Понятие операционной системы, ее основные функции. Виды операционных систем
содержание
- Понятие операционной системы, ее основные функции. Виды операционных систем
Операционная система – комплекс программ, которые обеспечивают управление компьютером, планирование эффективного его использования ее ресурсов и решение задач по заданию пользователей. Эту систему можно рассматривать как программное продолжение и расширение аппаратуры ПК.
Система программирования – совокупность программных средств, обеспечивающих автоматизацию разработки и отладки программ.
Для выполнения любой программы на компьютере необходимы, по меньшей мере, два ресурса: оперативная память для хранения команд и данных и МП для выполнения команд программы. Указанные ресурсы могут быть предоставлены программе программистом, если он вручную разместит команды и данные в ОП и введет в машину информацию для запуска МП. Однако такой способ не приемлем для больших программ, т.к. является весьма трудоемким и медленным. Операционная система компьютера призвана освободить программиста от кропотливой работы, связанной с распределением ресурсов компьютера, управление его аппаратурой и организацией выполнения программ. Она может обеспечивать работу (функционирование) компьютера в одном из трех режимов: однопрограммный, многопрограммный (мультипрограммный) и многозадачном.
Однопрограммный режим. В этом режиме все ресурсы компьютера представляются лишь одной программе, которая выполняет обработку данных.
Многопрограммный режим. При функционировании компьютера в многопрограммном режиме несколько независимых друг от друга программ выполняют обработку данных одновременно. При этом программы делят ресурсы между собой. Основой мультипрограммного режима является совмещение во времени работы МП и выполнение манипуляций периферийными устройствами. Достоинство мультипрограммного режима по сравнению с однопрограммным режимом – более эффективное использование ресурсов. В оперативной памяти компьютера находится одновременно несколько программ, но в любой момент времени МП выполняет только одну.
Многозадачный режим. В ряде случаев необходимо, чтобы выполнение нескольких программ было скоординированным и подчиненным достижению одной общей цели. Для этого в ОС должны быть средства, позволяющие задачам взаимодействовать друг с другом. Операционная система, в которой реализованы указанные средства, обеспечивает функционирование в многозадачном режиме.
Назначение операционной системы. Основная цель ОС, обеспечивающей работу компьютера в любом из описанных режимов, - динамическое распределение ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов. Ресурсом является всякий объект, который может распределяться операционной системой между вычислительными процессами в компьютере. Различают аппаратурные и программные ресурсы. К аппаратурным относятся микропроцессор, оперативная память и периферийные устройства; к программным ресурсам – доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными. Операционная система является посредником между компьютером и пользователем, осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение.
Состав и функции ОС сильно зависят от режима работы ПК, а также от состава м конфигурации аппаратных средств. Наиболее мощные ОС используются в мультипроцессорных диалоговых вычислительных комплексах и компьютерных сетях.
Программные модули хранятся, как правило, на магнитных дисках и в меру необходимости передаются в оперативную память для выполнения. Однако некоторая часть ОС, которую называют ядром ОС, после включения компьютера и инициализации системы постоянно находится в оперативной памяти. Сами эти программы получили название резидентных программ. В оперативной памяти кроме области ядра выделяется транзитная область, в которую в меру необходимости загружаются другие, так называемые транзитные программы ОС. Соответственно все команды ОС обычно подразделяются на резидентные и транзитные.[2]
Любая ОС должна обеспечивать решение двух главных задач:
поддержка работы компьютерных программ и обеспечение их взаимодействия с аппаратурой; предоставление пользователю возможности общего управления ЭВМ.
В рамках первой задачи ОС обеспечивает взаимодействие программ с внешними устройствами и друг с другом: распределение оперативной памяти между программами, управление устройствами, обработка ошибок и т.д. Цель управления ресурсами заключается в том, чтобы добиться эффективного их использования, а также освободить пользователя от необходимости управлять ими самостоятельно. Вторая задача решается с помощью средств ОС, позволяющих, например, просматривать файлы и каталоги на экране дисплея, запускать программы на исполнение, устанавливать режимы работы дисплея, принтера и т.д.
В современных ЭВМ используются ОС с разной архитектурой и возможностями, требующие различных аппаратных ресурсов и предоставляющих пользователям далеко не одинаковый уровень сервиса при практической работе.
Скорость работы программ и выполнения операций с файлами зависит от количества информации, обрабатываемой ОС в единицу времени. Чем больше этот объем, тем быстрее выполняются операции. Различают 16-, 32-, 64-разрядные ОС и т.д.
В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач (процессов) выделяют однозадачные и многозадачные операционные системы.
В однозадачной ОС в любой момент времени может выполняться (быть активной) только одна прикладная программа, которой представляются все ресурсы ЭВМ. В то же время, некоторые однозадачные ОС позволяют выполнять параллельно (в фоновом режиме) одну или несколько вспомогательных (резидентных) программ. Резидентные программы после запуска остаются в оперативной памяти и обычно обрабатывают операции ввода-вывода, следя за конкретными событиями, не мешая активной задаче.
В многозадачной ОС могут одновременно выполняться несколько независимых друг от друга задач (процессов, программ). Многозадачность основана на принципе квантования времени. Эффект одновременной работы достигается разделением процессорного времени и других ресурсов между несколькими вычислительными процессами. Операционная система выстраивает очередь из поступающих заданий, выделяет квант времени для доступа к центральному процессору каждому заданию согласно очереди.
Выполнив первое задание, операционная система отсылает его в конец очереди и переходит ко второму и т. д. Достоинство этого режима, по сравнению с однозадачным, заключается в более эффективном использовании аппаратуры и повышении ее пропускной способности. Многозадачные ОС в этом смысле предпочтительнее, но вместе с тем они и более сложные, поскольку появляется необходимость реализации механизма управления заданиями.
Многозадачные ОС при выполнении программ используют кооперативную или приоритетную многозадачность. При кооперативной многозадачности все приложения делят процессорное время, периодически опрашивая друг друга. Каждое приложение получает фактически столько процессорного времени и аппаратных ресурсов, сколько оно считает нужным.
При этом вполне возможны ситуации, когда приложение заняло ресурс, и при этом в ее работе возникла ошибка (программа «зависла»). На запросы других программ (в том числе самой ОС) она не реагирует, и чаще всего это приводит к необходимости перезагрузки компьютера (с потерей всей несохраненной информации).
В режиме приоритетной многозадачности каждому приложению отводится строго определенное количество времени, и оно не имеет возможности монопольного использования аппаратуры. В этом режиме при зависании программы ОС может выгрузить ее из памяти, не нарушая работы других. Такие ОС являются более стабильными, но не все программы могут работать в них.
В зависимости от количества одновременно работающего числа пользователей различают одно- и многопользовательские ОС.
Однопользовательская операционная система позволяет работать на компьютере в определенный момент времени только одному пользователю, в то время как многопользовательская позволяет запускать на одном ПК несколько задач различным пользователям одновременно.[4]
- Программы архивирования информации
Программы-упаковщики (архиваторы) позволяют за счет применения специальных методов «упаковки» данных сжимать информацию на дисках, то есть создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Архивирование используют при хранении резервных копий на дискетах или жестких дисках, а также при создании дистрибутивов программных продуктов, чтобы сэкономить емкость носителя - компакт-диска или дискет. Следует отметить, что различные упаковщики не совместимы друг с другом - архивный файл, созданный одним упаковщиком, чаще всего нельзя прочесть другим.
Поэтому большинство грамотных пользователей держат в системе несколько основных программ архиваторов. Наибольшее распространение получили такие программы, как ZIP, ARJ, RAR, LHA и некоторые другие.
Основными характеристиками архиватора являются:
- степень сжатия информации (отношение размера исходного файла к размеру упакованного файла);
- скорость работы;
- качество сервиса (набор функций и удобство работы с ними).
Для архивного хранения информации применяются только алгоритмы, производящие сжатие без потерь, то есть допускающие восстановление исходной информации «байт в байт». Существует несколько основных методов упаковки информации - по алгоритмам Running, LZW и Huffman.
Большинство архиваторов могут работать в трех режимах: оконном (полноэкранном), консольном (режиме командной строки) и фоновом.
В оконном режиме программа выполняется в отдельном окне с собственным интерфейсом. Версии, разработанные под MS DOS, могут выполнятся в полноэкранном режиме.
В режиме командной строки программе в виде параметров передаются основные условия процесса архивирования: вид операции, имена исходных файлов, имя и место расположения архивного файла и др.
В фоновом режиме программа архивации вызывается любой другой прикладной программой (например, файловым менеджером), выполняет указанные действия и передает ей результат незаметно для пользователя.
Большинство архиваторов имеют однотипный набор команд и близкие параметры сжатия.
Архиватор ARJ работает в режиме командной строки; он обеспечивает сжатие приблизительно в 60-70% для текстовых и 20-30% для исполняемых файлов (программ). Основные его возможности: добавление и извлечение файлов из архива, архивирование с паролем, создание многотомных архивов и др.
Архиватор RAR (WinRAR) был создан как универсальное средство сжатия файлов, содержащих самую различную информацию; он объединяет достоинства и удобства программ обоих классов - архиватора командной строки и полноэкранной оболочки для просмотра архивами и разнообразных операций с ними. В некоторых случаях RAR не может быть заменен ни одним из других архиваторов, а логичный и простой интерфейс делает его удобным средством для работы с архивами и файлами.
По своим техническим характеристикам RAR не уступает другим наиболее популярным архиваторам, а по некоторым показателям и превосходит их. Применяемый метод сжатия обычно существенно не влияет на результат.
Дополнительные возможности программы RAR:
- разбиение архива на части (volumes) для переноса на дискеты;
- создание самораспаковывающихся архивных томов (SFX);
- создание непрерывных (solid) архивов с более высокой степенью сжатия;
- защита информации паролем;
- защита архивов от модификации;
- восстановление структуры поврежденных архивов;
- добавление комментариев ко всему архиву и к отдельным файлам.
Пожалуй, самый популярный из нынешних архиваторов - WinZip - эта программа предназначена для архивации файлов и их извлечения из архивов. Интерфейс WinZip версии 8.0 напоминает интерфейс Windows Explorer (включая кнопки панели управления). Как и Explorer, WinZip при создании или обновлении архивов автоматически сохраняет информацию о папках и подпапках.
В версии 8.0 появилась новая опция View as Web Page и опция Zip and E-Mail, позволяющая заархивировать документ и вложить его в электронное письмо, не покидая окна проводника Windows Explorer. Чтобы воспользоваться этой возможностью, достаточно щелкнуть правой кнопкой мыши на имени файла и выбрать пункт Zip and E-Mail из всплывающего меню. При этом WinZip создаст Zip-файл и поместит в новое сообщение электронной почты. Zip-файл будет автоматически удален сразу после того, как почтовая программа перестает в нем нуждаться.
Программа WinZip Self-Extractor Personal Edition поддерживает создание самораспаковывающихся архивов. Они необходимы для передачи упакованной информации получателю, у которого может не оказаться нужной программы распаковки.
Так же, как и в Windows Explorer, в WinZip при щелчке правой кнопкой мыши на файле в списке архива появляется контекстное меню, включающее действия, которые можно проделать с этим конкретным типом файла (например, Open, Print или New). Если удерживать во время щелчка нажатой клавишу Shift, в меню появляется дополнительный пункт Open With..., что дает возможность сразу же выбрать нужное приложение для открытия файлов. WinZip теперь, как и Windows Explorer, осуществляет операции с директориями и поддиректориями (папками и подпапками). Программа сохраняет всю информацию о путях файлов так же, как это делает Explorer при выполнении операций копирования и вставки.
Когда курсор мыши указывает на Zip-файл, программа выводит подсказку, в которой содержится информация о том, сколько файлов имеется в архиве; появляется и комментарий к архиву, если он есть. Когда открывается Zip-файл, содержащий комментарии, WinZip выводит новую иконку в строке состояния. Щелкнув на этой иконке, можно просмотреть и отредактировать комментарий.[3]
- основы защиты информации. защита информации в компьютерных сетях
В связи с все возрастающей ролью информации в жизни общества вопросы информационной безопасности занимают особое место и требуют к себе все большего внимания. Первичным является понятие информационной безопасности - это защищенность информации и поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, чреватых нанесением ущерба владельцам или пользователям информации.
Безопасность данных - такое состояние хранимых, обрабатываемых и принимаемых данных, при которых невозможно их случайное или преднамеренное получение, изменение или уничтожение.
Защита данных - совокупность целенаправленных действий и мероприятий по обеспечению безопасности данных. Таким образом, защита данных есть процесс обеспечения безопасности данных, а безопасность - состояние данных, конечный результат процесса защиты. Защита данных осуществляется с использованием методов (способов) защиты.
Метод (способ) защиты данных - совокупность приемов и операций, реализующих функции защиты данных. Примерами их могут служить, например, методы шифрования и паролирования.
На основе методов защиты создаются средства защиты (например, устройства шифрации/дешифрации, программы анализа пароля, датчики охранной сигнализации и т.д.).
Механизм защиты - совокупность средств защиты, функционирующих совместно для выполнения определенной задачи по защите данных (криптографические протоколы, механизмы защиты операционных систем и т.д.). Система обеспечения безопасности данных (СОБД) - совокупность средств и механизмов защиты данных.
Информационная безопасность и её составляющие
Гарантами национальной безопасности РФ являются: Президент РФ, а также законодательные и иные правовые акты РФ, регулирующие правовые отношения в сфере информационной безопасности (ИБ) и защиты государственной тайны.
Угрозами информационной войны для РФ являются: значительная протяженность территории и открытость границ.
Концепция системы защиты от информационного оружия должна включать в себя:
- механизмы защиты пользователей от различных типов и уровней угроз для национальной информационной инфраструктуры;
- процедуры оценки уровня и особенностей атаки против национальной инфраструктуры в целом и отдельных пользователей;
- признаки, сигнализирующие о возможном нападении.
Основные угрозы безопасности данных
Для того чтобы сформулировать главную цель защиты данных, необходимо определить потенциально существующие возможности нарушения безопасности хранимых, обрабатываемых и передаваемых данных. Знание возможных угроз, а также уязвимых мест защиты, которые эти угрозы обычно используют, необходимо для того, чтобы выбирать наиболее экономичные средства обеспечения информационной безопасности.
Под угрозой безопасности данных будем понимать потенциально существующую возможность случайного или преднамеренного действия или бездействия, в результате которого может быть нарушена безопасность данных. Несанкционированный доступ к данным (НСД) - злоумышленное или случайное действие, нарушающее технологическую схему обработки данных и ведущее к получению, модификации или уничтожению данных. НСД может быть пассивным (чтение, копирование) и активным (модификация, уничтожение).
Воздействия, в результате которых может быть нарушена безопасность данных, включают в себя:
- случайные воздействия природной среды (ураган, пожар и т.п.);
- целенаправленные воздействия нарушителя
(шпионаж, разрушение компонентов ин
формационной системы, использование прямых каналов утечки данных); - внутренние возмущающие факторы (отказы
аппаратуры, ошибки в математическом и
программном обеспечении, недостаточная подготовка персонала и т.д.).
Под каналом утечки данных будем понимать потенциальную возможность нарушителю получить доступ к НСД, которая обусловлена архитектурой, технологической схемой функционирования информационной системы, а также существующей организацией работы с данными. Все каналы утечки данных можно разделить на косвенные и прямые.
Косвенными называются такие каналы утечки, использование которых для НСД не требует непосредственного доступа к техническим устройствам информационной системы. Они возникают, например, вследствие недостаточной изоляции помещений, просчетов в организации работы с данными и предоставляют нарушителю возможность применения подслушивающих устройств, дистанционного фотографирования, перехвата электромагнитных излучений, хищения носителей данных и отходов и т.п.).
Прямые каналы утечки данных требуют непосредственного доступа к техническим средствам информационной системы и данным. Наличие прямых каналов утечки обусловлено недостатками технических и программных средств защиты, ОС, СУБД, математического и программного обеспечения. Прямые каналы утечки данных позволяют нарушителю подключиться к аппаратуре информационной системы, получить доступ к данным и выполнить действия по анализу, модификации и уничтожению данных.
Технические каналы утечки информации классифицируются по физической природе носителя. С учетом физической природы путей переноса информации каналы утечки данных можно классифицировать на следующие группы:
- визуально-оптические - источником информации здесь служит, как правило, непосредственное или удаленное наблюдение (в том числе и телевизионное);
- акустические - источником информации здесь служат речь и шумы, средой распространения звука являются воздух, земля, вода, строительные конструкции (кирпич, железобетон, металлическая арматура и др.);
- электромагнитные (включая магнитные и электрические) - источником информацииздесь служат различные провода и кабели связи, создающие вокруг себя магнитное и электрическое поле, информацию с которых можно перехватить путем наводок на другие провода и элементы аппаратуры в ближней зоне их расположения;
- материально-вещественные (бумага, фото, магнитные носители и т.д.).
Основные методы и средства защиты данных
На первом этапе развития концепций обеспечения безопасности данных преимущество отдавалось программным средствам защиты. Когда практика показала, что для обеспечения безопасности данных этого недостаточно, интенсивное развитие получили всевозможные устройства и системы. Постепенно, по мере формирования системного подхода к проблеме обеспечения безопасности данных, возникла необходимость комплексного применения методов защиты и созданных на их основе средств и механизмов защиты. Обычно на предприятиях в зависимости от объема хранимых, передаваемых и обрабатываемых конфиденциальных данных за информационную безопасность отвечают отдельные специалисты или целые отделы.
Рассмотрим кратко основные методы защиты данных. Классификация методов и средств защиты данных представлена на рис. 1.
Рис. 1. Классификация методов и средств защиты данных
Управление представляет собой регулирование использования всех ресурсов системы в рамках установленного технологического цикла обработки и передачи данных, где в качестве ресурсов рассматриваются технические средства, ОС, программы, БД, элементы данных и т.п.
Препятствия физически преграждают нарушителю путь к защищаемым данным.
Маскировка представляет собой метод защиты данных путем их криптографического закрытия.
Регламентация как метод защиты заключается в разработке и реализации в процессе функционирования информационной системы комплексов мероприятий, создающих такие условия технологического цикла обработки данных, при которых минимизируется риск НСД к данным. Регламентация охватывает как структурное построение информационной системы, так и технологию обработки данных, организацию работы пользователей и персонала.
Побуждение состоит в создании такой обстановки и условий, при которых правила обращения с защищенными данными регулируются моральными и нравственными нормами.
Принуждение включает угрозу материальной, административной и уголовной ответственности за нарушение правил обращения с защищенными данными.
Отдельную группу формальных средств защиты составляют криптографические средства, которые могут быть реализованы в виде программных, аппаратных и программно-аппаратных средств защиты. Криптография связана с шифрованием и расшифровыванием конфиденциальных данных в каналах коммуникаций. Она также применяется для того, чтобы исключить возможность искажения информации или подтвердить ее происхождение. Криптографические преобразования призваны для достижения двух целей по защите информации. Во-первых, они обеспечивают недоступность ее для лиц, не имеющих ключа и, во-вторых, поддерживают с требуемой надежностью обнаружение несанкционированных искажений.
Криптографические преобразования: шифрование и кодирование. Шифрование возможно осуществить с помощью нескольких методов. Шифрование заменой (подстановка) - символы шифруемого текста заменяются другими символами (А-м, Б-л и т. д.); Шифрование методом перестановки (например, Стул можно зашифровать Тсул), шифрование с использованием ключей: если для шифрования и расшифровывания используется один ключ, то такой криптографический процесс называется симметричным. Недостаток этого процесса в том, что для передачи ключа надо использовать связь, а она должна тоже быть защищенной. Т. е. проблема повторяется. Поэтому в Интернет используют несимметричные криптографические системы, основанные на использовании не одного, а двух ключей, один открытый (Public-публичный), а другой закрытый (private-личный). Например, фирма отправляет клиенту квитанцию о том, что заказ принят к исполнению, она закодирует ее своим закрытым ключом, а клиент прочитает ее, воспользовавшись имеющимся у него публичным ключом данной фирмы.
Кодирование бывает двух типов: Смысловое по специальным таблицам и Символьное – по кодовым алфавитам.
Таким образом:
- Показателями безопасности информации являются время, в течение которого обеспечивается определенный уровень безопасности.
- Основные виды защищаемой информации по содержанию: секретная и несекретная.
Мероприятия по защите информации от компьютерных вирусов
- Предотвращение доступа к компьютеру посторонних лиц. Бывает, что заражение вирусом происходит, когда на компьютер пустили поработать какого-то человека, который принес свои дискеты со своими программами, оказавшимися зараженными.
- Использование только надежного лицензионного программного обеспечения. Не следует без разбора копировать на свой компьютер понравившиеся или нелицензионные программы. В особенности это касается компьютерных игр, именно с ними компьютерные вирусы и передаются чаще всего.
- Отслеживание любых изменений в работе компьютера для возможно более быстрого обнаружения компьютерного вируса. К таким изменениям относятся: нарушения работы программ, которые раньше работали нормально, появление каких-либо посторонних сообщений на экране и т.п. Чем раньше удастся обнаружить компьютерный вирус, тем больше шансов, что он не успел сильно распространиться на диске и заразить много программ, а значит, последствия заражения вирусом будут минимальными. Важно иметь в виду, что некоторые компьютерные вирусы характеризуются «инкубационным периодом», т.е. после проникновения на диск в течение определенного времени они только распространяются на нем, не производя никаких вредных действий, а проявляют себя только потом, когда зараженным оказывается не один десяток файлов.
- Размещение наиболее ценной информации на защищенных от записи дисках. Если запись на диск запрещена, то, очевидно, компьютерный вирус не может приписать себя к файлам на нем, и заражение защищенного диска будет невозможным.
- Использование антивирусных программ для постоянной и периодической проверки компьютера. Важно помнить, что антивирусные программы быстро устаревают, так как новые компьютерные вирусы появляются быстрее их, также как яд всегда появляется раньше противоядия.
Мероприятия по защите информации от случайного удаления
- Аккуратность и внимательность при работе.
- Размещение наиболее ценной информации на защищенных от записи дисках. Понятно, что с защищенных дисков даже специально удалить информацию невозможно.
- Своевременное удаление ненужных файлов и рациональное размещение файлов по каталогам. С течением времени на диске появляется все больше и больше файлов, таким образом, диск забивается. Постепенно пользователь забывает, что в каком файле находится, и в каких каталогах (папках) содержится нужная информация. В результате, когда возникнет необходимость освободить место на диске, могут быть удалены файлы, содержащие ценную информацию. Поэтому необходимо периодически приводить диски в порядок.
- Быстрое восстановление ошибочно удаленных файлов при помощи специальных программ. Дело в том, что при удалении файла информация с диска не стирается, просто на его место разрешается запись другой информации. Если пользователь быстро обнаружил свою ошибку, у него остаются шансы восстановить случайно удаленную информацию, причем, если после удаления он не копировал, не перемещал другие файлы, не запускал другие программы или не перезапускал компьютер, эти шансы будут выше. Для восстановления ошибочно удаленных файлов существуют специальные программы. В операционной системе Windows копии удаленных файлов автоматически помещаются в специальную папку (каталог) - «Корзина», откуда в случае необходимости их можно восстановить.
Мероприятия по защите информации от сбоев в работе устройств
- Периодическая проверка исправности оборудования.( в частности поверхности жёсткого диска).Иногда для исправления ошибок, используется специальная процедура - корректирующий код.
- Периодическая оптимизация(дефрагментация) диска для рационального размещения файлов на нём, ускорения работы и уменьшения его износа.
- Наличие загрузочных (системных) дискет или дисков, с которых можно запустить компьютер (т.е. загрузить операционную систему) в случае сбоев системного диска.[1]
Список использованной литературы
- Гаврилов М.В. Информатика и информационные технологии: учебник/ М.В. Гаврилов. – М.: Гардарики, 2006. – 655 с.
- Информатика. Учебник. – 3-е изд., перераб./ Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 256 с.
- Курносов А.П., Кулев С.А. и др. Информатика: Учебник для вузов. – Воронеж: ВГАУ, 1997. – 239 с.
- Острейковский В.А. Информатика: учеб. Для вузов. – М.: Высш.шк., 2000. – 640 с.: ил.