计算机导论教材课件ch03

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1、计 算 机 导 论第3章 计算机软件系统第三章 计算机软件系统q教学目标 掌握软件的相关概念 了解系统软件和应用软件的基本 知识 了解计算机操作系统的基本知识 了解几种常用的操作系统 了解程序设计语言的相关概念 了解软件工程的相关概念程序和程序设计语言程序和程序设计语言l软件的核心内容是程序，而程序是指令的序列。l起初，程序员用计算机能够直接执行的二进制码（机器语言， Machine language）来写程序。工作效率非常低，而且容易出 错、不容易查错。l随后的思路：先用英文字母和数字按照一定规则来写程序，再 由另一个已经可以执行、具有翻译能力的程序把它翻译成等价 的二进制表示，交给计算机执

2、行。l因此，程序实际上是用特定语言表示的指令的序列。l这样的语言叫做程序设计语言（Programming languages）。l汇编语言（Assemble language）l高级语言（High-level programming language ）程序和程序设计语言程序和程序设计语言l对程序进行自动翻译：#include void f(int *j);*j = 9; ; void main() printf(myProgramn);i = 1;printf(“ i=”,i);f(i);printf(“ i=“,i); 高级语言程序MOV DX，OFFSET FILE MOV AL，0 M

3、OV AH，3DH INT 21H JC OPERR MOV HANDLE，AX MOV BX，HANDLE MOV DX，OFFSET BUF MOV CX，512 MOV AH，3FH INT 21H JC READERR CMP AX，0 JE CLOSE MOV BX，AX MOV BUF BX ，$ MOV DX，OFFSET BUF MOV AH，9 INT 21H JMP READ汇编语言程序110110101100010001011000 110000100101101101000101 010111110110010101110010 11101111011000000100

4、1110 010101100111010101011100 101010010101010100010110 001101101110111001011000 110101110010110101100011 010100111110101010101001 001001011101000111001010 110001100101100011001100 101010101010000001111001 011011111001011000010111 111110010110010111010101 010101000101011111100101 00100101110010机器语言程序

5、编译汇编编译软件软件l只有程序就可以了吗？通常不是这样，因为：l使用这个程序的人一般不是写程序的人，他们 很可能不懂程序，因此需要有使用说明，甚至需要培训 教材；l以后要修改这个程序的人可能不是写程序的人 ，他们需要理解这个程序的设计思想和程序的演变过程 ；l这个程序可能只是一个大系统的一部分，承担 其他任务的人需要知道怎样才能在系统中利用这个程序 。l因此，还需要与程序有关的其他信息，这些信息要以人们能够 理解的方式加以表现：文档（Documents）。l软件：程序和与之相关的所有文档。 等应用软件数据库管理系统系统支撑和服务程序语言处理程序操作系统系统软件软件系统Photoshop Ado

6、beOffice WPSOfficeMicrosoft 第一节 计算机软件概述系统软件和应用软件的概念q系统软件 系统软件是围绕计算机系统本身 开发的软件，它介于硬件和应用软件之 间。其主要功能是管理、监控和维护计 算机软硬件资源，为应用软件的开发和 运行提供环境支持，为用户提供友好的 使用计算机的交互界面。主要包括：操 作系统、程序设计语言、语言处理程序 、数据库管理系统、系统支撑和服务程 序等。 系统软件和应用软件的概念q应用软件 应用软件是为用户解决各类应用 问题开发的程序。应用软件涉及的应用 范围广泛，种类繁多。如今，计算机能 够渗透到人们生活的方方面面，就是各 种应用软件得到大量成果

7、研发的结果。 常见应用软件有办公自动化软件 、管理信息系统、大型科学计算软件包 以及各类游戏软件等。具体的软件有 Microsoft Office、WPS Office、 PhotoShop、Corel Draw等。应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系计算机硬件系统软件应用软件用户按下P 键Hi ，OS ，发生了 一个事件：P 键 被按下了！Hi，财务系统，键 盘输入的是P， 看着办吧！Hi，OS ，打印我 送到你那里的工资 报表文件 ！Hi，激光打印机， 把我送给你的数据 打印出来 ！激光打印机 开始打印*系统软件系统软件管理和控制计算机的要求管理和控

8、制计算机的要求l计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括：l内存和外存；l各个部件之间的通信与协调运行。l还有许多与硬件有关的、公共的事情：l接受输入设备（例如键盘）送来的数据；l把数据存储到外存，或者从外存读取所需要的 数据；l把数据送给输出设备（例如显示器、打印机等 ）。l这些事情：l完全可以用程序来做。因为计算机不仅可以为 用户计算，还可以为计算。l不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的 程序来做。系统软件系统软件l这类软件不需要用户的干预，就能处理技术上很复杂 的、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。l这类软件包括：l操作系统（Operating system，OS）l程序设计

9、语言（Programing design language）l语言处理程序（Language translators）l数据库管理系统（Data Base Management System， DBMS）l设备驱动程序（Device drivers）l系统支撑和服务程序计算机系统是由硬件和软件两部分构成的。操作 系统属于软件中的系统软件，操作系统是紧挨着硬件 的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充，其他软件 则是建立在操作系统之上的。通过操作系统对硬件功 能进行扩充，并在操作系统的统管理和支持下运行 各种软件。因此，操作系统在计算机系统中占据着一个非 常重要的地位，它不仅是硬件与所有其他软件之间

10、的 接口，而且任何数字电子计算机，从微处理器到巨型 计算机都必须在其硬件平台上加载相应的操作系统之 后，才能构成一个可以协调运转的计算机系统。操作系统的概念只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资 源才能被分配给用户所使用。也只有在操作系统的支 撑下，其他系统软件如各类编译系统、程序库、运行 支持环境才得以取得运行条件。没有操作系统，任何 应用软件都无法运行。可见，操作系统实际上是一个计算机系统中硬 、软件资源的总指挥部。操作系统的性能高低，决定 了整体计算机的潜在硬件性能能否发挥出来。操作系 统本身的安全可靠程度，决定了整个计算机系统的安 全性和可靠性。操作系统正是软件技术含量最大、附 加值

11、最高的部分，是软件技术的核心，是软件的基础 运行平台。操作系统的概念据此，我们可给出操作系统的一个定 义：操作系统是计算机系统中的一个 系统软件，是能有效地组织和管理计算机 系统中的硬件和软件资源，合理地组织计 算机工作流程，控制程序的执行，并向用 户提供各种服务功能，使得用户能够灵活 、方便、有效地使用计算机，并使整个计 算机系统能高效地运行的一组程序模块的 集合。操作系统的概念其中，“有效”主要指操作系统在管理资源方面要考 虑到系统运行效率和资源的利用率，要尽可能的提高 处理器的利用率，让它尽可能少的空转，其他的资源 例如内存、硬盘则应该在保证访问效能的前提下尽可 能的减少浪费的空间等。“

12、合理”主要是指操作系统对于不同的用户程序 要“公平”，以保证系统不发生“死锁”和“饥饿” 的现象。“方便”主要是指人机界面方面，包括用户使用 界面和程序设计接口两方面的易用性、易学性和易维 护性。操作系统的概念操作系统的功能q存储器管理 q处理器管理（进程管理） q文件管理 q设备管理 q作业管理处理器管理的主要任务是对处理器进行分配， 并对其运行进行有效的控制和管理。在多道程序环境 下，处理机的分配和运行都是以进程为基本单位，因 而对处理机的管理可归结为对进程的管理。它包括以 下几方面：进程控制在多道程序环境下，要使作业运行，必须先为 它创建一个或几个进程，并为之分配必要的资源。进 程运行结

13、束时，要立即撤销该进程，以便及时回收该 进程所占用的各类资源。进程控制的主要任务便是为 作业创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在 运行过程中的状态转换。一、处理机管理功能进程同步进程是以异步方式运行的，并以人们不可预知 的速度向前推进。为使多个进程能有条不紊地运行， 系统中必须设置进程同步机制。进程同步的主要任务 是对诸进程的运行进行协调。 有两种协调方式：进程互斥方式。指诸进程在对临界资源进行访 问时，应该用互斥方式。进程同步方式。指在相互合作完成共同任务的 进程间，由同步机构对它们的执行次序加以协调。为了实现进程同步与互斥，系统中必须 设置进程同步机制。最简单的用于实现进程互 斥的机

14、制是为每一种临界资源配置一把锁。当 锁打开时，进程可以对临界资源进行访问；而 关上时，则禁止进程访问该临界资源。进程通信在多道程序环境下，可由系统为一个应用 程序建立多个进程。这些进程相互合作去完成 一共同任务，而在这些相互合作的进程之间， 往往需要交换信息。例如，有三个相互合作的进程，它们是输入进 程、计算进程和打印进程。输入进程负责将所输入的 数据传送给计算进程；计算进程利用输入数据进行计 算，并把计算结果传送给打印进程，由打印进程把结 果打印出来。进程通信的任务就是用来实现相互合作 进程之间的信息交换。当相互合作的进程处于同一计算机系统时，通 常是采用直接通信方式。即由源进程利用发送命令

15、直 接将消息挂到目标进程的消息队列上，以后由目标进 程利用接收命令从其消息队列中取出消息。当相互合作的进程处于不同的系统中时，常采 用间接通讯方式，即由源进程利用发送命令将消息送 入一个存放消息的中间实体中，以后由目标进程利用 接收命令从中间实体中取走消息。该中间实体通常称 为邮箱，相应的通信系统称为电子邮件系统。调度等待在后备队列上的每个作业，通常要经过调 度（包括作业调度和进程调度两步），才能执行。作 业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法， 选择若干 个作业，为它们分配必要的资源（首先是分配内存） 。在将它们调入内存后，便为它们建立进 程，使之成为可能获得处理机的就绪进程；并 将它

16、们按一定算法插入就绪队列。而进程调度 的任务则是从进程的就绪队列中，按照一定的 算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为 它设置运行现场，使进程投入运行。在进行作业调度和进程调度时，都必须 遵循某种调度算法。存储器管理的主要任务是为多道程序的运行提供 良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利 用率，以及能从逻辑上来扩充内存。为此，存储器管 理应具有以下功能：内存分配、内存保护、地址映射 和内存扩充等。 内存分配内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空 间，使它们“各得其所”，提高存储器的利用率，以 减少不可用的内存空间，允许正在运行的程序申请附 加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要。二、存储器管理功能操作系统在实现内存分配时，可采取以下两 种方式：静态分配方式。每个作业的内存空间是在 作业装入时确定的；在作业装入后的整个运行期间 ，不允许再申请新的内存空间，也不允许作业在内 存中“