Глава 1. Компьютер как средство автоматизации информационных процессов

1.История развития ВТИстория развития ВТ 2.Архитектура ПКАрхитектура ПК 3.Операционные системыОперационные системы 4.Защита от несанкционированного доступаЗащита от несанкционированного доступа 5.Физическая защита данных на дисках 6.Защита от вредоносных программ

История развития вычислительной техники

Вычисления в доэлектронную эпоху ЭВМ первого поколения ЭВМ второго поколения ЭВМ третьего поколения Персональные компьютеры Современные супер-ЭВМ 4 История развития ВТ

Заполнить таблицу Доэлектронн ая эпоха I поколениеII поколениеIII поколение Временные рамки Элементная база Устройство хранения Язык записи программ Степень распространен ности Размер 5

Вычисления в доэлектронную эпоху Потребность счета предметов у человека возникла еще в доисторические времена. Древнейший метод счета предметов заключался в сопоставлении предметов некоторой группы (например, животных) с предметами другой группы, играющей роль счетного эталона. У большинства народов первым таким эталоном были пальцы (счет на пальцах). Расширяющиеся потребности в счете заставили людей употреблять другие счетные эталоны (зарубки на палочке, узлы на веревке и т. д.). 6

Каждый школьник хорошо знаком со счетными палочками, которые использовались в качестве счетного эталона в первом классе. В древнем мире при счете больших количеств предметов для обозначения определенного их количества (у большинства народов десяти) стали применять новый знак, например зарубку на другой палочке. Первым вычислительным устройством, в котором стал применяться этот метод, стал абак. 7 Вычисления в доэлектронную эпоху

Древнегреческий абак представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проводились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая десяткам и т. д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующий разряд. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками 8

Вычисления в доэлектронную эпоху По мере усложнения хозяйственной деятельности и социальных отношений (денежных расчетов, задач измерений расстояний, времени, площадей и т. д.) возникла потребность в арифметических вычислениях. Для выполнения простейших арифметических операций (сложения и вычитания) стали использовать абак, а по прошествии веков счеты. В России счеты появились в XVI веке 9

Вычисления в доэлектронную эпоху Развитие науки и техники требовало проведения все более сложных математических расчетов, и в XIX веке были изобретены механические счетные машины арифмометры. Арифмометры могли не только складывать, вычитать, умножать и делить числа, но и запоминать промежуточные результаты, печатать результаты вычислений и т. д. 10

Вычисления в доэлектронную эпоху В середине XIX века английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, а также устройства ввода и печати. Чарльз Бэббидж. Charles Babbage. ( ) 11

Вычисления в доэлектронную эпоху Аналитическую машину Бэббиджа (прообраз современных компьютеров) по сохранившимся описаниям и чертежам построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Аналитическая машина состоит из четырех тысяч стальных деталей и весит три тонны. 12

Вычисления в доэлектронную эпоху Вычисления производились Аналитической машиной в соответствии с инструкциями (программами), которые разработала леди Ада Лавлейс (дочь английского поэта Джорджа Байрона). Графиню Лавлейс считают первым программистом, и в ее честь назван язык программирования АДА. 13

Вычисления в доэлектронную эпоху Программы записывались на перфокарты путем пробития в определенном порядке отверстий в плотных бумажных карточках. Затем перфокарты помещались в Аналитическую машину, которая считывала расположение отверстий и выполняла вычислительные операции в соответствии с заданной программой. 14

В 40-е годы XX века начались работы по созданию первых электронно-вычислительных машин, в которых на смену механическим деталям пришли электронные лампы. ЭВМ первого поколения требовали для своего размещения больших залов, так как в них использовались десятки тысяч электронных ламп. Такие ЭВМ создавались в единичных экземплярах, стоили очень дорого и устанавливались в крупнейших научно- исследовательских центрах. 15 ЭВМ первого поколения

В 1945 году в США был построен ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и калькулятор), а в 1950 году в СССР была создана МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) 16

ЭВМ первого поколения Электронно-вакуумные лампы Монтаж электронных ламп на компьютерах первого поколения ЭНИАК 17

ЭВМ первого поколения ЭВМ первого поколения могли выполнять вычисления со скоростью несколько тысяч операций в секунду, последовательность выполнения которых задавалась программами. Программы писались на машинном языке, алфавит которого состоял из двух знаков: 1 и 0. Программы вводились в ЭВМ с помощью перфокарт или перфолент, причем наличие отверстия на перфокарте соответствовало знаку 1, а его отсутствие – знаку 0. Результаты вычислений выводились с помощью печатающих устройств в форме длинных последовательностей нулей и единиц. Писать программы на машинном языке и расшифровывать результаты вычислений могли только квалифицированные программисты, понимавшие язык первых ЭВМ. 18

ЭВМ второго поколения В 60-е годы XX века были созданы ЭВМ второго поколения, основанные на новой элементной базе транзисторах, которые имеют в десятки и сотни раз меньшие размеры и массу, более высокую надежность и потребляет значительно меньшую электрическую мощность, чем электронные лампы. Такие ЭВМ производились малыми сериями и устанавливались в крупных научно-исследовательских центрах и ведущих высших учебных заведениях. 19

ЭВМ второго поколения Первый транзистор заменял 40 электронных ламп, работал с большей скоростью, был дешевле и надежнее. Транзистор 20

ЭВМ второго поколения В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения БЭСМ-6 (Большая Электронная Счетная Машина), которая могла выполнять 1 миллион операций в секунду. 21

ЭВМ второго поколения В БЭСМ-6 использовалось 260 тысяч транзисторов, устройства внешней памяти на магнитных лентах для хранения программ и данных, а также алфавитно- цифровые печатающие устройства для вывода результатов вычислений. Работа программистов по разработке программ существенно упростилась, так как стала проводиться с использованием языков программирования высокого уровня (Алгол, Бейсик и др.). 22

ЭВМ третьего поколения Начиная с 70-х годов прошлого века, в качестве элементной базы ЭВМ третьего поколения стали использовать интегральные схемы. В интегральной схеме (маленькой полупроводниковой пластине) могут быть плотно упакованы тысячи транзисторов, каждый из которых имеет размеры, сравнимые с толщиной человеческого волоса. 23

Интегральная схема 24

ЭВМ третьего поколения ЭВМ на базе интегральных схем стали гораздо более компактными, быстродействующими и дешевыми. Такие мини- ЭВМ производились большими сериями и были доступными для большинства научных институтов и высших учебных заведений. 25

Персональные компьютеры Развитие высоких технологий привело к созданию больших интегральных схем БИС, включающих десятки тысяч транзисторов. Это позволило приступить к выпуску компактных персональных компьютеров, доступных для массового пользователя. 26

Персональные компьютеры Первым персональным компьютером был Аррle II («дедушка» современных компьютеров Маcintosh), созданный в 1977 году. В 1982 году фирма IBM приступила к изготовлению персональных компьютеров IВМ РС («дедушек» современных IВМ- совместимых компьютеров). 27

Персональные компьютеры Современные персональные компьютеры компактны и обладают в тысячи раз большим быстродействием по сравнению с первыми персональными компьютерами (могут выполнять несколько миллиардов операций в секунду). Ежегодно в мире производится почти 200 миллионов компьютеров, доступных по цене для массового потребителя. Персональные компьютеры могут быть различного конструктивного исполнения: настольные, портативные (ноутбуки) и карманные (наладонники). 28

Это многопроцессорные комплексы, которые позволяют добиться очень высокой производительности и могут применяться для расчетов в реальном времени в метеорологии, военном деле, науке и т. д. 29 Современные супер-ЭВМ

Почему современные персональные компьютеры в сотни раз меньше, но при этом в сотни тысяч раз быстрее ЭВМ первого поколения? Почему современные персональные компьютеры доступны для массового потребителя? 30 Ответьте на вопросы

Доэлектронная эпоха I поколениеII поколениеIII поколение Временные рамки Середина XIX – 40-е XX 40-е XX – 60-е XX 60-е XX – 70- е XX 70-е XX – по настоящее время Элементная база Механическое устройство Электрические лампы транзисторы Устройство хранения перфокартаПерфокарта, перфолента Магнитная лента Дискета (магнитный диск), лазерный диск, винчестер, flash- память Язык записи программ Последователь ность отверстий на карте Машинный (0, 1)Ассемблер, позже языки высокого уровня Языки высокого уровня, объектно- ориентированные языки и др. Степень распростране нности Единичные экземпляры Малые серииОбщедоступны РазмерБольшой (несколько тонн) Несколько залов, здание Часть комнаты Компактный (настольный)

Архитектура ПК

Операционные системы

Операционные системы Основные характеристики ОС ОС Windows ОС Windows OC Linux 34

Основные характеристики операционных систем (ОС)

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и представляет пользователю доступ к его ресурсам. 36

Файловая система Управление файловой системой выполняют программные модули. Файловая система – способ организации, хранения и именования данных на носителях информации Кластер – минимальный адресуемый элемент носителя информации Каталог (папка) – файл, содержащий список файлов находящихся в нем 37

Командный процессор Наиболее часто над файлами производятся следующие операции: копирование (копия файла помещается в другую папку); перемещение (файл перемещается в другую папку); удаление (запись о файле удаляется из папки); переименование (изменяется имя файла). Командный процессор – специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. 38

Драйверы устройств Драйверы устройств – специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых их параметров. В процессе установки операционная система определяет тип и конкретную модель установленного устройства и подключает необходимые для их функционирования драйверы. При включении компьютера производится загрузка драйверов в оперативную память. Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы. 39

Графический интерфейс Графический пользовательский интерфейс создают программные модули. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью диалоговых окон. Диалоговые окна могут включать в себя разнообразные элементы управления: вкладки текстовые поля флажки кнопки счетчики списки контекстные меню переключатели ползунки 40

Служебные программы Служебные программы (утилиты) позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и т.д. 41

Справочная система Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей. 42

Справочная система 43

Загрузка ОС Диск, на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка, называется Системным 44 Загрузка ОС: 1.Самотестирование 2.Поиск загрузчика ОС 3.Загрузка ОС в операционную память с системного диска Информации для начала загрузки ОС хранится в микросхеме BIOS

Логический раздел (диск) – независимая область жесткого диска (винчестера) На разные логические диски можно установить разные ОС Несколько ОС на одном компьютере 45

Компоненты операционной системы 1.Загрузчик 2.Ядро 3.Командный процессор (интерпретатор) 4.Драйверы устройств 5.Интерфейс 6.Файловая система 7.Справочная система 8.Служебные программы (утилиты) Состав ОС 46

Операционная система Windows

Работа с учебником Задание Составить конспект по плану Файловые системы: FAT12, FAT16, FAT32, NTFS Графический интерфейс: Рабочий стол, панель задач, значок, ярлык. Основные элементы окна: строка заголовка, кнопки сворачивания, закрытия. Строка меню, полоса прокрутки, границы и узлы, элементы управления Безопасность компьютера Системный реестр. 48

Системный реестр Windows Системный реестр ОС Windows является иерархической базой данных, в которой хранится информация о конфигурации Windows. В реестре содержатся сведения об оборудовании системы, установленных программах и параметрах настройки. В ОС Windows входит редактор реестра – программа regedit.exe. Программа regedit.exe Категорически не рекомендуется изменять параметры реестра без четкого понимания производимых действий. 49

Системный реестр Windows Если повреждена информация об устройствах, то соответствующий раздел реестра можно исправить или восстановить в том виде, который он имел в момент последнего удачного запуска компьютера. Для этого необходимо перезагрузить компьютер, а процессе загрузки нажать клавишу {F8} и выбрать вариант загрузки Загрузка последней удачной конфигурации. 50

Системный реестр Windows Современные версии ОС Windows содержат средство восстановления системы, которое может восстановить системный реестр, существовавший на определенную дату, если ранее была сохранена резервная копия этих данных. 51

OC Linux

Разработчик ядра ОС Linux 53 Студент из Хельсинки Линус Торвальдс

Файловая система Используется иерархическая файловая система Корневая папка одна (!). Съемные носители и локальные диски объединяются процедурой монтирования Точка монтирования – пустая папка, в которую помещается содержимое подключаемого носителя ext3 - журналируемая файловая система, используется по умолчанию в операционных системах на ядре Linux 54

Дистрибутив - это набор программного обеспечения, включающий все 4 основные части операционной системы, а также некоторую совокупность прикладных программ 55

Установка программ Программное обеспечение – набор компонентов (программных пакетов) Менеджер пакетов – поддерживает целостность системы, устанавливает удаляет и обновляет программы Репозиторий хранилище, место, где хранятся и поддерживаются какие-либо данные (для ALT Linux - Сизиф) 56

ALT Linux Junior Дистрибутив ОС Пакет ПО: – Офисный пакет OpenOffice – Браузер – Редакторы векторной и растровой графики – Программа для работы с фото и видео – Звуковой редактор – Системы программирования 57

Вход в систему Linux – многопользовательская система Регистрация: – Системное имя (login name) – Пароль (password) У каждого зарегистрированного пользователя своя папка Все пользовательские папки собраны в папку /home У пользователя нет доступа к системным файлам 58

Графический интерфейс Графическая обложка (оболочка) KDE – аналог графического интерфейса в ОС Windows. Основные элементы: – Рабочий стол – Панель задач – Диалоговые окна 59

Что лучше?

1. БЕЗОПАСНОСТЬ Подавляющее большинство вредоносных программ атакуют именно Windows. Существует всего около десятка вирусов под Linux, но и они не способны поразить систему в целом. 61

2. СТАБИЛЬНОСТЬ Надежность операционных систем Windows довольно низкая: часты различные сбои, в результате которых теряются ценные данные. Linux зарекомендовал себя как весьма надежная система, способная обеспечивать бесперебойную работу в течение нескольких лет без переустановки. 62

3. СТОИМОСТЬ У операционных систем Windows высокая стоимость лицензий и каждое новое рабочее место слишком дорого обходится. Linux вы можете получить совершенно бесплатно(не считая стоимости чистого диска!) 63

4. СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ У операционных систем Windows системные требования значительно возрастают с появлением каждой новой версии Современные версии Linux могут успешно работать на морально устаревших компьютерах 64

5. Возможность обновления Официальное обновление для ОС Windows доступно с сервера Microsoft Регулярно выходят новые версии ПО + есть доступ к исходным кодам. 65

6. Открытость исходного кода В ОС Windows закрытый исходный код В ОС Linux открытый исходный код 66

7. СВОБОДА В соответствии с лицензией ОС Windows вы не имеете права: делать копии, передавать другим людям, использовать более чем на одном компьютере. ОС Linux свободна. Это означает, что каждый может копировать ее, каждый имеет право скачать исходный код, модифицировать и переиздать его, до тех пор, пока продукт остается под лицензией GPL. 67

Белгородские школы переходят на СПО 68

Защита от несанкционированного доступа

Защита от несанкционированного доступа Защита с использованием паролей Биометрическая система защиты 70

Защита с использованием паролей Пароль - это секретное слово или набор символов, предназначенный для подтверждения личности или полномочий Пароли используют для защиты от несанкционированного доступа к программам и данным 71

Пароль можно установить: перед входом в ОС перед загрузкой ОС (BIOS Setup) Защита с использованием паролей 72

Биометрическая система защиты Биометрические системы идентификации часто используют для защиты от несанкционированного доступа К ним относят идентификацию по: Отпечаткам пальцев Характеристикам речи Радужной оболочке глаза Изображению лица Геометрии ладони руки 73

Идентификация по отпечаткам пальцев Устанавливают на ноутбуки. Мыши, клавиатуры, флеш-диски 74

Идентификация по характеристикам речи Вид бесконтактной идентификации 75

Идентификация по радужной оболочке глаза Изображение радужной оболочки глаза каждого человека уникально 76

Идентификация по изображению лица Идентификация по признакам: форма и цвет лица, волос, бровей, глаз, особенности ушей, рта 77

Идентификация по ладони руки Идентификация по признакам: размер, форма, узор расположения кровеносных сосудов 78