专转本计算机第3章_计算机软件

1第3章计算机软件2学习目标与要求1.掌握什么是计算机软件和计算机软件技术2.掌握操作系统的作用、功能、常用操作系统和实用程序的种类3.描述计算机语言程序及它们的执行过程4.了解计算机软件基础理论所包含的内容、算法和数据结构的概念3计算机系统=硬件+软件计算机系统计算机硬件计算机软件运算器控制器输入设备存储器输出设备系统软件应用软件操作系统数据库管理系统程序语言处理系统文字处理通信软件···学习、娱乐软件输入硬件&软件输出计算机系统是由硬件和软件组成的，两者缺一不可！4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BasicInput/OutputSystem硬件BIOS操作系统应用软件用户应用软件系统软件数据信息处理任务处理结果硬件5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1,2,5,7,9排序软件9,2,7,5,1计算机9,2,7,5,124统计软件计算机同一软件处理不同的数据，完成不同的任务2,3,6,8排序软件8,2,6,3计算机a,b,d,k,w排序软件d,a,k,w,b计算机63.1软件的基本概念一、计算机软件的定义一个完整的计算机系统包括硬件和软件两大部分计算机硬件（Hardware）：组成计算机各种物理设备的总称计算机软件（Software）：计算机程序、数据及相关文档7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执行的一些命令程序的特性：①用于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预先存储在计算机中，启动运行后才能完成任务8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程序和数据有相对性输出数据程序输入数据计算机？？？求和程序2,5,人,8,A计算机目标程序编译程序C语言源程序计算机9程序与软件的关系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10二、软件的作用控制管理计算机软硬件资源，提高使用效率，协调计算机各组成部分的工作；1、提供计算机软件开发工具和环境；2、使计算机能完成各项应用任务；3、扩大计算机的功能，实现计算机硬件本身并不提供的功能；4、为用户提供尽可能方便、灵活的计算机操作使用界面。11三、计算机软件的分类按产权性质商品软件共享软件自由软件按软件用途系统软件应用软件12从软件知识产权对软件进行分类商品软件共享软件(shareware)（也称为试用软件）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），试用期满后需交费才能继续使用自由软件(FreeSoftware)（≈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免费软件（Freeware）无需付费即可获得的软件。例如PDF阅读器、Flash播放器等自由软件很多是免费软件；免费软件不全是自由软件13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14通用应用软件的类别与功能类别功能流行软件举例文字处理软件文本编辑、文字处理、桌面排版等Word、AdobeAcrobat、WPS、FrontPage等电子表格软件表格定义、数值计算和统计、绘图等Excel等图形图像软件图像处理、几何图形绘制、动画制作等AutoCAD、Photoshop、CorelDraw、3DSMAX等媒体播放软件播放各种数字音频和视频文件MediaPlayer、RealPlayer、Winamp等网络通信软件电子邮件、聊天、IP电话等OutlookExpress、MSN、QQ、ICQ等演示软件投影片制作等PowerPoint等信息检索软件在数据库和因特网中查找需要的信息Google，百度等个人信息管理软件记事本、日程安排、通讯录、邮件Outlook，LotusNotes游戏软件游戏、教育和娱乐棋类游戏、扑克游戏等15定制应用软件教务管理系统图书管理系统人事管理系统银行金融管理系统售票系统16什么是系统软件？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）17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数据库管理系统（DBMS）实用程序实用程序用于协助OS或用户完成日常系统维护和监管任务，使计算机系统更加安全、可靠、方便、有效AntivirusProgramPersonalFirewallSpywareRemoverInternetFiltersFileManagerFileCompressionBackupCD/DVDBurningPCMaintenance杀毒软件防火墙软件去间谍软件过滤软件文件管理软件文件压缩软件备份软件刻录软件维护软件AntivirusProgramPersonalFirewallSpywareRemoverInternetFiltersFileManagerFileCompressionBackupCD/DVDBurningPCMaintenance杀毒软件防火墙软件去间谍软件过滤软件文件管理软件文件压缩软件备份软件刻录软件维护软件183.2操作系统3.2.1概念和作用•1、操作系统（OperatingSystem，简称OS）：用于控制、管理、调配计算机的所有资源。是给计算机配置的一种必不可少的系统软件。19什么是操作系统(OS)？OS为用户提供了一个操作使用计算机的友善的用户界面OS屏蔽了计算机中几乎所有物理设备的技术细节，为开发和运行其他软件提供了一个高效、可靠的平台。计算机硬件操作系统虚拟机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OS20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进行计算机之间的通信方便用户的操作使用提供应用程序开发平台21操作系统的重要作用三个主要作用：（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：辅助用户操作（帮助功能）显示系统状态处理软硬件错误保护系统安全223.2.2操作系统的类型和特征分类根据应用领域来划分，可分为桌面操作系统、服务器操作系统、主机操作系统、嵌入式操作系统；根据所支持的用户数目，可分为单用户(MSDOS、OS/2)、多用户系统(UNIX、MVS、Windows)；根据操作系统的使用环境和对作业处理方式来考虑，可分为批处理系统(MVX、DOS/VSE)、分时系统(Linux、UNIX、XENIX、MacOS)、实时系统(iEMX、VRTX、RTOS,RTWINDOWS)；特征并发性：两个或多个事件在同一时间间隔内发生。共享性：软硬件资源共享。虚拟性：延伸内存空间异步性：多道程序运行时间不确定，不可预知。231、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）按优先级调度任务1任务2任务3任务4任务5时间时间任务3.2.3操作系统的功能24Windows中的处理器管理Windows为了确保每个已经启动的任务都有机会运行，它采用“抢先式”多任务处理技术：由硬件计时器大约每10-20ms发出1次中断信号，Windows立即暂停当前正在运行的任务，查看当前所有的任务，选择其中的一个交给CPU去运行只要时间片结束，不管任务有多重要，也不管它执行到什么地方，正在执行的任务就会被强行暂停执行上述的任务调度，每秒钟要进行几十次～几百次实际上，操作系统本身的若干程序也是与应用程序同时运行的，它们一起参与CPU时间的分配。当然，不同程序的重要性不完全一样，它们获得CPU使用权的优先级也有区别252、存储管理“存储管理”需要解决哪些问题？（1）为每个任务分配存储空间，任务结束之后收回存储空间（2）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（3）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(VirtualMemory)26交换区作为物理内存的补充页表虚存空间中的页面一部分在物理内存，一部分在硬盘中的虚拟内存，它们均登记在页表中虚拟存储器的设计思想物理内存直接访问进程运行需访问某个页面中的内容时，若该页面在物理内存，就直接访问物理内存磁盘中的交换区(虚拟内存)•特点：1）由硬件和OS自动完成，对程序员透明；2）程序可用内存容量允许超过实际物理容量；3）多个进程互不干扰•根据：程序的局部性原理虚拟存储空间每个进程都在各自的虚存空间中工作，虚存空间分成许多页，程序和数据就安排在一个个“页面”中页面1页面2页面3页面4页面k····页面不在物理内存从交换区读出一页27WindowsXP的虚拟存储器WindowsXP操作系统中：每个程序的虚存空间最大可达到4GB页面的大小通常是4KB虚拟内存是系统盘根目录下的一个名为pagefile.sys的文件，其大小和位置用户可设置使用“任务管理器”可以查看：总的物理内存大小可用物理内存大小总的虚拟内存大小可用虚拟内存大小等28“文件”概念的由来外存储器的存取特性：适合于批量数据的存取，不适合单个数据存取外存储器的使用特性：1每次从外存读出(或写入)的对象是一个程序或一个文档、一张图片、一封邮件、一首歌曲···2按对象的名字进行存取操作，而不是按地址存取文件字节CPU（按名存取）（按地址存取）使用“文件”来组织外存储器中的信息，并使用“文件”作为外存的存取单位（在操作系统中）3、文件管理29什么是文件(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30文件管理和文件系统文件系统需要解决的问题：1.有效管理外存储器的存储空间2.实现对文件方便而快速的按名存取3.对硬盘、光盘、优盘、存储卡等不同外存储器实现统一管理4.统一本地文件/远程文件的存取操作5.实现文件的安全存取User（外存储设备）文件系统软件文件系统是OS的一个组成部分，它负责管理计算机中的文件，使用户(和程序)能很方便地进行文件的存取操作314、设备