Информатика. Теория и практика_Острейковский В.А_2008

ции от всех видов постороннего вмешательства. Подробно средства защиты информации рассмотрены в теме 3.4.

Наиболее динамично развивающаяся часть прикладного ПО — пакеты прикладных программ (ÏÏÏ). Круг решаемых с их помощью задач постоянно расширяется. Во многом внедрение компьютеров практически во все сферы деятельности стало возможным благодаря появлению новых и совершенствованию существующих ППП.

Достижения в области микроэлектроники, появление более мощных по своим функциональным возможностям компьютеров также стимулируют создание новых ППП. В свою очередь, необходимость улучшения характеристик ППП при решении конкретных задач пользователя стимулирует совершенствование архитектуры и элементной базы компьютеров и периферийных устройств.

Структура è принципы построения ППП зависят от класса ЭВМ и операционной системы, в рамках которой данный пакет будет функционировать. Наибольшее количество разнообразных ППП создано для IBM PC-совместимых компьютеров с операционными системами MS-DOS è Windows.

Каждая группа ППП имеет свои проблемы организации, трудности разработки и создания. Каждый пакет реализуется в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями и возможностями конкретного языка программирования. Все ППП

подразделяют на пакеты:

—расширяющие возможности операционных систем;

—общего назначения;

—ориентированные на работу в автоматизированных системах управления.

ÏÏÏобщего назначения включают набор программ для ал- фавитно-цифровых и графических дисплеев, графопостроителей, систем программирования, а также для научно-техниче- ских расчетов, математического программирования, обработки матриц, различного вида моделирования, решения задач теории массового обслуживания и т. д.

ППП, ориентированные на работу в АСУ, включают набор

программ для общецелевых систем обработки банков данных, информационных систем общего назначения, систем обработки документов.

171

Существующие ППП охватывают почти все сферы челове- ческой деятельности, связанные с обработкой информации. Развитие и совершенствование ППП — поступательный процесс, поэтому следует ожидать появления новых пакетов, возможности которых превзойдут достижения существующих.

По функциональному признаку ППП подразделяют на проблемно-ориентированные и интегрированные.

Проблемно-ориентированные ППП — наиболее развитая в плане реализуемых функций и многочисленная по количеству созданных пакетов часть ПО. Она включает следующие про- блемно-ориентированные программные продукты: текстовые процессоры, издательские системы, графические редакторы, демонстрационную графику, системы мультимедиа, организаторы работ, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных, программы распознавания символов, финансовые и аналитико-статистические программы. Большое число проблемно-ориентированных ÏÏÏ

рассмотрено в разделе 4.

Интегрированные ППП — немногочисленная по количеству наименований продуктов, но довольно мощная в вычислительном плане и активно развивающаяся часть ПО. Интегрированные ППП подразделяют на две группы: традиционные, или полносвязанные, и объектно-связанные.

Идея создания интегрированных программных комплексов была реализована на всех поколениях ЭВМ.

Традиционные, èëè полносвязанные, интегрированные комп-

лексы представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором в одно целое соединены функции и возможности различных специализированных (проблемно-ориенти- рованных) пакетов, родственных в смысле технологии обработки данных на отдельном рабочем месте. Типичными представителями таких программ являются пакеты FrameWork, Symphony, а также пакеты нового поколения Microsoft Word, Lotus Works.

Âнастоящее время активно реализуется другой подход

êинтеграции программных средств: объединение специализированных пакетов в рамках единой ресурсной базы, обеспече- ние взаимодействия приложений (программ пакета) на уровне объектов и единого упрощенного центра — переключения меж-

172

ду приложениями. Интеграция в этом случае носит объектно-

связанный характер.

Типичные и наиболее мощные пакеты данного типа — Borland Office for Windows, Lotus SmartSuite for Windows, Microsoft Office, в профессиональной редакции которых присутствуют четыре приложения: текстовый редактор, СУБД, табличный процессор, программы демонстрационной графики. Целесообразность создания таких пакетов, очевидно, связана с желанием получить дополнительный эффект от интеграции по отношению к простой сумме составляющих его компонентов. Этот эффект должен достигаться за счет согласованного взаимодействия компонентов в процессе работы пользователя.

3.2.3.Операционная система: назначение

èосновные функции

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работает в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Основные управляющие программы, рассматриваемые как единое целое, представляют собой операционную систему (ОС).

Операционная система — это совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем. Операционная система ЭВМ:

—образует автономную среду, не связанную ни с одним языком программирования;

—работает на конкретной аппаратной платформе, например IBM РС, однако для одной и той же платформы может существовать несколько ОС;

—управляет работой конкретных прикладных программ,

называемых приложениями.

Обычно файлы операционной системы хранятся на системном диске, который может быть реализован на любом внешнем носителе. При включении компьютера ОС автоматически загружается с диска в оперативную память и занимает там определенное место.

173

Функции операционной системы. ОС ЭВМ предназначена

äëÿ:

—обеспечения нескольких видов интерфейса — аппарат- но-программного (между программным и аппаратным обеспе- чением), программного (между разными видами программного обеспечения) и пользовательского (между пользователем и про- граммно-аппаратными средствами);

—организации и хранения информации на внешних носителях информации.

Интерфейс (от англ. inter — между, face — лицо) — это средства и способы установления и поддерживания информационного обмена между исполнительными устройствами автомати- ческой системы и человеком-пользователем.

Операционная система ПЭВМ представляет собой программу, которая автоматически загружается при включении ПК и содержит базовый набор команд, с помощью которых пользователь может осуществлять общение с ЭВМ и выполнять ряд действий: запуск программ, форматирование дискеты, копирование файлов и т. д. ОС обеспечивает интерфейс пользователя с ПК и обработку данных.

Операционные системы подразделяют на однопрограммные, многозадачные и многопользовательские. К однопрограммным ОС относятся SCP, MS-DOS и др. Многозадачные ОС (Unix, Windows начиная с версии 3.1, DOS 7.0, OS/2 и др.) предусматривают одновременное выполнение нескольких приложений. Если однопрограммные системы работают или в пакетном, или

âдиалоговом режиме, то многозадачные могут совмещать эти режимы, обеспечивая пакетную и диалоговую технологии обработки данных.

Многопользовательские ОС отвечают требованиям пользователей различных категорий (неквалифицированных пользователей, прикладных и системных программистов) и профессий. Эти ОС реализуются также сетевыми ОС Novell Netware, обеспечивают сетевые, пакетные и диалоговые технологии.

Разнообразие ПЭВМ и ОС привело к появлению нового понятия — «платформа». Платформа определяет тип компьютера и ОС, на которых устанавливается та или иная информационная технология. Платформа имеет сложную структуру. Главными ее компонентами являются тип компьютера, опре-

174

деляемый типом процессора (Intel, Motorola, Atary, Sincer и др.), и ОС, работающая на том или ином процессоре. Например, Windows NT работает на многих типах процессоров: MIPS,

ALPHA, Power PC.

Òåìà 3.3

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА.

РАБОТА С НОСИТЕЛЯМИ ИНФОРМАЦИИ

3.3.1. Файловая система

Понятие файла. Для обеспечения удобства работы с записанными на диск сведениями их размещают в файлах. Ôàéë — это логически связанная совокупность данных, для которой во внешней памяти отводится поименованная область (данные — это любая информация, включающая программу и исходные данные для их выполнения, результаты выполнения программ, тексты, иллюстрации и т. п.).

Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. Тип данных определяет тип файла. Файл хранится в виде последовательности произвольного числа байт, обладающей уникальным именем. Файл может содержать любое число байт или быть пустым (0 байт); создать файл — зна- чит присвоить ему имя. Уникальность имени файла гарантирует однозначность доступа к данным.

Правила задания имени файла. Составное (полное) имя фай-

ла представляет собой совокупность собственно имени файла и расширения имени файла. Имя от расширения отделяется точкой.

Расширение имени файла передает операционной системе информацию о том, к какому типу относятся данные, содержащиеся в файле, и о формате, в котором они записаны.

Âсемействе операционных систем MS-DOS на имя файла отводится восемь символов, а на расширение — три. При именовании файла допускается использовать цифры и символы латинского алфавита. Соглашение 8.3 назовем «коротким» именем файла.

Âсемействе операционных систем Windows имя файла может содержать 256 символов — «длинное» имя, любые символы,

175

причем кроме специальных: «/», «\», «:», «*», «"», «<», «>», «|», — можно также использовать пробелы и несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки.

Чтобы обеспечить возможность работы с файлом на других рабочих местах, лучше использовать «короткое» имя файла.

Параметры (свойства), характеризующие файл:

—полное имя;

—объем в байтах;

—дата создания;

—время создания;

—атрибуты файла, которые определяют степень доступа

êнему: R (Read only) — только для чтения, Н (Hidden) — скрытый, S (System) — системный файл, А (Archive) — архивированный файл.

Понятие файловой системы. Файловая система — это функциональная часть операционной системы, обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним.

Принцип организации файловой системы в семействах операционных систем MS-DOS и Windows — табличный. Поверхность диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра

èсектора. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

Файловая система определяет способы организации и средства обслуживания файловой структуры, преобразуя FAT-таб- лицы в иерархическую структуру для обеспечения быстрого

èудобного доступа к данным, простого и понятного пользователю способа задания адреса данных. Операции, выполняемые операционной системой по обслуживанию файловой структуры:

—создание файлов и присвоение им имен;

—создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

—переименование файлов и каталогов (папок);

—копирование и перемещение файлов и каталогов (папок);

—удаление файлов и каталогов (папок);

—навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

—управление атрибутами файлов.

176

Для обеспечения удобного доступа к файлам файловая система позволяет объединять их в каталоги (папки).

Каталогом называется специальный файл, в котором регистрируются другие файлы и каталоги. Если файл зарегистрирован в каталоге, это означает, что в последнем содержатся вся характеризующая файл информация и сведения о том, в каком месте диска файл расположен. Сам же файл хранится как последовательность байт без каких-либо дополнительных справочных сведений.

Правила именования каталогов совпадают с правилами именования файлов, однако расширения практически не используются. Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры яв-

ляется корневой каталог.

На каждом диске всегда имеется единственный корневой каталог (он именуется символом «\»), в который могут входить другие каталоги и файлы. Корневой каталог создается при форматировании (разметке) диска, хранится во вполне определенной области дисковой памяти, имеет ограниченный размер

èне может быть удален никакими средствами. Пользователь не имеет возможности что-либо сделать с корневым каталогом, за исключением помещения в него файлов и других каталогов, а также удаления их из него.

Каждый каталог хранит свою файловую структуру, которая формируется по следующим правилам:

—каталог или файл может входить только в один каталог;

—допускается вхождение в различные каталоги каталогов

èфайлов с одинаковыми именами (но, конечно, не в один каталог);

—на порядок следования файлов и каталогов в каталоге никаких ограничений (за исключением корневого каталога системного диска) не накладывается;

—глубина вложенности каталогов не ограничивается.

Âодин каталог обычно объединяют группу файлов (каталогов), связанных между собой по какому-либо признаку, например файлы и каталоги одного владельца, функционально подобные файлы (каталоги), файлы, имеющие однотипное содержимое (тексты, исходные программы и т. п.).

177

С понятием файла и каталога в ОС связано понятие логиче- ского диска. Логический диск создается и управляется специальной программой, имеет уникальное имя в виде одной латинской буквы (например: C, D, E, F и т. д.), может быть реализован на жестком и гибком дисках, на CD-ROM, в оперативной памяти (электронный диск). На одном физическом диске может быть создано несколько логических дисков.

Различают два состояния логического диска — текущее и пассивное. Текущий диск — это диск, на котором пользователь работает в текущее машинное время, пассивным является диск, с которым в данный момент времени связь отсутствует. Каталог также может быть текущим и пассивным. Операционная система помнит текущий каталог на каждом логическом диске.

Различают еще одно состояние каталога — активное. Активный каталог определяется как текущий каталог текущего диска, т. е. с каталогом установлена связь в настоящий момент времени.

Способы обращения к файлу, группе файлов. Для обеспече- ния доступа к существующему файлу или определения места размещения файла в файловой структуре в общем случае требуется задать:

—имя привода, на котором установлен диск, содержащий искомый файл или предназначенный для размещения нового файла;

—путь к файлу по файловой структуре этого диска;

—составное имя файла (имя файла и расширение имени файла).

Данные сведения указываются в спецификации файла, которая имеет следующий синтаксис (представление, форму, структуру): [имя носителя]: [\маршрут \] имя_файла.[расширение].

Маршрут (путь) — это цепочка соподчиненных каталогов, которую надо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При задании пути имена каталогов записываются в порядке следования и отделяются друг от друга символом «\».

Здесь необязательные элементы заключены в квадратные скобки, так как операционная система хранит информацию

îтекущем диске в текущем каталоге.

178

В случае когда те или иные элементы отсутствуют, они восстанавливаются по следующим правилам:

—если привод не задан, то выбирается текущий привод;

—если маршрут начинается с символа (указан полный маршрут), то поиск каталога, где должен содержаться файл, осуществляется, начиная с корневого каталога диска на выбранном дисководе;

—если условие предыдущего пункта не выполняется, то поиск каталога, где должен содержаться файл, осуществляется, начиная с текущего каталога диска на выбранном дисководе;

—если маршрут не задан, то считается, что файл содержится в текущем каталоге диска на выбранном дисководе.

Достаточно часто бывает необходимо выполнить одни и те же действия над несколькими файлами, например Скопировать, Переместить èëè Удалить. Для работы с несколькими файлами одновременно операционная система позволяет с помощью шаблона имени файла объединять их в группу.

Шаблон имени файла — это специальная форма, в которой

âполях имени и типа файла используются символы «*» или «?». Символ «*» служит для замены любой последовательности

символов. В шаблоне в поле имени и типе файла может быть использовано по одному символу «*».

Символ «?» служит для замены одного символа. В шаблоне может быть использовано несколько таких символов.

Рассмотрим на примере файловой структуры диска [С:] способы обращения к файлу, к группе файлов:

Пример 1. Условие: файл b.doc зарегистрирован в активном каталоге К5. Что необходимо указать для доступа к данному файлу?

Âэтом случае для доступа к файлу достаточно указать его имя: b.doc.

Пример 2. Условие: диск [С:] в данный момент времени пассивный.

а) Что необходимо указать для доступа к файлу с именем file.doc?

Âэтом случае для доступа к файлу следует указать его полную спецификацию: С:\К2\К4\file.doc.

б) Что необходимо указать для доступа ко всем файлам каталога с именем К5?

179

Âэтом случае для доступа к группе файлов указывают следующую спецификацию: C:\K1\K2\K5\*.*.

Пример 3. Условие: каталог с именем К2 активный.

а) Что необходимо указать для доступа ко всем файлам каталога К4, имеющим расширение .doc?

Âэтом случае для доступа к группе файлов указывают следующую спецификацию: К4\*.doc.

б) Что необходимо указать для доступа ко всем файлам каталога К4, у которых расширение начинается с символа d и содержит максимально возможное количество символов?

Âэтом случае для доступа к группе файлов указывают следующую спецификацию: K4\*.d?.

в) Что необходимо указать для доступа к файлу с именем a.doc каталога К4?

Âэтом случае для доступа к файлу указывают следующую спецификацию: K4\a.doc.

Режимы работы операционной системы. Операционная система имеет два режима работы: пакетный и диалоговый. Пакетный режим состоит в том, что ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд. В отличие от пакетного, при диалоговом режиме операционная система находится в состоянии ожидания команды пользователя; получив ее, приступает к исполнению, а исполнив — возвращает отклик и ждет очередной команды.

3.3.2. Графические пользовательские интерфейсы

Виды интерфейса пользователя. По типу пользовательского

интерфейса различают символьные (линейные) и графические операционные системы.

Линейные ОС реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Команда набирается на клавиатуре и отображается на экране дисплея. Окончанием ввода команды служит нажатие клавиши <Enter>. Для работы с операционными системами, имеющими линейный интерфейс, необходимо овладеть командным языком данной среды, т. е. совокупностью команд, структура которых определяется синтаксисом этого языка.

180