基础班-计算机软件基础

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1、2019/1/14,同方教育,1,计算机软件基础,闫雷鸣,2019/1/14,同方教育,2,计算机软件基础,1 软件系统的组成与发展 2 操作系统 3 语言及语言处理系统,2019/1/14,同方教育,3,1 软件系统的组成与发展,2019/1/14,同方教育,4,软件系统的组成,软件的概念 软件是计算机程序、方法、规则、相关的文档以及在计算机上运行它时所必需的数据。 软件程序数据文档 用户与计算机硬件之间的桥梁。,软件的分类,操作系统,系统软件,应用软件,语言处理程序,数据库管理系统,定制的应用软件,通用应用软件,常用服务程序,解决各种 实际问题,使用和管理计算机,支撑软件,应,用,软,件,

2、裸 机,操,作,系,统,语言处理程序,数据库管理系统,网络与通信软件,服务程序与工具软件,用户,计算机应用系统的层次构成如图,2019/1/14,同方教育,7,软件系统的发展过程,软件系统的发展大致经历了三个阶段： 程序设计时代 软件（程序系统）时代 软件工程学时代,2019/1/14,同方教育,8,软件危机 定义：软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。 包括两方面问题: 如何开发软件，满足对软件的日益增长的需求 如何维护数量不断膨胀的已有软件,2019/1/14,同方教育,9,2 操作系统 (Operating System，OS),2019/1/14,同方教育,10,操作系统,操作系统

3、 用于管理、控制、分配计算机的软件和硬件资源，支持应用程序的运行的系统软件。,2019/1/14,同方教育,11,操作系统的目标和作用,操作系统的目标 方便性 有效性 可扩充性 开放性 操作系统的作用 管理系统中的各种软硬件资源 提供友好服务界面 为程序开发提供高效率的平台,2019/1/14,同方教育,12,操作系统的功能,任务管理 存储管理 文件管理 设备管理 作业管理,2019/1/14,同方教育,13,操作系统的功能,(1). 进程管理 创建和撤消进程（线程） 对诸进程（线程）的运行进行协调 实现进程（线程）之间的信息交换 按照一定的算法把处理机分配给进程（线程） 多进程技术,任务：有

4、效地、合理地分配CPU的时间,2019/1/14,同方教育,14,进程是程序的一次执行过程。 进程基本特征： 动态性 进程有一定的生命期 并发性 系统中可以同时有几个进程在活动 独立性 能独立运行的基本单位，资源分配基本单位 异步性 进程按异步方式运行，各自独立,2019/1/14,同方教育,15,2019/1/14,同方教育,16,进程的状态和调度：,等待某个资源，如打印机。,除了CPU以外，所需要的所有资源都分配了,缺少资源,2019/1/14,同方教育,17,线程（threads）,对进程进行“细分”，一个进程可再分为多个线程 轻量级的进程（lightweight threads，简称L

5、WP） 传统进程可认为重量级线程（weight threads，简称LWP） 线程：核心级线程和用户级线程 UNIX：进程是CPU的分配单位 Windows：线程是CPU的分配单位 除了CPU以外,进程肯定是在UNIX和WINDOWS中资源的分配单位,2019/1/14,同方教育,18,引入线程的优点： 充分共享共源 减少内存开销 提高并发性 切换速度相对较快,2019/1/14,同方教育,19,2019/1/14,同方教育,20,两个常考概念,(2)分时处理 时间片 (3)并行处理 多处理器,2019/1/14,同方教育,21,1). 单道程序系统: 任一时刻只允许一个程序在系统中执行。一个

6、程序执行结束后才能执行下一个程序。,2019/1/14,同方教育,22,2). 多道程序系统:多道程序同时在执行。,特点： 多道：计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序 宏观上并行：同时在执行 微观上串行：各程序轮流地占有CPU，交替执行,2019/1/14,同方教育,23,操作系统的功能,2. 存储器管理功能 主要任务: 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 从逻辑上扩充内存 虚拟内存,2019/1/14,同方教育,24,（1）. 虚拟内存用硬盘空间模拟内存,真正内存,虚拟内存,内存空间,最大容量与CPU的寻址能力有关 32位CPU最大可达4GB。,演示设

7、置虚拟内存,2019/1/14,同方教育,25,（2） 存储器分配 目的：提高存储器的利用率，提高系统速度。 多个进程共享存储器，分配、释放存储器 进程需要的存储空间是变化的 调进或调出进程 移动进程,进程1,进程2,进程3,进程4,进程5,RAM,虚拟内存,交换,在CPU上运行的进程肯定要在RAM中。,2019/1/14,同方教育,26,操作系统的功能,3. 文件管理 主要任务： 对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用 保证文件的安全性 文件存储空间的管理 离散分配方式 以盘块为基本分配单位 目录管理、读/写管理、共享与保护,见名知意 UNIX中大小写有区别 Windows中大小写无区

8、别,2019/1/14,同方教育,27,目录结构 硬盘划分成几个逻辑上独立的区域，这些磁盘分区被称为卷。 硬盘分区目的： 便于管理磁盘上的众多文件 安装不同的系统，如Windows XP、Linux等 卷的管理: 安装时 计算机管理器（演示: 计算机管理） (小心，不能删除分区),2019/1/14,同方教育,28,磁盘分区,格式化,使用,2019/1/14,同方教育,29,常见的文件系统 1） Windows文件系统 Windows支持三种文件系统：FAT、FAT32和NTFS。 FAT：只能支持512MB以下的容量，目前用在软盘和移动硬盘。 FAT32：卷最大容量2TB，不支持512MB以

9、下的卷。用在硬盘分区。 NTFS：兼顾了磁盘空间的使用与访问效率，提供高性能、安全性、可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的文件系统。 光盘文件系统：CDFS，UDF 2）UNIX文件系统 不使用驱动器名，只有一个叫做root根目录，标记为 / ，其下任何一个子目录可以是一个硬盘或一个分区，而且是可随时改变的。,2019/1/14,同方教育,30,3）Linux文件系统,在Linux操作系统中，用户可以安装Linux自身的标准文件系统，还可以安装Windows文件系统或UNIX文件系统。 Windows文件系统 可安装FAT32、NTFS（NTFS不能写入，只能访问） Ext2文件系统

10、 目前Linux操作系统中最标准的文件系统。 Ext3文件系统 从Ext2上发展起来的日志式文件。它将所有磁盘的写入操作记录下来，当系统发生不一致时，再根据这些记录值来还原，或恢复这些文件数据数据。,2019/1/14,同方教育,31,文件系统实例 FAT（软盘）,2019/1/14,同方教育,32,操作系统的功能,4. 设备管理 主要任务: 完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配其所需的I/O设备 提高CPU和I/O设备的利用率 提高I/O速度 方便用户使用I/O设备,2019/1/14,同方教育,33,4 设备管理,1)设备驱动程序 使用设备之前，该设备的驱动程序必须被安装。 2)即

11、插即用（Plug and Play，简称PnP） 指把设备连接到计算机上后无需手动配置可以立即使用。即插即用技术需要设备和操作系统的支持。,2019/1/14,同方教育,34,3提高使用效率 通道和缓冲。 缓冲区：介于两个设备或设备与应用程序之间传递数据的内存区域。提供给不同速度的设备之间传递数据。 高速缓存： 一种特殊作用的 内存。,2019/1/14,同方教育,35,操作系统的功能,5. 作业管理 作业的调度、撤销等,2019/1/14,同方教育,36,操作系统的类型,批处理操作系统 单道批处理 多道批处理 分时处理作系统 实时操作系统 个人计算机操作系统,2019/1/14,同方教育,3

12、7,操作系统的类型（续）,高性能计算机操作系统 网络操作系统 服务器、客户机 分布式操作系统,2019/1/14,同方教育,38,操作系统分类,APPLE,IBM,DOS,2019/1/14,同方教育,39,微机上的典型操作系统,1.DOS操作系统,2.Windows操作系统,3.UNIX 操作系统,4.Linux操作系统,5.OS/2操作系统,2019/1/14,同方教育,40,Windows的发展历史,1983年 Windows 1.0 1990年 Windows 3.0 1992年 Windows 3.1 1995年 Windows 3.2 1993年 Windows NT(32位) W

13、indows NT Server Windows NT Workstation,1995年 Windows 95 (32位) 1998年 Windows 98 (32位) 2000年 Windows 2000 (32位) 2001年 Windows XP (32位),2019/1/14,同方教育,41,Mac OS较好的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体应用等领域。用在苹果公司的Power Macintosh机及Macintosh一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性 Novell Netware 基于文件服务和目录服务的网络操作系统，用于构建局域网。 Unix,2019/1/14

14、,同方教育,42,Linux操作系统 多用户多任务,源代码开放 与UNIX兼容的32位操作系统 提供了完整的网络集成 通常包含很方便的Internet或Intranet服务器设置 可以用来很好地组建LAN 是一个十分优秀的开发平台 具有大量的应用软件 现有版本： Red Hat Linux、Turbo Linux、S.u.S.E Linux等 国产版本：红旗Linux、蓝点Linux等,2019/1/14,同方教育,43,X Window,在命令提示符下输入STARTX后，系统便进入了X Windows,2019/1/14,同方教育,44,微机上的典型操作系统,PC DOS & MS DOS（

15、单用户操作系统） Windows（图形窗口式操作系统） UNIX（多用户多任务交互式操作系统） AIX，HP-UX，Soloris Linux（多用户多任务交互式操作系统） OS/2（多任务、图形用户界面操作系统） Netware（网络操作系统） Mac OS（苹果电脑Macintosh专用）,2019/1/14,同方教育,45,3 程序设计语言,2019/1/14,同方教育,46,程序设计语言分类, 机器语言(低级语言) 机器指令： 由0，1组成并且能被计算机直接理解执行的代码 机器语言： 机器指令的集合，即计算机可以直接接收、理解的语言 特点: 直观性差、编写效率低、易出错、可读性差 它是

16、面向机器的第一代语言 计算机唯一能识别的语言是机器语言,2019/1/14,同方教育,47,程序设计语言分类, 汇编语言(低级语言) 机器语言的符号表示 定义： 用助记符、符号地址、标号等符号来编写程序的语言，也被称为符号语言。 特点：易于理解与记忆、占用存储空间少、执行速度快 注意：不能直接运行，须先翻译成机器语言 它是面向机器的第二代语言,2019/1/14,同方教育,48, 高级程序设计语言(高级语言) 面向过程的第三代语言 FORTRAN 、Pascal、BASIC、C 面向对象的语言第四代 例如：C+ 、Java、Delphi,程序设计语言分类,2019/1/14,同方教育,49,高级程序语言基本成分,数据成分：数据类型、数据结构 运算成分：算术表达式、逻辑表达式 控制成分：顺序结构、条件选择、重复结构 传输成分：输入/输出,2019/1/14,同方教育,50,语言处理系统,高级语言源程序需经解释或编译后，转换为计