Основные функции ОС

Можно выделить следующие функции ОС:

1. Управление устройствами – выполняют низкоуровневые программы для работы с устройствами.

2. Управление данными.

3. Управление процессами.

4. Управление памятью.

5. Организация интерфейса с пользователем.

5. Единицы измерения информации.

Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения.

Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию через нули и единички. Бит – это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).

Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 2⁸). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:

1 символ = 8 битам = 1 байту.

Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.

Таблица байтов:

1 байт = 8 бит

1 Кб (1 Килобайт) = 2¹⁰ байт = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 байт =

= 1024 байт (примерно 1 тысяча байт – 10³ байт)

1 Мб (1 Мегабайт) = 2²⁰ байт = 1024 килобайт (примерно 1 миллион байт – 10⁶байт)

1 Гб (1 Гигабайт) = 2³⁰ байт = 1024 мегабайт (примерно 1 миллиард байт – 10⁹байт)

1 Тб (1 Терабайт) = 2⁴⁰ байт = 1024 гигабайт (примерно 10¹² байт). Терабайт иногда называют тонна.

1 Пб (1 Петабайт) = 2⁵⁰ байт = 1024 терабайт (примерно 10¹⁵ байт).

1 Эксабайт = 2⁶⁰ байт = 1024 петабайт (примерно 10¹⁸ байт).

1 Зеттабайт = 2⁷⁰ байт = 1024 эксабайт (примерно 10²¹ байт).

1 Йоттабайт = 2⁸⁰ байт = 1024 зеттабайт (примерно 10²⁴ байт).

В приведенной выше таблице степени двойки (2¹⁰, 2²⁰, 2³⁰ и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт. А вот степени числа 10 (точнее, 10³, 10⁶, 10⁹ и т.п.) будут уже приблизительными значениями, округленными в сторону уменьшения. Таким образом, 2¹⁰ = 1024 байта представляет точное значение килобайта, а 10³ = 1000 байт является приблизительным значением килобайта. Такое приближение (или округление) вполне допустимо и является общепринятым.

Ниже приводится таблица байтов с английскими сокращениями (в левой колонке):

1 Kb ~ 10³ b = 10*10*10 b= 1000 b – килобайт

1 Mb ~ 10⁶ b = 10*10*10*10*10*10 b = 1 000 000 b – мегабайт

1 Gb ~ 10⁹ b – гигабайт

1 Tb ~ 10¹² b – терабайт

1 Pb ~ 10¹⁵ b – петабайт

1 Eb ~ 10¹⁸ b – эксабайт

1 Zb ~ 10²¹ b – зеттабайт

1 Yb ~ 10²⁴ b – йоттабайт

Выше в правой колонке приведены так называемые «десятичные приставки», которые используются не только с байтами, но и в других областях человеческой деятельности. Например, приставка «кило» в слове «килобайт» означает тысячу байт, также как в случае с километром она соответствует тысяче метров, а в примере с килограммом она равна тысяче грамм.

Возникает вопрос: есть ли продолжение у таблицы байтов? В математике есть понятие бесконечности, которое обозначается как перевернутая восьмерка: ∞. Понятно, что в таблице байтов можно и дальше добавлять нули, а точнее, степени к числу 10 таким образом: 10²⁷, 10³⁰, 10³³ и так до бесконечности. Но зачем это надо? В принципе, пока хватает терабайт и петабайт. В будущем, возможно, уже мало будет и йоттабайта.

Напоследок парочка примеров по устройствам, на которые можно записать терабайты и гигабайты информации. Есть удобный «терабайтник» – внешний жесткий диск, который подключается через порт USB к компьютеру. На него можно записать терабайт информации. Особенно удобно для ноутбуков (где смена жесткого диска бывает проблематична) и для резервного копирования информации. Лучше заранее делать резервные копии информации, а не после того, как все пропало.

Флешки бывают 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб, 8 Гб, 16 Гб, 32 Гб и 64 Гб.

CD-диски могут вмещать 650 Мб, 700 Мб, 800 Мб и 900 Мб.

DVD-диски рассчитаны на большее количество информации: 4.7 Гб, 8.5 Гб, 9.4 Гб и 17 Гб.

6. Основные компоненты ОС и основные функции.

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствамивычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределениявычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционных систем позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см.интерфейс программирования приложений).

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).

Основные функции:

§ Выполнение по запросу программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

§ Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.

§ Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

§ Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

§ Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.

§ Обеспечение пользовательского интерфейса.

§ Сохранение информации об ошибках системы.

Дополнительные функции:

§ Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

§ Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.

§ Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.

§ Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.

§ Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

§ Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.

§ Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см. аутентификация, авторизация).

Компоненты операционной системы

§ Загрузчик

§ Ядро

§ Командный процессор (интерпретатор)^[1]

§ Драйверы устройств

§ Интерфейс

7. Принципы построения ЭВМ.

Основные принципы построения ЭВМ были сформулированы американским учёным Джоном фон Нейманом в 40-х годах 20 века:

1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ).

2. Информация, с которой работает ЭВМ делится на два типа:

• набор команд по обработке (программы);
• данные подлежащие обработке.

3. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) – принцип хранимой программы.

4. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.

5. С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль).

Шина - это кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников - шине данных передаётся обрабатываемая информация, по другой - шине адреса - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Третья часть магистрали - шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др).

Системная шина характеризуется тактовой частотой и разрядностью. Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. Тактовая частота характеризует число элементарных операций по передаче данных в 1 секунду. Разрядность шины измеряется в битах, тактовая частота – в мегагерцах.

Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом, передаваемым по адресной шине. Это может быть адрес ячейки памяти или адрес периферийного устройства. Необходимо, чтобы разрядность шины позволила передать адрес ячейки памяти. Таким образом, словами разрядность шины ограничивает объем оперативной памяти ЭВМ, он не может быть больше чем , где n – разрядность шины. Важно, чтобы производительности всех подсоединённых к шине устройств были согласованы. Неразумно иметь быстрый процессор и медленную память или быстрый процессор и память, но медленный винчестер.

Ниже представлена схема устройства компьютера, построенного по магистральному принципу:

В современных ЭВМ реализован принцип открытой архитектуры, позволяющий пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию. Конфигурацией компьютера называют фактический набор компонентов ЭВМ, которые составляют компьютер. Принцип открытой архитектуры позволяет менять состав устройств ЭВМ. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие.

Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали на физическом уровне осуществляется через специальный блок - контроллер (другие названия - адаптер, плата, карта). Для установки контроллеров на материнской плате имеются специальные разъёмы - слоты.

Программное управление работой периферийного устройства производится через программу - драйвер, которая является компонентой операционной системы. Так как существует огромное количество разнообразных устройств, которые могут быть установлены в компьютер, то обычно к каждому устройству поставляется драйвер, взаимодействующий непосредственно с этим устройством.

Связь компьютера с внешними устройствами осуществляется через порты – специальные разъёмы на задней панели компьютера. Различают последовательные и параллельные порты. Последовательные (COM – порты) служат для подключения манипуляторов, модема и передают небольшие объёмы информации на большие расстояния. Параллельные (LPT - порты) служат для подключения принтеров, сканеров и передают большие объёмы информации на небольшие расстояния. В последнее время широкое распространение получили последовательные универсальные порты (USB), к которым можно подключать различные устройства.

Минимальная конфигурация компьютера включает в себя: системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.

8. Человеко-машинный интерфейс (на примере ОС семейства Windows).

Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) (англ. Human machine interface, HMI) — широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействиеоператора с управляемыми им машинами.

Создание систем человеко-машинного интерфейса тесно увязано с понятиями эргономика и юзабилити.

Проектирование ЧМИ включает в себя:

§ создание рабочего места: кресла, стола, или пульта управления, размещение приборов и органов управления (соответствием всего этого физиологии человека занимаетсяэргономика), освещение рабочего места и, возможно, микроклимат.

§ далее рассматриваются взаимодействие оператора со всеми органами управления: их доступность и необходимые усилия, эффективность и скорость доступа, согласованность (непротиворечивость) управляющих воздействий (в том числе т. н. «защита от дурака»), расположение дисплеев и размеры надписей на них (всё это входит в сферу юзабилити)

Одной из наиболее сложных задач является создание ЧМИ рабочих мест сложных машин с множеством органов управления: пилотов самолёта и космических кораблей.
В промышленных условиях ЧМИ чаще всего реализуется с использованием типовых средств: операторских панелей, компьютеров и типового программного обеспечения.

Человеко-машинный интерфейс довольно широкое понятие. Чтобы понять это понятие надо узнать, что представляет собой понятие интерфейс. Слово интерфейс (от англ. - поверхность раздела, перегородка) определяет место или способ соединения, соприкосновения, связи. Это слово стало популярным в эпоху компьютеризации, но его значение относится к любому сопряжению взаимодействующих систем. Например, вожжи - это главный элемент интерфейса между лошадью и кучером; руль, педали газа и тормоза, ручка КПП - интерфейс водителя для управления автомобилем.

Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами. То есть, научившись работать с одной программой, например, под Windows, пользователь с лёгкостью освоит и другие, потому что они имеют одинаковый интерфейс.

В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. В соответствии с этой классификацией можно выделить:

интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд);

графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана;

диалоговый интерфейс;

естественно - языковой интерфейс: пользователь "разговаривает" с программой на родном ему языке.

Из этого вытекает понятие пользовательского интерфейса. Пользовательский интерфейс - это совокупность средств, при помощи которых пользователь общается с различными устройствами. Разобрав понятие интерфейс можно перейти к человеко-машинному интерфейсу.

Так что же представляет собой человеко-машинный интерфейс. Человеко-машинный интерфейс - это широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие оператора с управляемыми им машинами. Создание систем человеко-машинного интерфейса тесно связано с эргономикой (Эргономика - научная дисциплина, комплексно изучающая производственную деятельность человека и ставящая целью её оптимизацию), но не тождественно ей. Проектирование ЧМИ включает в себя создание рабочего места: кресла, стола, или пульта управления, размещение приборов и органов управления, освещение рабочего места, а, возможно, и микроклимат. Далее рассматриваются действия оператора с органами управления, их доступность и необходимые усилия, согласованность (непротиворечивость) управляющих воздействий и "защита от дурака", расположение дисплеев и размеры надписей на них.

Сложность создания человеко-машинного интерфейса состоит в том, что данные, которые нужно “донести” до пользователя, нужно “донести” так, чтобы пользователю было это “донесение” удобным и понятным.

Человеко-машинный интерфейс условно можно разделить на 3 подгруппы: текстовый (текст ориентированный) интерфейс; смешанный (псевдографический) интерфейс; графический интерфейс.

9. Программные средства и методы защиты информации

При работе в сети Internet персональный компьютер подвергается постоянной опасности заражения компьютерными вирусами при получении как исполняемых (программных), так и документальных файлов. Особенно это опасно, если компьютер является рабочей станцией компьютерной сети. В этих условиях ущерб, нанесенный вредоносным программным обеспечением, может быть максимальным. С программными файлами можно получить загрузочные, полиморфные, шифрованные стелс-вирусы, с офисными документами возможно получение различных макровирусов.

Современный хакерский инструментарий настолько автоматизирован, что даже люди, не очень сведущие в сетевых и коммуникационных технологиях, могут без труда воспользоваться ими. В результате сетевые администраторы проявляют интерес к любым системам обеспечения информационной безопасности, которые попадают в их поле зрения.

Корпоративная сеть сегодня - настоящее богатство для любой компании, а ее администратор волей-неволей становится своего рода щитом, защищающим неприкосновенность этого богатства. Какие же меры позволяют повысить безопасность охраняемой территории? Конечно же, использование специального программного обеспечения, предназначенного для защиты компьютеров и сетей от вирусов, программных закладок, «дыр» и т. д.

Сегодня на рынке уже присутствуют изощренные средства обнаружения незваных гостей, стремящихся незаконно проникнуть в ваши сетевые владения. Однако такие средства нельзя воспринимать как законченные решения в области информационной безопасности. Они скорее являются еще одним интеллектуальным инструментом, помогающим реализовать стратегию защиты корпоративной сети наряду с другими компонентами вроде антивирусных приложений. В частности, система обнаружения сетевых атак позволяет провести мониторинг сетевой активности и выявить наиболее уязвимые места в сети или на отдельных хост-компьютерах. Более того, разные продукты данной категории неэквивалентны по функциональным возможностям. Вот почему крупные компании, серьезно беспокоящиеся о защите своих коммуникационных и информационных ресурсов, устанавливают сразу несколько детектирующих систем. Но наличие уже одного подобного продукта заметно повышает степень защищенности вашей организации по сравнению с той, которая была до начала его использования.

При существующем многообразии вирусов и их мутаций предотвратить заражение может только полнофункциональная антивирусная система, имеющая в своем арсенале все известные технологии борьбы с «инфекционными болезнями»: не только сканер-полифаг, но и резидентный on-line-монитор, средства контроля программной целостности (CRC) и эвристического поиска вирусных сигнатур.

Каждый новый вирус необходимо обнаружить как можно быстрее (а некоторые вирусы намеренно долго себя не проявляют, чтобы у них было достаточно времени на распространение). Проблема в том, что нет четкого способа определить заранее, что при своем выполнении данная программа проявит вирусоподобное поведение. Как нет единого лекарства от всех болезней, так нет универсальной «вакцины» от всех видов вредоносного программного обеспечения. На все 100% защититься от вирусов практически невозможно (подразумевается, что пользователь меняется дискетами с друзьями и играет в игры, а также получает информацию из других источников, например из сетей). Если же не вносить информацию в компьютер извне (изолированный компьютер), заразить его вирусом невозможно — сам он не родится. Но в наше время это достаточно сложно. Поэтому, чтобы сталкиваться с вирусами как можно реже или, по крайней мере, только сталкиваться, не допуская их на жесткий диск своего винчестера, нужно соблюдать самые элементарные правила «компьютерной гигиены»: проверка дискет, содержимого CD-дисков на наличие вирусов самыми надежными антивирусными и постоянно обновляемыми программами.

В отличие от одиночного пользователя, проблема, которую решают специалисты, отвечающие за обеспечение антивирусной безопасности в крупных организациях, на самый поверхностный взгляд выглядит следующим образом: обеспечить максимальную антивирусную защиту при минимальных затратах. Ну а если взглянуть внимательнее, то открывается громадный перечень практических, экономических и организационных вопросов, которые рано или поздно встают перед специалистом. Такими стратегическими вопросами являются:

что дешевле: предотвратить заражение или лечить?

как оценить допустимые затраты на обеспечение антивирусной безопасности?

что является объектом защиты?

какова требуемая степень защищенности?

как организовать защиту?

В настоящее время уровень экономически допустимых затрат на приобретение и внедрение антивирусной системы оценивается в размере 5—10% от потенциальных потерь от вирусной атаки.

Риск появления в системе какой-нибудь пакости возрастает с каждым днем. На самом деле важно не количество различных вирусов, а степень их распространения. Вирус, обнаруженный где-то далеко, в одной-единственной компании, вряд ли заставит сетевых менеджеров не спать по ночам. Совсем иное дело те программы, которые распространяются через Internet. Когда в мае 2000 года появился вирус LoveLetter, в течение одного месяца было выявлено более 23 тыс. заражений этим вирусом. А уже в декабре их число превысило 100 тыс.

Согласно отчетам компании Trend Micro, корпоративные пользователи постоянно сталкиваются с фактами проникновения вирусов в свои сети.

Приведем некоторые описания вирусов, которые нанесли наиболее существенный ущерб корпоративным заказчикам в последнее время.

Вирус, который был недавно обнаружен несколькими пользователями Internet, PE_FUNLOVE.4099 - это далеко не новый резидентный вирус под Windows. Он инфицирует файлы как на локальных дисках, так и на дисках, доступных по сети. При запуске инфицированного файла вирус PE„FUNLOVE.4099 записывает файл FLCSS.EXE в системный каталог Windows и пытается заразить все файлы с расширениями EXE, OCX и SCR. На системах Windows NT вирус PE_FUNLOVE.4099 пытается изменить файлы NTLDRh NTOSKRNL.EXE с целью дать всем пользователям права администратора. Это происходит после перезагрузки системы после того, как пользователь с правами администратора зайдет в систему.

Новый вирус TROJ NAVIDAD.E - это вариант вируса TROJ NAVIDAD.A, который был впервые обнаружен в ноябре 2000 года. Оригинальный TROJ NAVIDAD.A содержит ошибку, приводящую к тому, что при запуске ЕХЕ-файла выводится сообщение об ошибке. В новом вирусе этот недостаток исправлен, и он корректно инсталлируется в системе, после чего рассылает себя по адресам из адресной книги инфицированного пользователя в виде присоединенного файла EMANUEL.EXE. Несмотря на то что TROJ NAVIDAD.E был обнаружен в декабре 2000 года, он продолжает распространяться.

Деструктивный вирус PE_KRIZ.4050, обнаруженный in-the-wild, - это старый 32битный вирус под Windows, снова был недавно обнаружен во многих странах. Так же как несколько других старых вирусов, PE_KRIZ.4050 смог вернуться, так как был выпущен по ошибке в латче к компьютерной игре. Вирус PE_KRIZ.4050 содержит деструктивную функцию, сходную с функцией вируса РЕ_С 1Н, которая позволяет ему изменять данные в CMOS и обнулять BIOS.

Новое семейство червей - VBSJFUNNY, написанных на Visual Basic Script, было недавно обнаружено в Европе. При запуске эти черви ищут определенный ключ в реестре, и если его нет, то они рассылают по почте сообщения по всем адресам из адресной книги Microsoft Outlook с присоединенным к ним вирусом. Если указанный ключ найден, то черви записывают на диск исполняемый файл (STARTX.EXE), который является известным троянцем, похищающим пароли.

Вирус VBS_COLOMBIA— это новая модификация вируса VBS__LOVELETTER. A, имеющего деструктивную функцию, нацеленную на файлы с расширениями VBS, VBE, JSE, CSS, WSH, SCT, HTA, JPG, JPEG, МРЗ и МР2.

Учитывая разнообразие вредоносных программ, приходится прибегать к различным стратегиям для защиты сети от коварного и вероломного кода.

Целью антивирусной стратегии является эффективное предотвращение заражения вирусами информационной системы. Другими словами, не максимально быстрое обнаружение и удаление появляющихся вирусов, а создание условий, при которых уже само появление вируса на пользовательском компьютере или, еще хуже, на сервере будет рассматриваться как чрезвычайное происшествие. Поэтому в основе всей стратегии антивирусной безопасности любой фирмы должны лежать следующие разделы:

политика антивирусной безопасности;

план работ по обеспечению антивирусной безопасности; порядок действий в критических ситуациях.

Разумеется, каждая фирма работает с различным уровнем информационной безопасности и в разных условиях информационной среды. То, что совершенно неприемлемо, например, для банка (использование сотрудниками дискет, принесенных из дома), может являться нормой работы в редакции газеты или в агентстве новостей. Поэтому все элементы стратегии организации должны полностью соответствовать целям и задачам, решаемым ее информационной системой, и специфике тех условий, в которых она работает. Следовательно, и приобретаемая антивирусная система должна полностью отвечать требованиям принятой стратегии.

10. Классификация вычислительных машин.

Рассмотрим некоторые из наиболее популярных классификаций:

· по принципу действия. Критерием деления вычислительных машин здесь является форма представления информации, с которой они работают

1. аналоговые (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).
Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше,чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5%).На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.

2. цифровые (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

3. гибридные (ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации - электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.

· по назначению

1. универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых различных технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.

2. проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы

3. специализированные - используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

· по размерам и функциональным возможностям

1. сверхбольшие (суперЭВМ)

2. большие

3. малые

4. мини

5. сверхмалые (микроЭВМ)

К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду. Супер-компьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.

Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений.

В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций (это называется мультипроцессорной обработкой). Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

Что такое конвейеpная обработка? Приведем сравнение — на каждом рабочем месте конвейера выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях. По такому принципу устроено арифметико-логическое устройство суперкомпьютера. Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном — выдаёт сразу векторные команды. Векторная аппаратура очень дорога, в частности, потому, что требуется много сверхбыстродействующей памяти под векторные регистры.

Наряду с векторно-конвейерной системой обработки данных существует и скалярная система, основанная на выполнении обычных арифметических операций над отдельными числами или парами чисел. Строго говоря, системы, использующие скалярную обработку данных, по своей производительности уступают суперЭВМ, но у них наблюдаются тенденции, характерные для высокопроизводительных вычислительных систем: необходимость распараллеливания больших задач между процессорами.

Типовая модель суперЭВМ должна иметь примерно следующие характеристики:

o высокопараллельная многопроцессорная вычислительная система с быстродействием примерно 100000 МFLOPS;

o емкость: оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1-10 Тбайт (1 1000Гбайт);

o разрядность: 64; 128 бит.

Высокопараллельные МПВС имеют несколько разновидностей:

o магистральные (конвейерные) МПВС, в которых процессоры одновременно выполняют разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных; по принятой классификации такие МПВС относятся к системам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (МКОД или МISD - Мultiple Instruction Single Data);

o векторные МПВС, в которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными - однократный поток команд с многократным потоком данных (ОКМД или SIMD - Single Instruction Multiple Data);

o матричные МПВС, в которых МП одновременно выполняют разные операции над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных - многократный поток команд с многократным потоком данных (МКМД или МIМD - Multiple Instruction Multiple Data).

В суперЭВМ используются все три варианта архитектуры МПВС:

· структура МIМD в классическом ее варианте (например, в суперкомпьютере ВSP фирмы Burroughs);

· параллельно-конвейерная модификация, иначе, ММISD, т.е. многопроцессорная (Мultiple) МISD-архитектура (например, в суперкомпьютере "Эльбрус 3");

· параллельно-векторная модификация, иначе, МMISD, т.е. многопроцессорная SIMD-архитектура (например, в суперкомпьютере Сrау 2).

Наибольшую эффективность показала МSIMD-архитектура, поэтому в современных суперЭВМ чаще всего используется именно она (суперкомпьютеры фирм Cray, Fujitsu, NEC, Hitachi и др.).

Первая суперЭВМ была задумана в 1960 г. и создана в 1972 г. (машина ILLIAC IV с производительностью 20 МFLOPS), а начиная с 1974 г. лидерство в разработке суперЭВМ захватила фирма Cray Research, выпустившая ЭВМ Cray 1 производительностью 160 MFLOPS и объемом оперативной памяти 64 Мбайта, а в 1984 г. - ЭВМ Сrау 2, в полной мере реализовавшую архитектуру MSIMD и ознаменовавшую появление нового поколения суперЭВМ. Производительность Сrау 2 - 2000 MFLOPS, объем оперативной памяти - 2 Гбайта. Классическое соотношение, ибо критерий сбалансированности ресурсов ЭВМ - каждому МFLOPS производительности процессора должно соответствовать не менее 1 Мбайта оперативной памяти.

В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ начиная от простеньких офисных Cray EL до мощных Cray 3, Cray 4, CrayY-MP C90 фирмы Cray Research, Cyber 205 фирмы Control Data, SХ-3 и SХ-Х фирмы NЕС, VP 2000 фирмы Fujitsu (Япония), VРР 500 фирмы Siemens (ФРГ) и др., производительностью несколько десятков тысяч МFlOPS.

Большие ЭВМ за рубежом чаще всего называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

· производительность не менее 10 MIPS;

· основную память емкостью от 64 до 1000 Мбайт;

· внешнюю память не менее 50 Гбайт;

· многопользовательский режим работы (обслуживает одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). В нашем сознании мейнфреймы все еще ассоциируются с большими по габаритам машинами, требующими специально оборудованных помещений с системами водяного охлаждения и кондиционирования. Однако это не совсем так. Прогресс в области элементно-конструкторской базы позволил существенно сократить габариты основных устройств. Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими организации двухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции, и модели, построенные по блочно-модульному принципу и не требующие специальных помещений и кондиционеров.

Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens, Nixdorf и некоторые другие, но ведущая роль принадлежит безусловно компании IBM. Именно архитектура системы IBM/360, выпущенной в 1964 году, и ее последующие поколения стали образцом для подражания. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины ряда ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы. В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в терминологии IBM - селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.

Они предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 - 300 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5 - 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе. Известный мейнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объём оперативного хранения достигает 342 Терабайт. Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объём оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в диапазоне от 20 до 200000 с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителей. Десятки мейнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.

К суперкомпьютерам часто относят и серверы.

Сервер -мощный компьютер в вычислительных сетях, который обеспечивает обслуживание подключенных к нему компьютеров и выход в другие сети.
В зависимости от назначения определяют такие типы серверов:
Сервер приложений обрабатывает запросы от всех станций вычислительной сети и предоставляет им доступ к общим системным ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принткрам, факсам и др.).
Файл-сервер -для работы с базами данных и использования файлов информации, хранящихся в ней.
Архивационный сервер -для резервного копирования информации в крупных многосервисных сетях. Он использует накопители на магнитной ленте(стриммеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт. Обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование информации от подключенных серверов и рабочих станций.
Факс-сервер -для организации эффективной многоадресной факсимильной связи, с несколькими факсмодемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов.
Почтовый сервер -то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.
Сервер печати -для эффективного использования системных принтеров.
Сервер- телеконференций -компьютер, имеющий программу обслуживания пользователей телеконференциями и новостями, он также может иметь систему автоматической обработки видеоизображений и др.

Любой компьютер, если установить на нем соответствуещее сетевое программное обеспечение, способен стать сервером. Кроме того, один компьютер одновременно может выполнять несколько функций-быть, к примеру, почтовым сервером, сервером новостей, сервером приложений и т.д.

Основные направления эффективного применения мэйнфреймов - это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление - использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных.

Малые ЭВМ (мини ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями

Мини - ЭВМ (и наиболее мощные из них супермини - ЭВМ) обладают следующими характеристиками:

· производительность - до 100 МIPS;

· емкость основной памяти - 4-512 Мбайт;

· емкость дисковой памяти - 2-100 Гбайт;

· число поддерживаемых пользователей-16-512.

Все модели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров. Основные их особенности: широкий диапазон производительности в конкретных условиях применения, аппаратная реализация большинства системных функций ввода-вывода информации, простая реализация микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скорость обработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины.

К достоинствам мини-ЭВМ можно отнести: специфичную архитектуру с большой модульностью, лучшее, чем у мэйнфреймов, соотношение производительность/цена, повышенная точность вычислений.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Традиционная для подобных комплексов широкая номенклатура периферийных устройств дополняется блоками межпроцессорной связи, благодаря чему обеспечивается реализация вычислительных систем с изменяемой структурой.

Наряду с использованием для управления технологическими процессами мини-ЭВМ успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

Родоначальником современных мини-ЭВМ можно считать компьютеры РDР-11 (Program Driven Processor - программно-управляемый процессор) фирмы DЕС (Digital Equipment Corporation - Корпорация дискретного оборудования, США), они явились прообразом и наших отечественных мини-ЭВМ - Системы Малых ЭВМ (СМ ЭВМ): CM 1, 2,3,4,1400,1700 и др.

Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.

Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства — эффективность. Быстродействие — порядка 1 - 10 миллионов опеpаций в сек.

Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.

Персональные компьютеры (ПК) — это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.

Пеpсональный компьютеp должен удовлетворять следующим требованиям:

· стоимость от нескольких сотен до 5-10 тысяч доллаpов;

· наличие внешних ЗУ на магнитных дисках;

· объём оперативной памяти не менее 4 Мбайт;

· наличие операционной системы;

· способность работать с программами на языках высокого уровня;

· ориентация на пользователя-непрофессионала (в простых моделях).

Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, учёным, журналистам, которым приходится работать вне офиса — дома, на презентациях или во время командировок.

Основные разновидности портативных компьютеров:

Laptop (наколенник, от lap — колено и top — поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Сейчас компьютеры этого типа уступают место ещё меньшим.

Notebook (блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Имеет вес около 3 кг. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Ноутбуки зачастую снабжают приводами CD-ROM.

Многие современные ноутбуки включают взаимозаменяемые блоки со стандартными разъёмами. Такие модули предназначены для очень разных функций. В одно и то же гнездо можно по мере надобности вставлять привод компакт-дисков, накопитель на магнитных дисках, запасную батарею или съёмный винчестер. Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании. Даже если он получает энергию от обычной электросети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов.

Palmtop (наладонник) — самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителей на дисках — обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. Если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant).

Таким образом различают следующие классификации компьютерной техники:

· по этапам развития (по поколениям);

· по архитектуре;

· по производительности;

· по условиям эксплуатации;

· по количеству процессоров;

· по потребительским свойствам и т.д.

Четких границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.

11. Файловая система (основные понятия).

Файловые системы. Основные понятия и функции.
ФС – это регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Перечислим основные функции файловой системы:
1. Идентификация файлов. Связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней па-мяти.
2. Распределение внешней памяти между файлами. Для работы с конкретным файлом не требуется иметь информацию о местоположении этого файла на внешнем носителе информации. Например, для того, чтобы загрузить документ в редактор с жесткого диска нам не требуется знать на какой стороне какого магнитного диска и на каком цилиндре и в каком секторе находится требуемый доку-мент.
3. Обеспечение надежности и отказоустойчивости. Стоимость информации может во много раз пре-вышать стоимость компьютера.
4. Обеспечение защиты от НСД.
5. Обеспечение совместного доступа к файлам, не требуя от пользователя специальных усилий по обеспечению синхронизации доступа.
6. Обеспечение высокой производительности.

Файлы. Операции над фалами.
Логический блок информации, хранимой на носителях информации. Он обязан иметь имя, атрибуты и может содержать произвольный объём информации (зависит от файловой системы)
Файлы можно создавать, удалять, переименовывать, редактировать, копировать, перемещать, разбивать на части и т.д.

Доступ к файлам
Порядок доступа к файлам.
Последовательный доступ – записи считываются в порядке очереди (поступления)
Прямой доступ – мы можем обратиться к любой записи файла с помощью индекса.
Директории.
Директория — название каталогов в файловой системе. Должна иметь имя и атрибуты.
Защита файлов.
Защищать наши файлы мы можем путём пароливания и шифрование. Мы можем защищать файлы от удаления, восстановления, редактирования и прочее. Всё это делается с помощью ПО. Лучшая защита файлов – это хранение их на съёмном диске.

12. Структурная схема персонального компьютера (основные блоки и их назначение).