《信息技术概论 教学课件 ppt 作者 骆耀祖 第 4 章 计算机软件系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信息技术概论 教学课件 ppt 作者 骆耀祖 第 4 章 计算机软件系统（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 计算机软件系统,本章主要介绍计算机软件系统组成和工作原理的基础知识。通过本章的学习，读者应该掌握什么是操作系统、操作系统的分类、操作系统功能与特性、几种常见的桌面操作系统的基本使用方法，掌握常用的一些计算机应用软件的使用,本章学习目标,内容提要,4.1 系统软件 4.2 几种常见的桌面操作系统 4.3 计算机应用软件,4.1 系统软件,4.1.1 操作系统概述 4.1.2 操作系统的分类 4.1.3 操作系统的特征和体系结构 4.1.4 操作系统的功能 4.1.5 操作系统的用户界面,3.1 中文平台,4.1系统软件,软件技术和计算机科学半个多世纪发展的历史证明：计算机科学是软件技术的
2、科学基础、理论支撑。软件技术的飞速发展提出了大量的计算机科学理论问题需要解决。计算机科学理论问题的突破，必将引起软件技术的重大革新。 软件是各种各样的程序、数据及各种文档资料的总称。软件与硬件一样，是整个计算机系统中的重要组成部分，硬件是软件运行的基础，软件是对硬件功能的扩充和完善，软件的运行最终都被转换为对硬件设备的操作。软件和硬件是计算机系统不可分割的两个部分。 根据软件的用途，通常将软件分为系统软件和应用软件两大类。,系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，是用户、应用软件和计算机硬件之间的接口，系统软件包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络及通信软件，以及其它一些实用程序
3、。,4.1.1操作系统概述,1. 操作系统的定义 操作系统是计算机软件系统中最基本、最重要的软件。操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。,理解操作系统的定义需注意以下几点： 第一、操作系统是软件，而且是系统软件，也就是说，它由一套程序组成。如：UNIX系统就是一个很大的程序，它由上千个程序模块组成。 第二、它的基本职能是控制管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行。 第三、它提供众多服务，方便用户使用，扩充硬件功能。如：用户使用其提供的命令完成对文件、输入/输入、程序运行等许多方面的控制、管理工作等。,
4、操作系统就是为了填补人与机器之间的鸿沟而配置在计算机硬件上的一种软件。操作系统是对计算机硬件系统的第一次扩充，其它系统软件（如编译程序、语言处理程序、数据库系统等）和应用软件（如字处理软件、电子表格软件、多媒体应用软件、网络浏览器等）都是建立在操作系统的基础之上的，它们都必须在操作系统的支持下才能运行。计算机启动后，总是先把操作系统装入内存，然后才能运行其它的软件。配备了操作系统后，用户界面得到了极大改善，用户不必了解硬件的结构和特性，就可以利用软件方便地执行各种操作，从而大大提高了工作效率。,图4.1用户、软件和硬件的关系,图4.1简要显示了计算机系统内用户、软件和硬件之间的层次关系。,层次
5、结构的优点在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。 实际上，操作系统由一组对计算机软件、硬件资源进行管理的程序组成。其中硬件资源包括中央处理器、内存和各种外部设备；软件资源包括各种以文件形式存在的程序、数据和文档资料。 计算机启动后，操作系统就被自动装入内存，用户看到的是已经加载了操作系统的计算机，用户也是通过操作系统来使用计算机。所以说，操作系统是用户与计算机硬件设备之间的接口。改善人机界面，方便用户使用计算机，为用户提供良好的运行环境。操作系统能够根据用户需求，进行有效而合理的资源分配，提高计算机系统的效率。,2. 操作系统的引导,启动计算机就是把操作系统装
6、入内存，这个过程又称为引导系统。在计算机电源关闭的情况下，打开电源开关启动计算机，被称为冷启动；在电源打开的情况下，重新启动计算机，被称为热启动。 启动计算机时，操作系统的核心程序及其它需要经常使用的指令就被从硬盘装入内存。操作系统的核心部分的功能就是管理存储器和其它设备，维持计算机的时钟，调配计算机的设备、程序、数据和信息等资源。操作系统的核心部分是常驻内存的，而其它部分通常存放在硬盘上，当需要的时候才调入内存。,Windows操作系统冷启动过程,（1）计算机加电时，电源会给主板及其它系统设备发出电信号。 （2）电脉冲使处理器芯片复位，并查找含有BIOS （basic input/outpu
7、t system）的ROM芯片。BIOS是一段含有计算机启动指令的系统程序，它存放在一个ROM芯片中，所以也称为ROM-BIOS。 （3）BIOS执行加电自检，即检测各种系统部件，如总线、系统时钟、扩展卡、RAM芯片、键盘及驱动器等，以确保硬件连接合理及操作正确。自检的同时显示器会显示检测得到的系统信息。,（4）系统自动将自检结果与主板上的CMOS芯片中的数据进行比较。CMOS芯片是一种特殊的只读存储器，其中存储了计算机的配置信息，包括内存容量、键盘及显示器的类型、软盘和硬盘的容量及类型，以及当前日期和时间等。自检还检测任何连接到计算机的新设备。如果发现了问题，计算机可能会发出“嘟嘟”声，显示
8、器会显示出错信息，问题严重的话，计算机还可能停止操作。 （5）如果加电自检成功，BIOS就到外存中去查找一些专门的系统文件（也称为引导程序boot routine）并将其装入内存执行，这些系统文件把操作系统的核心（kernel）部分引导进入内存。此后，操作系统就接管控制了计算机。并把操作系统的其它部分装入计算机。,（6）操作系统把系统配置信息从注册表装入内存。在Windows中，注册表由几个包含系统配置信息的文件组成。在计算机的操作过程中，经常需要访问注册表以存取信息。例如已安装的硬件和软件、个人用户的口令、对鼠标速度的选取等信息。 当上述步骤完成后，显示器屏幕上就会出现Windows的桌面和
9、图标。接着操作系统自动执行“启动”文件夹中的程序。至此，计算机启动完成，用户可以使用进行计算机工作了。,4.1.2 操作系统的分类,根据操作系统的功能、使用环境、配置规模等，一般可可以将操作系统分为以下几种类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络操作系统和分布式操作系统几大类。,1. 批处理操作系统,批处理操作系统是最早问世的操作系统，又分为单道批处理操作系统和多道批处理操作系统。早期，计算机只能通过控制台使用，而启动计算机软硬件均需要大量的启动时间，为了减少启动时间，计算机就需要由操作员来操作。用户把要计算的问题、数据和作业说明书一起交给系统操作员，由系统操作员将相同的一批
10、作业输入计算机，然后由操作系统控制执行。,首先出现的是单道批处理操作系统。单道批处理系统（批处理系统既是操作系统的一种类型，又是对配置了批处理操作系统的计算机的一种叫法）以成批的方式接受用户提交给计算机完成的作业，在任一时刻只允许运行一个程序。程序被输入到计算机中运行，直到整个程序运行结束。然后计算机自动将同批作业的下一个作业调入内存运行。这样计算机系统不再需要等待人工操作，节省了作业之间的过渡时间，提高了计算机的整机利用率。 但是，单道批处理系统每次只能运行一个作业，当运行中的作业进行输入输出操作时，处理机将处于空闲等待状态，这将浪费宝贵的处理机资源。于是，就出现了多道批处理操作系统。,（2
11、）多道批处理操作系统,多道批处理操作系统保持了单道批处理操作系统中作业自动过渡的功能。此外，为了提高系统效率，还能支持在内存中同时放入多道用户作业，并将各个作业分别存放在内存的不同部分，而这些作业可以交替占用处理机和外设。即从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占用处理机，交替执行。每当运行中的一个作业因输入或输出操作需要调用外部设备，而使处理机出现空闲时，系统就自动进行切换，把处理机交给另一个等待运行的作业，从而将主机与外设的工作由串行改为并行，使处理机在等待外设完成任务时可以运行其它程序，从而显著地提高了计算机系统的吞吐量，提高了系统资源的利用率。,但是，批处理操作系统有一个很大的缺陷
12、，即在程序运行过程中不允许用户与计算机进行交互，程序或数据出现任何错误都必须待整个批处理结束之后才能修改，因此它不适宜处理在运行过程中需要用户加以干预的程序。但是，用户却希望能有一种方法，支持在程序运行过程中用户与计算机直接交互。这就导致了分时操作系统的出现。,2. 分时操作系统,分时操作系统用于连接了多台终端的计算机系统，它允许多个用户（从一个到几百个）通过各自的终端同时交互地使用一个计算机系统。用户在各自的终端上键入命令、程序或数据，并以交互方式控制程序的执行。 在分时系统中，若干个终端用户作业被驻留在内存中，由系统根据某种策略（如优先权等）调度分配处理机资源，对作业进行处理。系统将主机C
13、PU的工作时间划分为许多很短的时间片（就是一小段时间，一般取100ms），每个用户作业占用一个时间片，各用户作业按一定顺序轮流占用主机。换句话说，主机CPU轮流接收和处理各个用户从终端输入的命令，即按某个轮流次序在用户之间分配允许使用的CPU时间。,3. 实时操作系统,实时操作系统是一种时间性强、响应快的操作系统，常配置在需要“实时响应”的计算机系统上。根据应用领域的不同，又可将实时系统区分为两种类型：一类是实时信息处理系统，如航空机票订购系统。在这类系统中，计算机实时接受从远程终端发来的服务请求，并在级短的时间内对用户请求作出处理，其中很重要的一点是对数据现场的保护。另一类是实时控制系统，这
14、类控制系统的特点是：采集现场数据，并及时对所接收到的信息做出响应和处理。例如用计算机控制某个生产过程时，传感器将采集到的数据传送到计算机系统，计算机要在很短的时间内分析数据并做出判断处理，其中包括向被控制对象发出控制信息，以实现预期目标。,实时系统对响应时间有严格的固定的时间限制，一般是毫秒级甚至是微秒级的，处理过程应在规定的时间内完成，否则系统失效。实时系统的最大特点就是要确保对随机发生的事件做出即时的响应。换句话说，对实时系统而言，“实时性”与“可靠性”是最重要的。,4. 个人机操作系统,现在流行的个人计算机上运行着两类个人机操作系统单用户操作系统和多用户操作系统。 按操作系统同时支持的用
15、户数来划分，可将操作系统分为单用户操作系统和多用户操作系统；按操作系统支持的可同时运行的任务数来划分，可将操作系统分为单任务操作系统和多任务操作系统。,多用户操作系统,单用户操作系统,（1） 单用户/单任务操作系统 单用户/单任务操作系统在某一时刻只允许一个用户运行一个程序，该用户独占计算机系统的全部硬件、软件资源。单用户单任务操作系统是为简单的小型机、微型机开发的，最早的操作系统就是单用户单任务操作系统，其特征是：个人使用、界面友好、管理方便、适于普及。例如曾在PC机上广泛使用的操作系统MS-DOS就是单用户单任务操作系统。,（2） 多用户操作系统 多用户操作系统支持多个用户程序同时在系统中
16、运行。网络、中等规模的服务器、大型主机及超级计算机都允许成百上千个用户同时使用计算机系统，因此被称为多用户系统。多用户系统中的每个用户通过各自的终端运行自己的程序。操作系统负责分配资源和管理调度，使各用户程序互不干扰地运行。分时操作系统和网络操作系统都属于多用户操作系统。著名的UNIX操作系统以及各种类UNIX系统就是分时多用户操作系统。多用户系统除了具有界面友好，管理方便和适于普及等特征外，还具有多用户使用、可移植性好、功能强、通信能力强等优点。,（3） 多任务操作系统 多任务操作系统允许一个用户同时执行多个任务，即允许用户同时运行两个以上的应用程序。例如，用户可以一边收听电脑播放的音乐一边用文字处理软件Word写作，多媒体播放程序和文字处理软件Word两个程序可以并行地运行。 当同时运行多个程序的时候，只有一个程序在前台运行，其它程序均在后台运行。前台含有当前正在使用的程序，其它那些正在运行但非正在使用的程序处于后台中。通过点击任务栏上的某个程序名可以方便地将其置于前台，而其它所有程序就都被置于后台。现在的大部分操作系统都是多任务的。 多任务系统基于
