计算机软件技术基础第1讲概述.ppt

第 1 页/33,一、课程的目的和任务,计算机软件技术基础是非计算机专业的一门技术基础课，涉及计算机数据结构、操作系统、数据库技术和软件工程四门课程的经典内容，通过该课程的学习，使学生掌握应用软件开发所必需的基础知识，为今后结合本专业开发应用软件打下必要的基础。,第1单元 概述,第 2 页/33,二、课程基本要求,掌握算法的基本概念及算法描述语言； 掌握基本数据结构及相应的算法思想，并能灵活应用于程序设计中； 掌握计算机操作系统的基本原理和相应的各种资源管理方法； 掌握数据库的基本知识，并学会操作微机数据库软件； 了解常用的软件开发方法； 了解计算机网络的基本概念； 了解概念，掌握基本理论和算法。,第 3 页/33,参考资料,1、教材 沈被娜主编， 软件技术基础，清华大学出版社，2007 2、参考书 数据结构， 操作系统等 张海藩，软件工程导论，清华大学出版社,第 4 页/33,0 概 述,为什么要学习软件技术基础？ 随着信息化、网络化和数字化时代的到来，社会对“软件”的需求激增。如今，世界发达国家都把软件列为国家发展的关键技术领域。 美国国家关键技术委员会将软件列为六大关键技术之一； 欧洲共同体将“软件和信息处理”列为关键技术； 我国把信息产业放在优先发展的地位，看作是中国发展高新技术、赶超世界先进水平的一次千载难逢的机遇。,第 5 页/33,0.1 软件的基本概念,0.1.1 软件的概念 计算机系统由计算机硬件和软件构成。 计算机神奇的功能是在软件的“指挥”下创造出来的。 软件是“计算机程序、方法、规则的文档以及在计算机上运行它时所必须的数据”。 程序是： 为实现特定目标或解决特定问题而用计算机语言编写的命令序列的集合 是人们求解问题的逻辑思维活动的代码化描述 程序的最重要的目的是： 第一是便于阅读、交流，最后是运行。,第 6 页/33,0.1.2 软件的特征,软件是逻辑产品 软件产品质量的体现方式不同 软件产品的失败曲线不同 软件产品的成本构成不同 软件产品不存在同类零件替换 软件产品的静态和动态属性,第 7 页/33,软件是逻辑产品,具有产值、价格、质量和功能的特性 看不见,是逻辑的、无形的 是脑力劳动的结晶 以程序和文档的形式存在，通过在计算机上执行来体现它的作用 结果：给开发、生产过程的管理带来困难,第 8 页/33,软件产品质量体现方式不同,在使用过程中体现： 实用、可靠、可操作性； 可维护性强 方便用户 不会折旧、损坏、老化 开发过程中质量难以控制,第 9 页/33,软、硬件失败曲线,第 10 页/33,软件产品不存在同类零件替换,当硬件产品中某个部件损坏后，可以用相同的备用部件更换，使硬件系统恢复正常工作。 而软件产品却没有相同的备用部件可言，因为软件出现的每一个故障，要么是由于设计考虑不周造成的，要么是编程错误造成的。 由于软件无备用部件可供更换，因而软件维护比硬件维护要复杂得多，成本也高得多。,第 11 页/33,软件产品的静态和动态属性,软件是由程序和相关文档资料组成的。 程序是具有双重属性的： 它是求解客观问题的逻辑描述，是供阅读和交流的，它的表示是静态的； 程序最终是通过运行去执行特定的操作和数据处理，它又具有极其复杂和丰富内涵的动态属性。 程序的双重属性决定判别程序是否正确也要有双重标准： 静态的程序正确与否是检查它的语法和句法是否符合规则要求； 动态的程序正确与否则要动态地测试程序的所有逻辑流结构和数据结构是否正确。 而后一种测试的难度和代价较之前一种要大得多。,第 12 页/33,0.1.3 软件的分类,软件按不同方式可以划分为不同的类型： 按功能划分 按规模划分,第 13 页/33,按功能划分软件分类,软件,系统软件,应用软件,操作系统 网络系统 语言编译器 工具软件,管理软件 实时软件 科学计算、数据处理 嵌入式软件 人工智能软件 专用领域软件（例）,第 14 页/33,系统软件,定义：是支持计算机系统正常运行并实现用户操作的那部分软件。是为系统提供基本功能服务的程序的集合。 一般是在计算机系统购买时随机携带的，也可以根据需要另行安装。 系统软件的主要特征是： 与硬件有很强的交互性 能对资源共享进行调度管理 能解决并发操作处理中存在的协调问题 其中的数据结构复杂，外部接口多样化，便于用户反复使用,第 15 页/33,应用软件,定义：应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的那部分软件。 它可以拓宽计算机系统的应用领域，放大硬件的功能。 应用软件具有无限丰富和美好的开发前景。 如：电类学生经常用到的电路仿真软件Pspice、Matlab等均属于应用软件。,第 16 页/33,按规模划分软件分类,分类 程序规模 模块数 开发时间 开发人数,微型 500行以下 1020 14周 1人 小型 1K2K行 2550 16月 1人 中 5K50K行 2501000 12年 25人 大 50K100K行 1000以上 23年 520人 甚大 1M行 45年 1001000人 极大 1M10M行 510年 20005000,第 17 页/33,0.2 软件的发展和软件危机,0.2.1 软件的发展 软件伴随计算机技术的发展经历了三个阶段： 程序设计阶段 软件设计阶段 软件工程阶段,第 18 页/33,0.2.2 软件危机,产生背景： 硬件生产率大幅提高系列化、规模化 软件规模越来越大 软件生产率很低“手工作坊” 硬、软件供需失衡社会大量需求，生产成本高，生产过程控制复杂，生产效率低等等因素构成软件生产的恶性循环。 矛盾引发“软件危机” 软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。,第 19 页/33,软件危机的具体体现,（1）软件开发进度难以预测 （2）软件开发成本难以控制 （3）用户对软件功能难以满足 （4）软件产品质量无法保证 （5）软件产品难以维护 （6）软件通常缺少适当的文档资料,第 20 页/33,最典型失败系统的例子,IBM公司开发OS/360系统，共有4000多个模块，约100万条指令，投入5000人年，耗资数亿美元，结果还是延期交付。在交付使用后的系统中仍发现大量（2000个以上）的错误。,第 21 页/33,0.2.3 解决软件危机的途径,（1）采用现代化、社会化的组织管理方式； （2）使用成功的软件开发技术和方法（面向过程、面向对象、自顶向下等）； （3）使用更好的软件开发工具（汇编、C、VC、各种数据库管理系统等）。,第 22 页/33,课程内容软件的基础,1.数据结构 程序（软件）处理的对象是数据，怎样表达和处理不同含义和关系的数据便是数据结构。 如我们常见的数组，是相同类型的数据的顺序存储结构。,0 .算法 算法是指解题方案的准确而完整的描述。,第 23 页/33,数据结构,数据结构是计算机的专业技术基础课。它研究的主要问题有： 分析数据（计算机加工的对象）的特征 选择适当逻辑结构和存储结构 在存储结构的基础上实现对数据的操作,不同问题的数据需要用不同的数据结构描述； 不同的数据结构，管理数据的难易程度不同。,第 24 页/33,数据结构应用举例,（1）顺序存储结构和链式存储结构。 （2）栈：程序调用、原始森林中标记回家的路。 （3）服务原则：队列。 （4）数组。,第 25 页/33,数据结构应用举例,（5）稀疏矩阵的存储问题。,第 26 页/33,（6）级别、分支关系树,第 27 页/33,（7）Huffman编码最优二叉树,第 28 页/33,（8）城市交通图图,第 29 页/33,（9）八皇后问题,皇后可以在横、竖、斜线上不限步数地吃掉其他棋子。如何将8个皇后放在棋盘上（有8*8个方格），使它们谁也不能被吃掉！这就是著名的八皇后问题。,第 30 页/33,2、 操作系统原理,是研究计算机工作原理的一门学科： 研究的主要问题： 提高系统资源的利用率 更有效地组织、协调、管理计算机内部的工作流程 为用户提供更友好、便捷的操作界面,了解操作系统的资源管理机制，有利于应用程序高效、充分地利用资源。,第 31 页/33,操作系统的应用,（1）用线性表还是链表（存储管理） （2）先进先出（队列，打印机的服务机制） 打印时先检测打印机是否空闲 （3）文件系统：卷、目录、文件、属性、链（关系到应用程序中的文件存取权限）。,第 32 页/33,3、数据库系统,是一门综合性软件技术课。它研究的主要问题是： 描述数据记录（用数据描述语言） 实现对数据记录的管理