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1、第三章 计算机软件,学习目标与要求,掌握计算机软件的概念和类型掌握操作系统的作用、功能、常用操作系统的种类熟悉机器语言、汇编语言和高级程序设计语言的特点及执行过程熟悉算法的概念和特点,3.1.1 计算机软件的概念,一个完整的计算机系统有硬件和软件两个基本组成部分计算机硬件：组成计算机各种物理设备的总称计算机软件（Computer Software）：能够完成特定功能的程序、数据以及相关文档,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,1. 程序,程序：告诉计算机做什么
2、和如何做的一组指令（语句），这些指令（语句）都是计算机所能够理解并解释执行的一些命令。程序的特点： （1）完成某一确定的信息处理任务 （2）使用某种计算机语言描述如何完成该任务 （3）存储在计算机中，并在启动运行后才能起 作用,1. 程序（续）,计算机的灵活性：通过执行不同的程序完成不同的任务执行同一程序时，输入的数据不同时，输出结果也不同计算机的通用性表现在： 程序不是专门为解决某一个特定问题设计的， 而大多是为了解决某一类问题而设计开发的,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,1. 程序（续）,程序所处理的对象和处理后所得到的结
3、果通称为数据（分别称为输入数据和输出数据）程序必须处理合理、正确的输入数据,2. 软件,设计比较成熟，功能比较完善、具有某种使用价值的程序软件通常包括三部分： 程序：软件的主体 数据：程序运行过程中需要处理的对象和必须使用的一些参数（如三角函数表） 文档：与程序开发、维护及操作有关的一些资料（如设计报告、维护手册和使用指南等）,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
4、件的复杂性 举例,程序规模：Windows XP源程序约有5000万行人员队伍：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
5、推出Word 972000年推出Office 2000 2003年 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,3.1.3 计算机软件的分类,从应用的角度出发，软件可分为系统软件和应用软件两种。,（1） 系统软件,系统软件：给应用程序开发和运行提供支持,或为用户管理和使用计算机提供方便的软件。 如：基本输入输出系统（BIOS）、操作系统、 程序设计语言处理系统、数据库管理系统, 常用的实用程序等系统软件的主要特征： 交互性：能对硬件资源进行统一管理和控制 通用性：不是专为解决某个具体应
6、用而开发,（2）应用软件,应用软件：专门用于解决各种具体应用问题的软件。由于计算机的通用性和应用的广泛性，应用软件比系统软件更丰富多样。按照软件的开发方式和适用范围，可分为：通用应用软件定制应用软件,通用应用软件分类,定制应用软件,按照不同领域用户的特定应用要求而专门设计开发的软件如：超市的销售管理和预测系统、汽车制造厂的集成制造系统、大学教务管理系统、酒店客房管理系统等这类软件专用性强，设计和开发成本相对较高,3.1.3 计算机软件的分类（续）,从软件权益如何处置出发，软件可分为商品软件、共享软件和自由软件三种。,商品软件：用户需要付费才能够得到其使用权共享软件：在购买前允许试用一段时间，试
7、用期过后就要付费成为注册用户自由软件：用户可共享自由软件，允许随意拷贝、修改其源代码，但对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开,3.2 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,监测计算机运行和故障,维护计算机安全,3.2.1 操作系统概述,操作系统（Operat
8、ing System，简称OS）是计算机中最重要的不可缺少的一种系统软件，它负责控制和管理计算机中所有软硬件资源。,1、操作系统的作用,三项主要作用： 为计算机中运行的程序管理和分配各种软硬件资源 为用户提供各种服务界面 为应用程序开发和运行提供一个高效率的平台其他辅助功能：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,2. 操作系统的启动(boot up),ROMBIOS,RAM,CPU,CMOS,3.2.2 多任务处理,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,多任务处理,同时运行若干个程序称为多任务处理。任务是指装入内存并启动执行的一个应用
9、程序。只要成功地启动windows，它就进入多任务处理状态。借助“windows任务管理”可以了解系统中有哪些任务正在运行，及其运行状态等。,多任务处理,通常一个任务对应一个窗口，多个任务同时运行时，只有一个是当前活动窗口，其标题栏颜色与其他窗口不同。当前窗口对应的任务称为前台任务，其他窗口对应的是后台任务。,OS如何支持多任务处理？,为什么可以实现多任务处理？CPU速度极高，必须并且可以充分发挥CPU的效能CPU与I/O(外围设备)的并行工作各个外围设备之间并行工作实现多任务处理要解决哪些问题？CPU如何管理和调度存储器空间如何分配和管理 I/O设备和I/O操作如何管理和控制谁来解决上述问题
10、？不是应用程序自己，而是操作系统(OS) !,多任务处理,windows用并发多任务方式支持多任务处理。并发多任务是指所有任务都能分配到CPU的使用权，因此从宏观角度看这些任务是可以同时运行。从微观角度看，任何时刻只有一个任务在执行，多个任务是由CPU轮流执行的。windows操作系统中32位应用程序的执行采用的是抢占式多任务方式。,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,存储管理的主要内容是内存的分配和回收、内存的共享和保护、内存自动扩充等。目前，操作系统一
11、般采用虚拟存储技术进行存储管理。,存储管理,在windows操作系统中，虚拟存储器是由计算机中的物理内存和硬盘上的虚拟内存联合组成的。在“我的电脑”属性对话框中可以设置虚拟内存。利用“系统工具”可以查看内存工作情况。,3.2.4 文件管理,1、文件的基本概念文件是一组相关信息的集合。计算机中的程序、数据、文档是以文件的形式存储在外存中，必须以文件为单位对外存中的信息进行访问和操作。,文件的基本概念,每个文件都有名字（包括文件名和扩展名），如file1.doc，扩展名代表文件类型。常见的扩展名：txt、doc 、ppt 、xls 、exe 、 bmp 、jpg 、gifwindows允许文件名最
12、长为255个字符或127个汉字，文件名中允许出现空格、句点，不允许出现、？、*、：、|、/、“”等。,文件的基本概念（续）,文件的属性有系统文件、隐藏文件、存档文件和只读文件。windows XP系统还有“压缩”、“加密”和“编制索引”属性。windows操作系统允许一个文件有多种属性。,文件的基本概念（续）,文件中除了它所包含的程序和数据之外，还包含了一些关于该文件的说明信息。文件说明信息有文件名、文件类型、文件物理位置、文件大小、文件时间等文件说明信息和具体内容是分开存放的：文件的说明信息放在文件的目录中。文件的具体内容放在磁盘的数据区中。,2、文件目录,windows操作系统中的文件目录
13、也称文件夹。采用多层次式结构（树状结构）来组织。每个磁盘或磁盘上的分区都有且只有一个根目录。在根目录下可以包含子文件夹（一级子目录）和文件，一级子文件夹下又可以包含子文件夹和文件。,文件目录,同一个文件夹中所包括的文件或文件夹不能重名，但不同文件夹中允许有重名的文件或文件夹。文件相当于树叶，不可以再包含文件夹或文件。,文件目录管理,使用文件夹的最大优点是为文件共享和保护提供了方便。windows操作系统中任何一个文件夹均可以设置为“共享”或“非共享”。当设置为共享时用户还可以规定网络用户对该文件夹的访问权限，从而可以起到一定的保护作用。,3、文件管理,文件管理的主要任务是在外存中为创建新文件分
14、配空间、为删除文件回收空间，并对空闲的空间进行管理。文件管理的具体功能：,创建文件或文件夹保存文件读出文件删除文件,3.2.5 设备管理,设备管理：对计算机系统中除了CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。设备管理引入缓冲技术以解决IO设备速度过慢的问题。,设备管理,Window操作系统的设备管理程序支持“即插即用”功能。通过“我的电脑” 或“控制面板”中的“设备管理器”来查看硬件设备的工作状态。,3.2.6 常用操作系统简介,1、Windows操作系统,Windows是一种在个人计算机上广泛使用的操作系统软件，由美国微软公司MicroSoft开发。 Windows操作系统的主要特点是：图形界
15、面、单用户多任务处理、支持长文件名（255个英文字符或127个汉字）、支持即插即用功能、虚拟内存管理（理论上可以管理4GB内存）等。,Windows操作系统,windows产品主要有：windows 95Windows 98Windows Me Windows NTWindows 2000Windows XPwindows server 2003,2、UNIX操作系统,UNIX操作系统是（美）Bell实验室开发的一种通用多用户交互式分时操作系统，目前被广泛地用在网络服务器中，是最具影响的网络操作系统之一。,3、Linux操作系统,Linux操作系统是由芬兰的一名青年学者Linus Torvol
16、ds开发的，是一个多用户多任务的操作系统，也是目前常用的网络操作系统之一。 主要特点在于源代码公开，用户可以参与开发工作。,3.3 程序设计语言及语言处理程序,程序设计语言填补了 人与计算机交流的鸿沟,计算机中使用多种“语言”,程序设计语言：主要用于描述算法机器语言、汇编语言、高级语言数据描述语言（文档规范、文件格式）：主要用于描述数据（文档、音乐、图形、图像、视频等）的结构和格式HTML、XML、MIDI、MP3、OpenGL、JPEG、MPEG、脚本语言（VBA、VBScript、JavaScript ）计算机通信语言（通信协议）：用于描述计算机-计算机之间的会话（请求-应答）的语法和语义HTTP、POP3、SMTP、 FTP、 Telnet、TCP、IP、数据库语言：用于数据操作，如SQL语言,
