计算机基础第三章教案

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1、3-1,第3章 计算机软件系统,3-2,一、什么是软件 计算机中的程序、数据及文档的集合。 程序：一系列按照某种逻辑结构顺序排列的计算机指令。 数据：向一个程序提供的输入 。 文档：开发、使用和维护程序所需要的图文资料。,3.1 计算机软件概述,3-3,IEEE(电气和电子工程师协会)对软件的定义(1983)： 软件是计算机程序、方法、规则、相关的文档资料以及在计算机上运行的程序时所必需的数据的集合。,程序：是计算机需要遵照执行的一系列指令，它作为一种具有逻辑结构的信息，精确而完整地描述计算任务中的处理对象和处理规则。 方法、规则：通常在文档中说明并在程序中实现。 文档：开发、使用和维护程序所

2、需要的图文资料。 数据：程序所需提供的输入。,3-4,软件有三层含义： 个体含义：即指计算机系统中的程序及其文档； 整体含义：即指在特定计算机系统中所有上述个体含义下的软件的总体； 学科含义：即指在研究、开发、维护以及使用前述含义下的软件所涉及的理论、原则、方法和技术所构成的学科。在这种含义下，软件宜称为软件学，但一般仍称作软件。,3-5,二、软件发展过程 软件的发展受到应用和硬件发展的推动和制约，其发展过程大致可分为三个阶段：,软件发展特点：网络化、工程化、智能化,3-6,三、软件的分类 计算机软件可分为3大类：系统软件、支撑软件和应用软件。,3-7,系统软件：居于计算机系统中最靠近硬件的一

3、层，其他软件一般通过系统软件发挥作用。如操作系统、编译程序、网络软件系统、数据库系统、人机交互软件系统等。 支撑软件：软件的维护工具和开发环境。如环境数据库、各种接口软件和工具组等。 应用软件：特定应用领域专用的软件。,3-8,四、软件与硬件的关系 硬件：构成计算机系统的物理装置。 软件：用计算机指令和算法语言编写的程序以及运行程序所需的文档、数据。 关系：硬件是软件运行的基础 软件是对硬件功能的扩充和完善 软件的运行最终被转换为对硬件的操作,计算机：硬件、软件人工生命 人：躯体、灵魂自然生命,软件是用户与硬件之间的接口界面,3-9,3.2 操作系统,操作系统是所有从事计算机应用、开发和研究的

4、人经常使用的系统软件。 一、什么是操作系统 首先，操作系统是系统软件，是程序模块的集合； 其次，它控制和管理系统内的各种资源：组织控制程序运行，控制设备的使用； 再有，它提供各种服务：改善人机界面、扩充硬件功能和软件支持等。 操作系统是一切软件运行的基础！,3-10,操作系统的特征： 并发性同时执行多个程序 从宏观上看，这些程序是同时执行的。 例如，写文档的同时可以播放音乐。 从CPU看上，这些是在CPU上交替运行的。 程序并发性体现在两个方面： 用户程序与用户程序之间的并发执行。 用户程序与操作系统程序之间的并发。 共享性多个并发程序共享系统资源 随机性程序运行顺序、完成时间以及运行结果都是

5、不确定的。,3-11,二、操作系统的功能 1.主要作用 管理各种软硬件资源； 提供良好的用户界面。 2.基本功能 进程(处理机)管理：通过进程管理协调多道程序间的关系，解决对CPU实施分配调度的策略，使用分配和回收CPU资源等。 进程：某程序段一次执行的过程，在运行前被建立，运行后被撤销。,3-12,程序和进程：程序是静态的，进程是动态的，一个程序可以由多个进程执行完成。 进程状态：就绪、运行、挂起/等待。 挂起：等待系统分配所需资源； 就绪：已获得资源，等待CPU； 运行：占有CPU且正在运行。,3-13,一个程序可以被多个进程执行，一个进程也可以执行多个程序。 操作系统将计算机资源分配给各

6、个进程。,进程死锁： 由资源争用造成。 解决策略： 不予理睬、检测修复、静态防止和动态避免4种。,3-14,存储管理：管理内存资源。 主要包括对内存合理的分配、保护和扩充 内存的分配与回收： 地址映射：把程序中的逻辑地址转换为真正的内存地址，这就是物理地址。 内存保护：保证不同程序在内存有各自的存储空间，互不干扰。 内存扩充：在外存开辟内存的延伸区域，既虚拟内存技术。其容量取决于CPU的寻址能力，一般默认为RAM容量的1.5倍以上。,3-15,设备管理：对硬件设备进行管理。 主要包括缓冲区管理、设备分配、设备驱动等。 缓冲区管理：解决CPU与外设之间速度不匹配的矛盾。 设备分配：根据相应的分配

7、策略，为用户分配外部设备以及通道、控制器等。 设备驱动：实现CPU与通道和外设之间的通信。 设备无关性：将用户程序中的逻辑设备映射到物理设备。,3-16,文件管理：信息资源以文件的形式存储在外存上，操作系统有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共存、保密和保护问题。 文件：按一定格式建立在存储设备上的一批相关信息的有序集合。 文件名：每个文件必须起一个名字。 主文件名.扩展名/文件类型,3-17,目录（文件夹）：文件存放形式 磁盘格式化3步曲： 低级格式化：将空白的磁盘划分出柱面和磁道，再将磁道划分为若干个扇区，每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区和数据区。 逻辑分区：主分区和若干

8、逻辑分区。 高级格式化：一是装入操作系统，使硬盘兼有系统启动盘的作用；二是对硬盘分区进行初始化，建立文件目录及文件分配表（FAT），以便系统按指定的格式存储文件，建立根目录。,3-18,建立文件目录： 树形结构 一个目录可以有子目录 可以存放一组相关内容的文件 查找文件： 路径形式 绝对路径：从根目录到某文件 相对路径：从当前目录到某文件,3-19,多级目录结构：,盘符:子目录1子目录2子目录n文件名 C:Program FilesMicrosoft OfficeOFFICE11 winword.exe,3-20,三、操作系统的分类(8类) 1.批处理操作系统 定义：采用批量化处理作业的操作系

9、统 基本工作方式：用户将作业交给系统操作员，系统操作员在收到作业后，并不立即将作业输入计算机，而是在收到一定数量的用户作业之后，组成一批作业，再把这批作业输入到计算机中。 特点：系统资源利用率高，多道程序运行，无交互手段，调试程序困难。,3-21,2.分时操作系统 定义：将CPU的运行时间划分为相等的时间片，调度多个进程轮流运行 。 基本工作方式：一台主机连接若干个用户终端，用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受用户的命令之后，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。 特点：系统具有多路性、交互性、独占性和及时性的特点 。,常见的通用操作系统是分时系统与批处理系

10、统的结合，其原则是分时优先，批处理在后。,3-22,3.实时操作系统 定义：计算机能在规定的时间内，及时响应外部事件的请求，并完成对该事件的处理 。 特点：实时、极高的可靠性。 4.嵌入式操作系统 定义：操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中，或者说，系统的应用软件与系统的硬件一体化 。 特点：软件代码小，高度自动化，响应速度快，主要用于实时控制任务 。,3-23,5.单用户操作系统 定义：一种单用户的操作系统。 特点：为单个用户服务，功能强，价格便宜，界面友好。 单任务(DOS)、多任务(Windows) 6.网络操作系统 定义：基于计算机网络的、在各种计算机操作系统之上按网络体系结构协

11、议标准设计开发的操作系统(Netware，WindowsNT)。 特点：通信，资源共享 。,3-24,7.分布式操作系统 定义：分布在不同地方，且通过网络连接在一起的计算机分布系统配置的操作系统。 特征： 统一性：系统中所有计算机使用同一个操作系统。 共享性：资源的深度共享。 透明性：网络用户在使用网络资源时，不需了解网上资源的位置，如同使用本地资源一样方便、快捷。 自治性：各主机都处于平等地位，没有主从关系。 特点：低成本、高效率、高可靠性。,3-25,8.智能卡操作系统 根据某种智能卡的特点及其应用范围而专门设计开发。,3-26,四、常用的操作系统 操作系统是现代计算机必不可少的系统软件，

12、它是计算机的灵魂所在。 1.操作系统的诞生-盘古开天地 最初的操作系统出现在IBM704大型机上 微机的操作系统则诞生于20世纪70年代-CP/M，创始人Gary Kildall博士 。它能够进行文件管理，具有磁盘驱动装置，可控制磁盘的I/O,显示器的显示以及打印的输出。 因在向16位CPU的转化上错失机会，惨败给了微软的MS-DOS、而从市场上消失。,3-27,2.操作系统早期霸主DOS (Disk Operate System磁盘操作系统) 1981年IBM公司首次推出IBM PC,就采用了Microsoft公司开发的DOS操作系统。 DOS是在CP/M的基础上进行了较大扩充,增加了许多内

13、部和外部命令，使该操作系统具有较强的功能及性能优良的文件系统。 由于Microsoft软件有向下兼容的特点,因此决定了Windows出问题时,很多时候需要在DOS下才能得到解决。,传说，比尔盖茨花$50,000从一个西雅图黑客手中买来DOS。之后，凭借他聪明的市场策略，这个曾经很简陋的操作系统悄悄渗透到了世界的每一个角落,3-28,DOS的发展历史： DOS的组成：,DOS：单用户、单任务 （4.0以上版本，具有多任务处理能力）,1981年，MS-DOS 1.0发行，与IBM-PC机捆绑发售，支持16k内存及160k的5寸软盘。微软公司从此开始发迹。 1982年，支持双面磁盘。 1983年，M

14、S-DOS 2.0随IBM XT发布支持5M硬盘。 1984年，MS-DOS 3.0增加了对新的IBM AT支持，并开始对部分局域网功能提供支持。 1986年，MS-DOS 3.2 支持了720K 的5寸软盘。 1987年，MS-DOS 3.3 支持1.44M的3寸软盘，并支持其他语言的字符集。 1988年，MS-DOS 4.0 1991年，MS-DOS 5.0 1993年，MS-DOS 6.x 增强了对Windows 的支持。 1995年，MS-DOS 7.0 版本不是独立发售，而是内嵌在Windows 95中。之后的7.1全面支持大硬盘、大内存等。 MS-DOS的最高版本是8.0，它可以用

15、来运行Windows 9x或ME。,3-29,基本输入输出系统ROMBIOS 放在内存ROM区，DOS最底层，直接和硬件设备交互。它包括：上电自检、I/O支撑程序 引导程序(ROM bootstrap routine) 放在ROM中，自检后自动执行。这个程序会将磁盘上的第0道第0扇区(boot sector)读入内存中。 输入输出接口程序IO.SYS 放在磁盘的引导区中，是ROMBIOS与MSDOS模块之间的接口。主要任务是检测系统状态、配合ROMBIOS管理各种外设等。,DOS的最底层,3-30,文件管理程序MSDOS.SYS 放在磁盘中，DOS操作系统的核心部分，提供系统与应用程序的接口，

16、是DOS的中间层。 命令处理程序(COMAND.EXE) 放在磁盘中，与用户的接口，是一组用户键入命令的解释程序。,DOS的中间层,DOS的最高层,3-31,3.操作系统当代大亨-Windows 1981年，微软公司内部制定了发展界面管理者的计划。到1983年5月,微软公司决定把这一计划命名为Microsoft Windows。 1983年11月，Bill宣布推出Windows1.0版本，但不成功。直到1985年才正式发布。 1987年，微软公司推出Windows2.0。直到1990年，微软公司推出Windows3.0，才逐渐取代DOS成为主流操作系统。,WINDOWS： 多用户、多任务,3-32,Windows内核系列发布表,Windows 9x构建于DOS之上，没有DOS就没有Windows 9x； 而Windows 2000/XP/2003已经彻底脱离了DOS的桎梏，DOS只是作为操作系统所提供的虚拟机而存在； 换句话说，DO