можно сжать?

Общий подход:

• найти в данных повторяющиеся цепочки символов обозначить их короткими кодами (битовыми, часто разной длины) в начало сжатого файла записать словарь
• найти в данных повторяющиеся цепочки символов
• обозначить их короткими кодами (битовыми, часто разной длины)
• в начало сжатого файла записать словарь

Эффективные алгоритмы:

• алгоритм Хаффмана алгоритм LZW ( Лемпела-Зива - Велча) алгоритм PPM ( WinRAR)
• алгоритм Хаффмана
• алгоритм LZW ( Лемпела-Зива - Велча)
• алгоритм PPM ( WinRAR)

Сжимаются

хорошо

плохо

• тексты ( * .txt )
• документы ( * .doc , * .xls )
• несжатые рисунки ( * .bmp )
• несжатый звук ( * .wav )
• несжатое видео ( * .avi )

• случайные данные
• программы ( * .exe )
• сжатые рисунки ( * .gif, *.jpg, *.png, *.tif, … )
• сжатый звук ( * .mp3, *.wma )
• сжатое видео ( * .mpg, *.wmv )

Специальные типы архивов

SFX- архив (англ. SelF eXtracting - самораспаковывающийся ) – это файл с расширением *.exe , который содержит сжатые данные и программу распаковки (около 15 Кб).

Многотомный архив – это архив, разбитый на несколько частей.

Цели:

• перенос через дискеты удобство скачивания через Интернет
• перенос через дискеты
• удобство скачивания через Интернет

WinRAR :

• abc.rar, abc.r00, abc.r01, …. многотомный SFX- архив : abc.exe, abc.r00, abc.r01, ….
• abc.rar, abc.r00, abc.r01, ….
• многотомный SFX- архив : abc.exe, abc.r00, abc.r01, ….

Архиватор WinRAR ( Е. Рошал )

Запуск: Пуск – WinRAR

распаковать архив

сжать выделенные файлы

выйти из папки

двойной щелчок ЛКМ: войти в архив

изменить пароль

сменить диск

Архиватор WinRAR: упаковка

ЛКМ

имя архива

пароль

тип архива

SFX

многотомные архивы

Архиватор WinRAR: распаковка

ЛКМ

куда распаковать?

выбрать папку

Архиватор WinRAR в Проводнике

Распаковка

Упаковка

ПКМ

ПКМ

Программное обеспечение

Тема 6. Компьютерные вирусы и антивирусы

© К.Ю. Поляков, 2007

Что такое вирус?

Компьютерный вирус – это программа, которая при запуске способна распространяться без участия человека.

Вредные действия :

• звуковые и зрительные эффекты имитация сбоев ОС и аппаратуры перезагрузка компьютера разрушение файловой системы уничтожение информации передача секретных данных через Интернет массовые атаки на сайты Интернет
• звуковые и зрительные эффекты
• имитация сбоев ОС и аппаратуры
• перезагрузка компьютера
• разрушение файловой системы
• уничтожение информации
• передача секретных данных через Интернет
• массовые атаки на сайты Интернет

Признаки :

• замедление работы компьютера перезагрузка или зависание компьютера неправильная работа ОС или прикладных программ изменение длины файлов появление новых файлов уменьшение объема оперативной памяти
• замедление работы компьютера
• перезагрузка или зависание компьютера
• неправильная работа ОС или прикладных программ
• изменение длины файлов
• появление новых файлов
• уменьшение объема оперативной памяти

Что заражают вирусы?

Для того, чтобы вирус смог выполнить какие-то действия, он должен оказаться в памяти в виде программного кода и получить управление.

Вирусы

не заражают

заражают

• текст ( * .txt )
• рисунки ( * .gif, *.jpg, *.png, *.tif, … )
• звук ( * .wav, * .mp3, *.wma )
• видео ( * .avi, * .mpg, *.wmv )
• любые данные (без программного кода)

• программы ( * . exe )
• драйверы ( * . sys )
• библиотеки ( * . dll )
• документы с макросами (* .doc, *.xls, *.mdb )
• загрузочные сектора дисков и дискет

Способы заражения

• Запустить зараженный файл. Загрузить компьютер с зараженной дискеты или диска. Открыть зараженный документ Word или Excel. Открыть сообщение e-mail с вирусом. Открыть Web- страницу с активным содержимым ( ActiveX )
• Запустить зараженный файл.
• Загрузить компьютер с зараженной дискеты или диска.
• Открыть зараженный документ Word или Excel.
• Открыть сообщение e-mail с вирусом.
• Открыть Web- страницу с активным содержимым ( ActiveX )

Типы вирусов

• Файловые – заражают файлы *.exe, *.sys, *.dll .
• Загрузочные ( бутовые, от англ. boot – загрузка ) – заражают загрузочные сектора дисков и дискет.
• Макровирусы – заражают документы с макросами ( *.doc, *.xls, *.mdb )
• Полиморфные – при каждом новом заражении немного меняют свой код.
• Сетевые вирусы – распространяются через компьютерные сети

• черви – распространяются через электронную почту "троянские кони" (" троянцы" ) – программы, позволяющие получать удаленное управление компьютером через Интернет, в т.ч. передавать пароли, организовывать массовые атаки на сайты ( DOS- атаки, англ. Denial Of Service – отказ в обслуживании)
• черви – распространяются через электронную почту
• "троянские кони" (" троянцы" ) – программы, позволяющие получать удаленное управление компьютером через Интернет, в т.ч. передавать пароли, организовывать массовые атаки на сайты ( DOS- атаки, англ. Denial Of Service – отказ в обслуживании)

Антивирусные программы

• AVP (Antiviral Toolkit Pro) – Е. Касперский
• DrWeb – И. Данилов
• Norton Antivirus, McAfee, NOD32

Типы антивирусов

• доктора (сканеры) – умеют находить и лечить известные им вирусы в памяти и на диске (используют базы данных) мониторы – перехватывают действия, характерные для вирусов и блокируют их
• доктора (сканеры) – умеют находить и лечить известные им вирусы в памяти и на диске (используют базы данных)
• мониторы – перехватывают действия, характерные для вирусов и блокируют их

• форматирование диска прямая запись на диск замена системных файлов …
• форматирование диска прямая запись на диск замена системных файлов …
• форматирование диска
• прямая запись на диск
• замена системных файлов
• …

Антивирус DrWeb ( сканер)

Запуск: Пуск – Сканер DrWeb

настройки

выбрать, что проверяем (ЛКМ)

старт

результаты

Антивирус DrWeb

Проводник: запуск DrWeb через контекстное меню

ПКМ

Профилактика

• использовать антивирус-монитор, особенно при работе в Интернете
• при работе в Интернете включать брандмауэр (англ. firewall ) – эта программа запрещает обмен по некоторым каналам связи, которые используют вирусы
• проверять с помощью антивируса-доктора все новые программы и файлы, дискеты
• не открывать сообщения e-mail с неизвестных адресов, особенно файлы-приложения
• делать резервные копии важных данных на CD и DVD (раз в месяц? в неделю?)
• иметь загрузочный диск с антивирусом

Если компьютер заражен…

• Отключить компьютер от сети.
• Запустить антивирус. Если не помогает, то…
• выключить компьютер и загрузить его с загрузочного диска (дискеты, CD, DVD ) . Запустить антивирус. Если не помогает, то…
• удалить Windows и установить ее заново. Если не помогает, то…
• отформатировать винчестер ( format.com ). Если сделать это не удается, то могла быть испорчена таблица разделов диска. Тогда …
• создать заново таблицу разделов ( fdisk.exe ). Если не удается (винчестер не обнаружен), то…
• можно нести компьютер в ремонт.

Конец фильма