Спо что такое в компьютере

Обновлено: 06.07.2024

В этой статье речь пойдет о Свободном Программном Обеспечении: как оно так получилось, что получилось то, что имеем.
Давным-давно, когда деревья еще были большими, компьютеры существовали только в крупных университетах: это было передовое направление развития науки на тот момент. По этой причине программное обеспечение для них могли писать лишь научные сотрудники и только в рамках академической модели разработки.

Т.е. исходные коды программ должны были быть опубликованы и открыты для критики, чтобы научное сообщество могло проверить истинность того или иного открытия.

Немного отступлю и поясню, что же такое исходные коды, потому как иначе разобраться в понятии СПО будет не под силу. Дело в том, что программное обеспечение создается и изменяется в одном виде - в виде исходных кодов, а распространяется, чаще всего, в другом виде - в виде машинных кодов. Из машинных кодов однозначно невозможно восстановить исходные коды программы. Таким образом, если кто-нибудь захочет разобраться в том как программа работает или хотябы понять что она делает, этот кто-нибудь должен обладать исходными кодами этой программы.

Но вернемся к нашим помидорам. На новую отрасль науки обратили внимание предприниматели: они переманили из университетов хороших сотрудников и не пожалели денег на разработку компьютеров. Это возымело успех, и совсем скоро компьютеры, разработанные корпорациями, заполонили рынок.

Вместе с компьютерами, разработчики поставляли базовое ПО, на разработку которого уходили деньги, и, чтобы не нести потери от бесплатного копирования своих программ конкурентами, корпорации лоббировали закон об авторском праве на ПО. Теперь просто сдуть программу у конкурента было нельзя, ведь злые конкуренты могли каааак подать иск в суд, да каааак оттяпать себе много зеленых бумажек, которые с таким трудом были заработаны. И халява закончилась.

Между тем, буржуйские корпорации делали большие успехи в разработке и продаже своих компьютеров, и если в начале 1970-х годов они только делали первые шаги, то к началу 1980-х университетские компьютеры проигрывали коммерческим по производительности и цене в разы. Университетам, чтобы не отстать от прогресса, пришлось закупать компьютеры на стороне, а для этого приходилось соглашаться с лицензиями, которые не давали доступ к исходному коду программ. Так наступила эра проприетарного софта (англ. proprietary - собственнический, имеющий хозяина).

В аккурат перед этим процессом в Массачусетском Технологическом Институте (MIT) шла разработка
лисп-машин, не важно что это, важно что перспективная штука была в то время. И вот, в один прекрасный день коммерческая фирма выкупила у университета права на лисп-машины и сманила к себе большую часть сотрудников, над ней работавших, сманила с коварной целью продолжить разработку у себя и потом эти самые лисп-машины продавать. Но один из сотрудников, из числа оставшихся в университете, никак не мог с таким согласиться: по его мнению это было неправильно, ведь он, и другие оставшиеся не мог более продолжать разработку своего детища, а это было досадно. Этого сотрудника звали Ричард Столлман.

Раз такое приключилось, Столлман решил в одиночку продолжить разработку лисп-машин, самостоятельно реализуя в своей копии программы те изменения, которые вносили коммерческие фирмы. Однако, одному человеку было не угнаться за работой целой фирмы. И тогда, в поисках единомышленников Столлман основывает некоммерческую организацию - Фонд Свободного Программного Обеспечения (англ. Free Software Foundation, сокращённо FSF), главной цель которого является сохранение академической модели разработки софта.

Столлман поставил и более глобальную цель - разработка полностью свободной от каких-либо патентных ограничений операционной системы, для которой было выбрано название GNU. Эта операционная система должна стать полностью совместимой с популярной тогда в академических кругах операционной системой Unix, поскольку для этой операционной системы работники университета уже много чего наработали, а наработки терять не хотелось.

Для пущей надежности FSF сформулировал четыре критерия свободного
программного обеспечения и разработал Универсальную Общественную Лицензию GNU (англ. GNU General Public License - сокращенно GNU GPL или просто GPL)

В 1991 году финский студент Линус Торвальдс опубликовал под лицензией GPL ядро Linux, которое подходило для операционной системы GNU. Нужно отметить, что к тому времени проект GNU был уже достаточно развит, однако, работа над собственным ядром GNU Hurd еще была далека от завершения, и ядро Linux пришлось как раз ко времени. С этого момента новая операционная система GNU\Linux, полностью свободная, написанная на 100% энтузиастами, начала набирать популярность, а вместе с ней и СПО в целом.

Сегодня СПО - является неотъемлемой частью мирового программного обеспечения, почти каждый человек использует его прямо или косвенно.

В следующей статье цикла торжественно клянусь рассказать о распространенных мифах и заблуждениях, касающихся СПО, о том, чем СПО лучше и чем хуже проприетарных разработок, и о состоянии дел в области СПО на данный момент. Не прощаюсь!

Системное программное обеспечение (СПО) — совокупность программ с узкой специализацией, направленной на взаимосвязь между физическими устройствами, управление компьютером, поддержание его в рабочем состоянии. Занимается его разработкой системный программист. Основные функции системного ПО в информатике:

Поддержание эффективной работы какой-либо вычислительной системы.
Разворачивание на компьютере или в сетевом окружении среды для работы прикладного программного обеспечения.
Выполнение фоновых процессов работы с файловой системой, защиты данных от утечки, проверка на наличие вредоносных скриптов и вирусов.
Осуществление диагностики и предотвращения выхода из строя аппаратной части персонального компьютера, ноутбука и другого цифрового устройства.
Взаимосвязь физических устройств и преобразование их в логические.

В первом случае применяются специальные утилиты. Они могут входить в состав самой операционной системы или устанавливаться из других источников. Во втором случае разворачивание осуществляется при помощи операционной системы, т. е. программы-оболочки в которой может работать любое программное обеспечение (ПО).

Третья функция осуществляет работу над элементами файловой системы, т. е. каталогами и файлами. Их можно перемещать в другие места, копировать, удалять, изменять и т. д. Кроме того, существует определенная группа, называемая архиваторами. Последние позволяют значительно уменьшать размеры файлов, подготавливать любую единицу данных (картинок, документов и т. д. ) к рассылке в интернете.

Четвертая функция обеспечивает защиту важной информации от злоумышленников, которые стремятся получить пароли от электронной почты, платежных систем и других важных данных для конкретного пользователя.

Любая операционная система (ОС) работает не с физическим устройством, а с его логическим представлением. Для этого применяется базовая система ввода-вывода (BIOS), обеспечивающая взаимосвязь между компонентами вычислительной системы.

Классификация системных программ

Специалисты в IT-сфере считают, что СПО можно условно разделить на 3 типа. К ним относятся:

Базовое.
Операционные системы.
Сервисные программы (утилиты).

К первой группе относятся программы, встроенные в аппаратную часть, т. е. «вшитые» в железо при его изготовлении. Они загружаются в специальную микросхему, которая называется модулем постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

Вторая группа — операционные системы. Это специальные программы-оболочки, разворачивающие соответствующую среду для обмена информацией между аппаратной частью компьютера и клиентом. Все команды последнего переводятся на специальный машинный язык, а затем обратно.

Для постоянного поддержания оптимального быстродействия ОС применяются утилиты. Они являются внешним программным обеспечением, хотя некоторые из них входят в состав самой ОС (проверка, дефрагментация диска). Однако специалисты рекомендуют настоятельно не использовать встроенные средства обслуживания системы, а применять только профессиональные.

Чтобы понять принцип работы СПО, необходимо рассмотреть каждый из компонентов более подробнее. Кроме того, понимание всех процессов, происходящих в вычислительной системе, поможет быстро определить неисправность.

Базовое ПО

Основной частью базового ПО является BIOS. Она записывается в специальную микросхему ПЗУ, находящуюся на материнской плате, и выполняет следующие функции:

Поддержку аппаратной конфигурации и назначение соответствующих прерываний.
Инициализацию установленного железа и считывание его настроек при включении компьютера.
Передачу управления ОС.

При включении персонального компьютера (ПК) управление передается программе, вшитой в микросхему BIOS. Она выполняет проверку оборудования, установленного на ЭВМ (электронно-вычислительную машину). Каждому компоненту назначается определенное прерывание, по которому и происходит его идентификация в системе.

Программа в микросхеме генерирует импульс для тестового запуска того или иного устройства. Если получен соответствующий двоичный код от тестируемого компонента, значит, последний успешно прошел диагностику. С самого начала тест-сигнал посылается на основные элементы ПК, т. е. микропроцессор (CPU), оперативную память (RAM), видеопроцессор (GPU) и контроллер жесткого диска. Когда одно из основных устройств не прошло тестирование, работа ПК прекращается и выдается соответствующий кодовый сигнал через динамик-пищалку.

Одной из полезных настроек является установка очередности загрузки устройств. Функция необходима для установки порядка загрузки и выбора носителя для ее инсталляции. Специалисты рекомендуют устанавливать носитель с установленной ОС на первое место, а другие отключить.

Операционная система

ОС — совокупность ПО, которое управляет железом и ресурсами ЭВМ, а также разворачивает специальную среду для запуска и работы приложений клиентской части. Иными словами, она «оживляет» компьютер, поскольку без нее невозможно играть в игры, слушать музыку, смотреть фильмы, работать с документами. Основные задачи, которые выполняют современные ОС:

Это основные критерии, которым должна удовлетворять каждая ОС. Для выбора последней нужно ознакомиться с основными видами и характеристиками.

Виды и характеристики

Для работы на персональном компьютере можно использовать несколько видов ОС, основные характеристики которых существенно отличаются между собой. Они условно могут делиться на 3 группы:

Первая платформа является оптимальным решением для любых ПК и портативных устройств, поскольку отличается не только функциональностью, но и высокими требованиями к безопасности. Для нее практически не пишется опасное вредоносное ПО, данные пользователя надежно защищены. Кроме того, освоить ее довольно просто, поскольку существует множество модификаций с понятным интерфейсом. Для входа в систему предусмотрен пароль, который невозможно обойти.

Самыми ненадежными являются Windows-системы. Для этого вида необходимо подбирать соответствующее ПО для защиты персональной информации, а также от вредоносных программ и взлома со стороны киберпреступников. Последние могут легко получить важные данные об электронных кошельках, а затем их взломать.

В ОС существует возможность входа по паролю, однако его довольно легко взломать. Распространенной ошибкой новичков при инсталляции Windows является отсутствие пароля на аккаунте администратора, который просто не указывают. В результате этого злоумышленник может получить доступ ко всем данным пользователя, войдя в админскую учетную запись.

MAC-системы превосходят Linux-платформы по степени надежности и обеспечивают отличную защиту информации пользователя. Однако они обладают существенным недостатком — установить их можно только на устройства компании «APPLE».

Следует отметить, что MAC и LINUX имеют UNIX-ядро, т. е. структуру файловой системы, конфигурацию и модульные процедуры выполнения запросов. Этот подход к архитектуре позволяет существенно увеличить скорость работы, достигнуть высокого уровня безопасности, а также правильно управлять ресурсами при выполнении нескольких процессов.

Драйвера и многозадачность

Драйвер — специальная программа, предназначенная для выполнения взаимосвязи железа с операционной системой. Он необходим для корректной работы последней и инсталлируется при установке. Однако иногда его следует устанавливать вручную, поскольку система не всегда может найти и загрузить подходящее ПО для конкретного устройства. Эта проблема чаще всего происходит в Windows, поскольку UNIX-системы всегда «находят» подходящие драйвера (стабильные и свежие версии).

Следует отметить, что только OC UNIX-платформ обладают многозадачностью. Хотя в некоторых источниках указано, что Windows способна правильно распределять ресурсы при вычислительном процессе. Последнее — ошибочное утверждение, поскольку работа программ выполняется по одному экземпляру с последующим переключением между вычислительными потоками. IT-специалисты называют Windows — ОС с ложной многозадачностью.

Специальные утилиты

Программы-утилиты чаще всего применяются для Windows-платформ, которые не отличаются стабильностью работы и безопасностью. Для правильного их подбора необходимо кратко ознакомиться с функциями, которые они должны выполнять. По функционалу можно перечислить такие группы утилит:

Защита от вирусов и другого вредоносного ПО.
Оптимизация файловой системы.
Чистка и дефрагментация реестра.
Удаление ненужных данных.
Настройка системы.
Шифрование данных.
Корректное удаление установленных программ.

К первой группе можно отнести все антивирусы. Для выбора оптимального программного продукта необходимо воспользоваться различными интернет-ресурсами, на которых тестируется соответствующее ПО. Примеры антивирусов, обладающих хорошими характеристиками, являются продукты лаборатории Касперского и Евгения Рошаля (Dr. Web).

Другие типы утилит выбираются по такому же принципу, как и антивирусы. Некоторые программные модули могут включать сразу несколько функций. Например, Advanced System Care состоит из компонентов, отвечающих за безопасность, работу с файловой системой и реестром, а также модуля, отвечающего за корректное удаление программ.

Таким образом, системные программы позволяют не только осуществлять диалог клиента и ЭВМ, а также сохранять важные данные и поддерживать работоспособность вычислительной системы на высоком уровне.

Программное обеспечение (англ. software) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей. Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.

ПО современных компьютеров включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы (рис. 3.1):

1. Системное программное обеспечение (системные программы);

2. Прикладное программное обеспечение (прикладные программы);

3. Инструментальное обеспечение (инструментальные системы).

Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др. Они предназначены для всех категорий пользователей, используются для эффективной работы компьютера и пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.

Центральное место среди системных программ занимают операционные системы (англ. operating systems). Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ, т.е. управления работой ПЭВМ с момента включения до момента выключения питания. Она загружается автоматически при включении компьютера, ведет диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, дисковым пространством и т.д.), запускает другие программы на выполнение и обеспечивает пользователю и программам удобный способ общения – интерфейс – с устройствами компьютера. Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам. Примерами ОС являются MS DOS, OS/2, Unix, Windows 9х, Windows XP.

Сервисные системы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания, программные оболочки и среды ОС, а также служебные программы.

Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств ПК, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе работы компьютера. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютера.

Для организации более удобного и наглядного интерфейса пользователя с компьютером используются программные оболочки операционных систем – программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами (более понятными и эффективными) осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера. К числу наиболее популярных оболочек относятся пакеты Norton Commander (Symantec), FAR (File and Archive manageR) (Е.Рошаль).

Служебные программы ( утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы, предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы. К ним относятся:

 программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют более плотно записывать информацию на дисках, а также объединять копии нескольких файлов в один, так называемый, архивный файл (архив);

 антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения;

 программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

 программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;

 программы для записи компакт-дисков;

 драйверы – программы, расширяющие возможности операционной системы по управлению устройствами ввода/вывода, оперативной памятью и т.д. При подключении к компьютеру новых устройств необходимо установить соответствующие драйверы;

 коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами и др.

Некоторые утилиты входят в состав операционной системы, а некоторые поставляются на рынок как самостоятельные программные продукты, например, многофункциональный пакет сервисных утилит Norton Utilities (Symantec).

Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения .

Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Различают следующие типы ППП:

 ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся:

Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect, Лексикон);

Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro);

Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, Freelance Graphics, Harvard Graphics);

Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix);

Графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop);

Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher);

Системы автоматизации проектирования (например, BPWin, ERWin);

Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво , Контекст);

Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form).

Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности – офисные пакеты – Microsoft Office, StarOffice и др.

 методо-ориентированные ППП, в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat).;

 проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Например, информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ; пакеты бухгалтерского учета и контроля 1С: Бухгалтерия, Галактика, Анжелика; в области маркетинга –Касатка, Marketing Expert; банковская система СТБанк;

 интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, персональный менеджер (органайзер), электронную таблицу, систему управления базами данных, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал. К ним относят, например, MS Works. Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими.

Обычно пакеты прикладных программ имеют средства настройки, что позволяет при эксплуатации адаптировать их к специфике предметной области.

К инструментальному программному обеспечению относят: системы программирования – для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик. Обычно они включают: редактор текстов, обеспечивающий создание и редактирование программ на исходном языке программирования (исходных программ), транслятор, а также библиотеки подпрограмм; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Delphi, Visual Basic, Java, которые включают средства визуального программирования; системы моделирования , например, система имитационного моделирования MatLab, системы моделирования бизнес-процессов BpWin и баз данных ErWin и другие.

Транслятор (англ. translator – переводчик) – это программа-переводчик, которая преобразует программу с языка высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов, которые существенно различаются по принципам работы.

Компилятор (англ. compiler – составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. После компилирования получается исполняемая программа, при выполнении которой не нужна ни исходная программа, ни компилятор.

Интерпретатор (англ. interpreter – истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном ее запуске.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

Свободное ПО — программное обеспечение с открытым кодом. В большинстве случаев оно является бесплатным, а платить приходится за техподдержку и дополнительные сервисы. Есть другой вид ПО — проприетарное, к которому относится, в частности, и Windows. Для его использования необходимо купить лицензию на использование каждого экземпляра. Причем в этом деле есть тонкий правовой нюанс: покупая лицензию, вы не покупаете программу в собственность, как это происходит с ботинками или колбасой, вы лишь приобретаете право на ее использование, причем строго в рамках, оговоренных лицензией (запрещающей, например, модификацию программы, если это не входит в ее функциональность).

Важный момент, который не все понимают, состоит в том, что бесплатное ПО является таковым лишь по видимости. Сопровождение таких программ сложнее и требует более высокой квалификации (а точнее, существенно иной, чем в случае Windows). По понятным причинам специалистов по СПО меньше, а оплата их в среднем выше. Поэтому в системах, где ПО приходится часто обновлять или модернизировать (скажем, в связи с обновлением «железа»), устранять последствия сбоев и решать проблемы пользователей, общая цена вопроса за все время эксплуатации может быть примерно одинаковой (правда, правильно настроенный под конкретный компьютер, Linux может потом работать годами, не требуя даже обновлений).

Но даже цена вопроса, измеряемая в деньгах на приобретение и эксплуатацию ПО, — лишь верхушка айсберга, особенно если речь идет об образовательных целях. Нередко говорят о том, что учеников привязывают к продукции определенного и притом иностранного производителя, что, конечно, чистая правда. Справедливости ради отметим, что некоторые продукты Microsoft и в самом деле являются непревзойденными по качеству и функциональности — это прежде всего относится к Word, ставшему стандартом де-факто для широчайшего круга задач в области подготовки документов. Но на самом деле никто не будет обучать школьников в массе именно тем специфическим задачам, в которых Word на голову превосходит всех конкурентов, а для обучения простому набору текстов и их форматирования подойдет любой другой редактор, и даже лучше, если не такой «навороченный».

А вот для обучения собственно информатике (т.е. обращению с компьютером и программами) проприетарные продукты подходят гораздо хуже любого СПО. Потому что СПО можно «крутить» так и этак и настраивать, как хочешь. Можно свободно изучать его внутреннюю структуру, и при желании модернизировать ее под свои нужды. Это рай для любителей «узнать, что там внутри — вата или опилки» (Н. Носов. «Незнайка в Солнечном городе»), чем на определенном этапе отличаются многие дети. Поэтому СПО — потенциально более подходящая для педагогических целей среда, чем ПО проприетарное. Если мы, конечно, все еще хотим воспитывать не бездумных потребителей, а людей с какими-то творческими задатками.

Против СПО часто выдвигают тот аргумент, что выйдя за пределы школы, ученик все равно неизбежно окунается в мир Windows, и якобы знания, полученные им, окажутся бесполезными. Это не так: во-первых, базовые навыки везде одинаковые, и умея применять их творчески (чему СПО учит в гораздо большей мере), ученик окажется на голову выше сверстников, не получивших такой возможности. Во-вторых, в мире уже есть прецедент: в недалеком прошлом в 60% американских школ стояли компьютеры Apple (и сейчас их роль в образовательной среде остается большой). Как видите, необходимость переучиваться на Windows потом (или, что еще проще, одновременно — приходя домой) совершенно не вызывает у американских школьников никаких проблем. Более того, необходимость работать в разных средах развивает кругозор куда лучше, чем унылая обязаловка единственной системы.

Есть и другой аргумент «за» СПО — это безопасность государства. Государственные интересы заставляют задуматься о том, чтобы слезть с иглы иностранного монополиста и перейти на СПО в госсекторе (как это уже сделано в Китае). И эта задача значительно бы облегчилась, если бы людей со школы приучали, как выражается фирма Apple, «думать иначе».

Читайте также: