现代信息技术基础

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1、第3章 计算机软件,3.1 概述 3.2 操作系统 3.3 程序设计语言及其处理系统 3.4 算法与数据结构,3.1 软件概述,1. 什么是计算机软件 2. 计算机软件的特性 3. 计算机软件的分类,3.1 什么是计算机软件,计算机系统=硬件+软件,计算机系统是由硬件和软件组成的，两者缺一不可！,软件、硬件和用户的关系,硬件的能力非常有限，只是速度极高而已没有软件，硬件几乎什么任务也完成不了,计算机通过软件才能进行信息处理,不同的软件，完成不同的任务,同一软件处理不同的数据，完成不同的任务,什么是程序？,程序是告诉计算机做什么和如何做的一组指令(语句)，这些指令(语句)都是计算机能够理解并能够

2、执行的一些命令 程序的特性： 用于完成某一确定的信息处理任务 使用某种计算机语言描述如何完成该任务 预先存储在计算机中，启动运行后才能完成任务,程序与数据的关系,程序所处理的对象和处理后得到的结果统称为数据（分别称为输入数据和输出数据） 程序必须处理合理的输入数据，否则不会产生有意义的输出 程序和数据具有相对性,程序与软件是什么关系？,软件往往指的是设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值、且有一定规模的程序 软件既包含程序、也包含与程序相关的数据和文档： 程序是软件的主体 数据指的是程序运行过程中处理的对象和必须使用的一些参数（如三角函数表、英汉词典等） 文档指的是与程序开发、维护及操作

3、有关的一些资料（如设计报告、维护手册和使用指南等） “软件” 强调的是产品、工程、产业或学科等宏观方面的含义，“程序”更侧重技术层面的含义 软件和程序本质上相同，在不会发生混淆的场合，软件和程序两个名称经常混用，并不严格加以区分,2. 计算机软件的特性,计算机软件有哪些特性？ (1),1. 不可见性(是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价) 2. 适用性(可以适应一类应用问题的需要 ) 3. 依附性(依附于特定的硬件、网络和其他软件 ) 4. 复杂性(规模越来越大，开发人员越来越多，开发成本也越来越高) ，例如：,软件的复杂性 举例,程序规模：Windows XP源程序约有5000万行 人员

4、队伍：Vista及新版Office 2007两个团队开发设计成员总共9000余人 资金投入：微软为Vista投入90亿美元，包括Vista未来的配套及合作伙伴的投入，预计在180亿美元以上，如果加上新版Office的成本，投入资金在240亿270亿美元之间 开发周期：Vista的开发经历6年，发布时间一拖再拖,计算机软件有哪些特性？ (2),5. 无磨损性(功能和性能一般不会发生变化 ) 6. 易复制性(可以非常容易且毫无失真地进行复制 ) 7. 不断演变性(软件的生命周期 ) ，例如： 1989年Word 1.0 1997年推出Word 97 2000年推出Office 2000 2003年

5、 Office 2003 最新版本是Office 2007,8. 有限责任(有限保证) 9. 脆弱性(黑客攻击、病毒入侵、信息盗用),Windows版本演变,计算机软件与知识产权,软件是智力活动的成果，受到知识产权(版权)法的保护 版权授予软件作者(版权所有者)享有下列权利：拷贝、发布、修改、署名、出售、 保护知识产权的目的：确保脑力劳动受到奖励并鼓励发明创造，保护知识产权就是保护脑力劳动人员，使他们发挥创造能力，社会也会从他们的成果中受益 购买一个软件，用户仅仅得到了该软件的使用权，并没有获得它的版权 随意进行软件拷贝和分发是一种违法行为,3. 计算机软件的分类,从软件知识产权对软件进行分类

6、,商品软件 共享软件(shareware) 具有版权，可免费试用一段时间，允许拷贝和散发（但不可修改），过了试用期若还想继续使用，就得交一笔注册费，成为注册用户。 自由软件 (freeware)（开放源代码软件） 用户可共享，并允许随意拷贝、修改其源代码，允许销售和自由传播。但是，对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开，还必须允许此后的用户享有进一步拷贝和修改的自由。 自由软件的重大意义,从用途对计算机软件分类,系统软件不是为了解决某种具体应用，而是为了： 给用户使用计算机提供方便 给应用软件的开发与运行提供支持 使计算机有效、安全、可靠地运行,应用软件专门用于帮助最终用户解决各种具体应用

7、问题的软件 分类(按开发方式)： 定制应用软件 通用应用软件 几乎所有领域、所有人都需要使用 设计精巧，易学易用 商品化，价格较低,通用应用软件的类别与功能,关于微软的办公软件Office,历史与发展 内容与功能：以Office2003为例，共包含7个主要的软件：,成功软件的经验是什么？它们都具有如下特点： 1 它们能替代现实世界已有的其他工具，而且使用起来比已有工具更方便有效 2 它们能完成已有工具很难完成甚至完全不可能完成的事，扩展了人们的能力 3 ,什么是系统软件？,举例： 基本输入/输出系统（BIOS） 操作系统（如Windows、Unix、Linux等） 程序开发工具与环境（如C语言

8、编译器等） 数据库管理系统（DBMS） 实用程序（Utility，如磁盘清理程序、备份程序、杀毒软件、防火墙等）,系统软件有哪些特性？,与计算机硬件有密切的关系，能对硬件进行统一的控制、调度和管理； 具有通用性，能为多种应用软件的开发和运行提供支持与服务 在任何计算机系统中，系统软件都是必不可少的 在购买计算机时，通常计算机供应厂商会提供给用户一些最基本的系统软件，否则计算机无法工作。,最重要的系统软件有哪些?,操作系统（OS） 包括各种实用程序（如磁盘清理程序、备份程序、杀毒软件等） 功能上也包含BIOS在内 程序设计语言处理系统 编译器 解释器 汇编程序（汇编器） 开发工具与平台 数据库管

9、理系统（DBMS）,3.2 计算机操作系统,3.2.1 什么是操作系统 3.2.2 多任务处理 3.2.3 文件与文件管理 3.2.4 存储管理 3.2.5 设备管理 3.2.6 常用操作系统,3.2.1 什么是操作系统,什么是操作系统(OS)？,OS屏蔽了计算机中几乎所有物理设备的技术细节，为使用、开发和运行其他软件提供了一个高效、可靠的平台。 OS非常庞大和复杂，它由许多程序模块组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机, 裸机是无法使用的操作系统是最重要的一种系统软件，几乎所有计算机都要安装OS,为什么需要操作系统？,控制基本的输入/输出操作,分配系统中的资源,管理存储器空间,监测计算机运行

10、和故障,维护计算机安全,操作系统的重要作用,三项主要作用： （1）为计算机中运行的程序管理和分配系统中的各种软硬件资源 （2）为用户提供友善的人机界面（图形用户界面） （3）为开发和运行应用程序提供高效率的平台 其它辅助功能： 辅导用户操作（帮助功能） 显示系统状态 处理软硬件错误 保护系统安全,复习：基本输入输出系统BIOS,基本输入/输出系统是存放在主板上只读存储器(flash ROM) 中的一组程序（也称为firmware, 固件 ） 主要包含4个部分： 加电自检程序 (诊断计算机故障) 系统自举（装入）程序 (启动计算机工作) CMOS设置程序 (设定和修改计算机配置) 基本外围设备的

11、驱动程序 (控制基本的I/O操作) 计算机断电后，BIOS程序和CMOS中的数据仍保持不变 需要时BIOS程序可以升级(update),操作系统的启动(boot up),ROM BIOS,RAM,CPU,CMOS,操作系统运行时内存的态势,3.2.1 多任务处理,什么是任务，什么是多任务处理？,“任务”指的是要计算机做的一件事，计算机执行一个任务通常就对应着运行一个应用程序 “单任务处理”与“多任务处理” 单任务处理：前一个任务完成后才能启动后一个任务的运行，任务是顺序执行的 多任务处理(Multitasking)：允许计算机同时执行多个任务，任务是并发执行的 多任务处理举例： 编辑PPT讲稿

12、 + 播放音乐 + 收发邮件 多任务处理的优点： 大大提高了用户的工作效率 大大提高了计算机的使用效率,多任务处理举例,制作PPT讲稿,查看文件夹内容,收发电子邮件,播放音乐,如何知道有哪些任务在运行？,每启动一个应用程序，OS就会打开一个相应的窗口，通常一个窗口就是一个任务 每启动一个应用程序，OS就会在任务栏上显示一个相应的任务按钮(程序按钮)，通常一个按钮就是一个任务 窗口可以放大或缩小，甚至可以“最小化”，但任务的运行不受其影响 使用“任务管理器”程序可以了解每个任务的运行情况,什么是前台任务与后台任务？,前台任务：能接受用户输入(击键或按击鼠标)的窗口只能有一个，称为活动窗口，它所对

13、应的任务称为前台任务 后台任务：除前台任务外，所有其它任务均为后台任务 前台任务与后台任务的区别： 前台任务对应的窗口(活动窗口)位于其它窗口的前面 活动窗口的标题栏比非活动窗口颜色更深(深蓝色) 前台任务与后台任务的共同点：都在计算机中运行 前台任务与后台任务的切换： 为了输入信息到某个后台任务中去，必须切换窗口(单击要激活的后台任务窗口的任何部位, 或单击任务栏中对应的任务按钮）,CPU的管理（处理器管理）,目的：让CPU轮流为所有任务服务 原则：公平性；优先级；负载均衡 方法： 按时间片轮转（10-20ms为1个时间片 ） 按优先级调度,3.2.3 存储管理和虚拟存储器,系统运行时内存储

14、器的布局,内存储器空间划分为2个部分：系统区和用户区，用户区用来存放正在运行的应用程序,分析： 允许同时运行多少程序？数目有没有限制？ 程序的大小和数据的规模受不受限制？ 程序与程序相互之间会不会互相干扰？,每个应用程序运行时均有属于它自己的存储器空间，用来存储它自己的程序代码和数据,“存储管理”需要解决哪些问题？,为每个任务分配存储空间，任务结束之后收回存储空间 对存储空间进行保护 保护操作系统所在区域不被应用程序修改 保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改 对存储空间进行扩充，使应用程序的存储空间不受实际存储容量大小的限制解决方案虚拟存储器(Virtual Memory),3.2.4

15、文件及其管理,“文件”概念的由来,（按名存取） （按地址存取）,什么是文件(file) ？,文件是存储在外存储器中的一组相关信息的集合，例如： 一个程序 一张数码相片 一只MP3歌曲 一封电子邮件 文件是外存中信息的存取(读出/写入)单位 计算机中所有的程序和数据都组织成为文件存放在外存储器中，并使用其名字进行存取操作,复习：文件名和文件类型,文件的名字由两部分组成：(主文件名) .扩展名 主文件名(简称文件名)是文件的主要标识，不可省略 文件扩展名(类型名)由“.”加34个英文字母组成, 用于区分文件的类型: 程序文件(可执行文件)：.exe .com文件中包含的是可以由CPU执行的程序的二

16、进制代码 数据文件：纯文本文件(.txt) PDF文件(.pdf) Word文件(.doc) 投影片文件(.ppt) 数码照片文件(.jpg) MP3音乐文件(.mp3)文件中包含的是由程序处理的数据的二进制代码 处理不同类型的数据文件一般需要使用(关联)不同的程序！ 文件名字使用西文(或中文)字符组成，但不能使用某些特殊字符(如 ？ * :“”等),Windows XP 的文件,允许使用长文件名，即文件名最多可包含255个中文或西文字符 英文字母的大、小写只在形式上加以区分，实际上不予区别（例如： Text.DOC 与 text.doc 是同一个文件） 常用程序文件的扩展名： .exe .com .dll .bat 常用数据文件的扩展名：,文件的组成和文件说明信息,每一个文件都由2部分组成：,文件在磁盘中如何存储？,