计算机软件基础知识(考试助手).ppt

1 第三章计算机软件 2 备考要点 计算机软件所占比重部分比硬件类要低一些 主要集中在单选填空和判断题上更多地考察对基本概念的掌握 对系统软件 应用软件 操作系统的分类与功能 另外 数据结构与算法的一些思想理念也是常考的知识范围 3 备考要点 了解一些常用常见的软件 有意识地进行分类记忆 主要考点如下 软件的基本概念 操作系统应用软件的作用 操作系统功能 分类 程序设计语言的分类 以及基本概念 4 1计算机软件分类 一个完整的计算机系统有两个基本组成部分 硬件和软件计算机硬件 组成计算机各种物理设备的总称计算机软件 ComputerSoftware 能指示计算机完成特定任务的 以电子格式存储的程序 数据和相关的文档 5 1计算机软件分类 软件的版权授于软件作者的某种独占权利的一种合法保护形式 版权所有者惟一地享有该软件的拷贝 发布 修改 署名 出售的诸多权利 软件许可证是一种法律合同 它确定了用户对软件的使用方式 扩大了版权法给予用户的权利 50用户 100用户 从应用的角度出发 将软件分为 系统软件 应用软件 6 1计算机软件分类 1 1系统软件1 2应用软件1 3层次结构 7 1计算机软件分类 8 1 1系统软件 概念用来有效地运行计算机系统 给应用软件开发与运行提供支持 为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件 9 1 1系统软件 系统软件的主要特征 1 与具体的应用领域无关 而与计算机硬件系统有很强的交互性 要对硬件共享资源进行调度管理 2 系统软件中的数据结构复杂 外部接口多样化 用户能够对它反复使用 10 1 2应用软件 概念 针对多种应用需求出现的用于解决各种不同具体应用问题的专门软件应用软件按照开发方式和适用范围分为 1 通用应用软件 可以在许多行业和部门中共同使用 2 定制应用软件 为不同领域的用户的特定应用要求而专门设计的软件 11 1 2应用软件 12 1 2应用软件 2007真题 应用软件分为通用应用软件和定制应用软件两类 下列软件中全部属于通用应用软件的是 A WPS Windows WordB PowerPoint MSN UNIXC ALGOL Photoshop FORTRAND PowerPoint Photoshop Word 13 1 3层次结构 14 计算机软件的发展 15 2操作系统 2 1操作系统的作用2 2操作系统的功能2 3操作系统的介绍 16 2 1操作系统的作用 1 管理系统中的各种软硬件资源 2 为用户提供各种友善的服务界面用户界面 也称用户接口或人机界面 是计算机系统实现用户与计算机通信的软 硬件部分的总称 图形用户界面 GUI 采用窗口 图符 菜单及指点设备技术和多窗口系统等软件 并以直接操纵为主要使用方法 使得用户能够灵活 方便 有效地使用计算 3 为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台 17 2 1操作系统的作用 裸机没有软件支持的计算机 操作系统是最接近计算机硬件的系统软件 通过它管理计算机资源并在用户 或应用程序 与硬件之间提供一个接口 自举装载操作系统软件并启动执行的过程 计算机的ROM中固化了一小部分操作系统指令 基本I O系统 又称BIOS 计算机加电后 自动执行BIOS BIOS先把一部分程序从磁盘读入内存 然后再由读入的这部分程序装载其他所需的操作系统软件 这个过程称作为 自举 或 引导 18 2 2操作系统的功能 1 任务管理2 存储管理3 文件管理4 设备管理5 作业管理 19 1 任务管理 进程操作系统调度的基本单位 反映程序的一次执行过程 包括启动 运行并在一定条件下中止或结束 进程管理对处理机资源进行管理 多进程技术解决CPU资源的分配和回收等问题 以使CPU资源得到最充分利用 20 1 任务管理 多任务处理 multitasking 中央处理器是计算机系统的核心资源 为了提高CPU的利用率 操作系统一般都支持同时运行若干个程序 并采用一定的算法使这若干个程序宏观上都进入到运行状态 21 1 任务管理 活动窗口和非活动窗口多个任务同时运行时 接受用户输入信息的窗口只能有一个 称为活动窗口 其对应的任务称为前台任务 活动窗口标题栏的颜色与非活动窗口标题栏的颜色不同 并行处理Windows操作系统采用并发 concurrency 的多任务方式实现多任务的执行 前台任务和后台任务都能分配到CPU的使用权 22 1 任务管理 CPU的调度策略 分时处理操作系统中有一个处理器调度程序把CPU分配给各个任务 一般采用按时间片 20ms 轮转的策略 使每个任务都能轮流得到一个时间片的CPU时间 时间片结束以后调度程序把CPU交给下一个任务 抢占式 Preemptive 多任务方式只要时间片结束 正在执行的任务被强行终止 调度程序收回CPU控制权 该方式提高了操作系统运行的稳定性 23 2 存储管理 存储管理 管理内存资源的高效 合理使用 存储管理的作用合理地为计算机中的数据和程序分配内存空间 做到用户存放在内存中的程序和数据既能彼此隔离 互不侵扰 又能在一定条件下共享 当内存不够用时 还要解决内存扩充问题 把内存和外存结合起来管理 为用户提供一个容量比实际内存大得多的 虚拟存储器 24 2 存储管理 虚拟存储技术假设硬盘为一个容量极大的虚拟内存 将程序 及其数据 划分成一个个 页面 每页为固定大小 运行程序时将当前要执行的部分程序和数据装入物理内存 其余部分装入虚拟内存 当遇到需要执行的指令或数据不在物理内存中 缺页 时 根据一定的算法将物理内存中暂时不用的页面调出到虚拟内存 而将虚拟内存中需要的页面调入到物理内存中 然后继续运行程序 25 2 存储管理 在Windows操作系统中 虚拟存储器是由计算机的物理内存 主板上的RAM 和硬盘上的虚拟内存 数据交换文件 联合组成的 对于用户来说 使用虚拟内存技术可以使得计算机系统的内存容量理论上与硬盘一样大 26 3 文件管理 在外存储器上 数据以文件为单位进行存放和管理 文件存储在磁盘上 具有符号名的一组相关信息的集合 文件目录 文件夹 计算机中有数以万计的文件 为了分门别类的有序存放 操作系统把他们组织在文件目录中 许多操作系统采用树型目录结构来进行管理 Windows中文件目录也称为文件夹 它采用多级层次式结构 也叫树状结构 27 3 文件管理 文件的组成 文件中除了程序和数据之外 还包含了一些说明信息 包括文件名 文件类型 文件的物理位置 文件大小 文件时间 创建时间 最近修改时间 最近访问时间等 文件的创建者 文件属性等 文件的组成结构 28 3 文件管理 文件的属性 决定了文件的操作性和可视性 系统文件构造操作系统本身的文件 删除时会提出警告 一般隐藏不见 隐藏文件一般不可见 存档文件普通文件 可以被读取 修改和保存 只读文件文件只能阅读 不能进行修改 29 4 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 进而言之 设备管理的对象除了进行实际I O操作的设备外 还包括诸如控制器 通道等支持设备 设备管理任务外部设备的分配 启动和故障处理 用户不必详细了解设备及接口的技术细节 就可以利用驱动程序对相应的设备进行操作 采用技术中断技术 通道技术 虚拟设备技术和缓冲技术 30 5 作业管理 作业管理的任务是为用户提供一个使用系统的良好环境 使用户能有效地组织自己的工作流程 用户要求计算机处理某项工作称为一个作业 一个作业包括程序 数据以及解题的控制步骤 用户一方面使用作业管理提供 作业控制语言 来书写自己控制作业执行的操作说明书 另一方面使用作业管理提供的 命令语言 与计算机资源进行交互活动 请求系统服务 31 2 2操作系统的功能 2007真题 虚拟存储技术是将 上的一部分作为内存来使用 A 硬盘B 缓存C 光盘 内存条 2007真题 在计算机系统中 对计算机各类资源进行统一管理和调度的软件是 A 语言处理程序B 应用软件C 操作系统 数据库管理系统 32 操作系统的类型 批处理系统操作人员将待处理的计算任务 成批地装入计算机 由操作系统将作业按规定的格式组织好存入磁盘的指定区域 然后按照某种调度策略选择一个或几个搭配得当的作业调入内存加以处理 33 操作系统的类型 批处理优点 提高系统资源利用率增大作业吞吐量实现作业流程的自动化 34 操作系统的类型 分时处理系统允许多个用户同时联机使用计算机 采用时间片轮转的方式处理用户的服务请求 使每个用户得以完成自己的任务 主要目标 对用户响应的及时性 35 操作系统的类型 实时系统操作系统能够及时响应随机发生的外部事件 并在规定的时间范围内完成对该事件的处理 实时系统的分类 实时控制系统实时信息处理系统 36 操作系统的类型 个人计算机操作系统为个人计算机安装的操作系统是一种联机交互的单用户操作系统 目前提供的此类系统都支持多任务处理 37 操作系统的类型 高性能计算机操作系统要求在任务管理 存储管理和设备管理上具有比一般操作系统更强大的功能 此外 还应增强下列功能 保障系统的安全性 记帐功能 记录各类用户作业占用CPU的时间 以便核算用户使用计算机的费用 运行特殊的通信程序控制访问 38 操作系统的类型 网络操作系统在原来各自计算机的操作系统上 按照网络体系结构的各个协议标准扩充其功能 包括网络管理 通信 资源共享 系统安全和多种网络应用服务等 网络操作系统一般包括两个部分 服务器部分客户机部分 39 操作系统的类型 分布式操作系统用来管理分布式系统中的所有资源至于用户操作被指定在哪一台计算机上执行或使用哪一台计算机的资源 则是由操作系统完成的 分布式系统更强调分布式计算和处理 因此对于多机合作和系统重构 健壮性和容错能力有更高的指标 40 2 3操作系统的介绍 1 DOS操作系统2 Windows操作系统3 UNIX操作系统4 Linux操作系统 41 DOS操作系统 DOS是DiskOperationSystem 磁盘操作系统 一个基于磁盘管理的操作系统 是命令行形式的 靠输入命令来进行人机对话 并通过命令的形式把指令传给计算机 让计算机实现操作的 常见的DOS有两种 IBM公司的PC DOS和微软公司的MS DOS DOS分为核心启动程序和命令程序两个部分 42 DOS操作系统 DOS的核心启动程序Boot系统引导程序 IO SYS MSDOS SYS和COMMAND COMDOS命令分为内部命令和外部命令 内部命令是一些常用而所占空间不大的命令程序 如dir cd等 存在于COMMAND COM文件中 会在系统启动时加载到内存中 以方便调用 外部命令则以单独的可执行文件存在 在使用时才被调入内存 43 Windows操作系统 从Windows95开始 Windows均是机器字长32位的单用户 多任务的操作系统 单用户 一台计算机一次只允许一个用户使用 多任务 允许一个用户同时运行多个应用程序 44 Windows操作系统 Windows9x特点 1 支持图形用户界面 2 支持 即插即用 的系统配置方法 3 提供通信软件 使用户的计算机系统联接到Internet上 45 Windows操作系统 WindowsNT NewTechnology 和NT工作站一个网络操作系统 网络中运行WindowsNT的计算机作为服务器 它存储着诸多共享资源网络中除服务器外 还有供用户使用的客户机部分 客户机可以是一般的PC机 其上可以运行NT客户机软件 也可运行Windows95或Windows98 46 Windows操作系统 WindowsNT NewTechnology 和NT工作站WindowsNT含有内置的网络功能 支持许多通讯协议 并且具有一个集中的安全系统 以监测各种系统资源 与NT操作系统服务器版本相对应的是NT的工作站标准版 称为NTWorkstation 它主要运行在点对点环境中 这个版本可提供多种管理软件和工具软件 47 Windows操作系统 Windows2000与2000工作站Windows2000在使用WindowsNT的内核的同时增加了许多新的功能 如在即插即用方面 它支持USB设备 支持功率的调节和各种硬件编程接口等 在实用性 安全性和稳定性方面都有所超越 Windows2000有以下几种不同的版本Windows2000ProfessionalWindows2000ServerWindows2000AdvancedServerWindows2000DatacenterServer 48 Windows操作系统 WindowsXP和Windows NET Windows2003 WindowsXP是基于NT的内核 集成了其稳定性 安全性及多媒体和网络功能 使微软的前台OS不再采用9X系列的内核 Windows NETserver以XML标准作为信息交换格式 具有无线接入 语言支持的OS新版本 其可靠性 安全性和易操作性方面有了进一步提高 49 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 UNIX系统已成为国际上目前使用最广泛 影响最大的主流操作系统之一 UNIX系统的体系结构可分为两大部分内核部分 负责利用硬件所提供的基本操作 向外层提供全部应用程序所需的服务 外层应用子系统 包括UNIX系统的命令解释程序 shell 文本处理程序 邮件通信程序及源代码控制系统等 用户可用 系统调用 对其进行调用 50 UNIX操作系统的特色 结构简练 以树形目录结构的文件系统为基础 且将各种设备都定义为特殊文件 统一处理 功能强大易移植性好 该系统90 以上的代码使用C语言编写的 51 UNIX操作系统的特色 可伸缩性和互操作性强 可伸缩性是指系统在性能范围很宽的配置硬件上运行的能力互操作性是指在不同厂家的机器上运行和通信的能力 这两点是开放系统所应具有的基本特征 UNIX系统可以从笔记本电脑直到巨型计算机上都能运行 容纳新技术的能力强 网络中服务器安装的操作系统的首选 网络通信功能强 著名的TCP IP网络协议是在UNIX上开发成功的 52 Linux操作系统 Linux操作系统的优势反映在网络服务器方面 其内核中包含许多网络协议 已成为网络上最普遍的服务器架构模式 Linux操作系统作为一个多用户 多任务的操作系统 支持多工作平台和多处理器 它不仅可提供多达4TB的文件系统 同时还可支持多种其他的文件系统 53 Linux操作系统 Linux系统是一种 自由软件 它属于一种GPL GeneralPublicLicense 软件 其源代码向世人公开 吸引对该系统感兴趣的人们共同工作 54 3 1程序设计语言分类 程序设计语言按其级别可以划分为机器语言 汇编语言和高级语言三大类 机器语言使用计算机指令系统的程序语言 汇编语言用助记符来代替机器指令的操作码和操作数高级语言又称算法语言 其表示方法接近解决问题的表示方法 而且具有通用性 在一定程度上与机器无关 55 高级程序语言基本成分 数据成分 描述程序所处理的数据对象 数据类型 数据结构 运算成分 描述程序所包含的运算 算术表达式 逻辑表达式 控制成分 表达程序中的控制构造 条件判断 循环判断 传输成分 表达程序中的数据传输 输入 输出 56 语言处理系统 把用软件语言 包括汇编语言和高级语言 编写的各种程序变换成可在计算机上执行的程序 或最终的计算结果 或其他中间形式 语言处理系统包括 翻译程序正文编辑程序 用于建立和修改源程序文件联接编辑程序 将多个分别编译或汇编过的目标程序和库文件进行组合装入程序 将目标程序装入内存并启动执行 57 翻译程序 程序语言处理系统随被处理的语言及其处理方法和处理过程的不同而异 任何一个语言处理系统通常都包含一个翻译程序 它把一种语言的程序翻译成等价的另一种语言的程序 58 翻译程序 按照不同的翻译处理方法 可把翻译程序分为以下三类 汇编程序 assembler 解释程序 Interpreter 编译程序 Compiler 59 汇编程序 汇编程序 assembler 从汇编语言到机器语言的翻译程序 60 解释程序 解释程序 Interpreter 逐条翻译并立即执行相应功能的处理程序 优点 实现算法简单 易于在解释过程中灵活方便地插入所需要的修改和调试措施 缺点 运行效率低 应用 解释程序通常适合于交互方式工作的 或调试状态下运行的 或运行时间与解释时间相差不大的语言 61 编译程序 编译程序 Compiler 从高级语言到机器语言或汇编语言的翻译程序 对源程序扫描一遍或几遍 最终形成一个可在具体计算机上执行的目标程序 优点 通过编译程序的处理可以一次性地产生高效运行的目标程序 并把它保存在磁盘上 以备多次执行 缺点 实现算法较为复杂 应用 编译程序适合于翻译那些规模大 结构复杂 运行时间长的大型应用程序 62 3 2常用高级程序设计语言 1 FORTRAN语言主要用于数值计算的面向过程的程序设计语言是进行大型科学和工程计算的有力工具2 ALGOL语言开拓了程序设计语言的研究领域 为软件自动化和可靠性研究奠定了基础 63 3 2常用高级程序设计语言 3 PASCAL语言PASCAL语言是ALGOL60的后继语言之一第一个结构化程序设计语言4 Java语言由SUNMicroSystem公司于1995年5月正式对外公布的一种面向对象的 用于网络环境的程序设计语言 特点 适用于网络分布环境 需要Java虚拟机解释执行 64 3 2常用高级程序设计语言 5 C语言和C 语言1972年至1973间由AT T公司Bell实验室的D M Ritchie在BCPL语言基础上设计而成的 C 语言是对C语言的扩充 由于C 语言既有数据抽象和面向对象能力 运行性能高 又能与C语言相兼容 使得数量巨大的C语言程序能方便地在C 语言环境中重用 因而近年来C 语言已经成为当前面向对象程序设计的主流语言 6 BASIC和VB语言微软公司基于BASIC开发的一种程序设计语言 可以方便的使用Windows图形用户界面 且可调用Windows的其它资源 65 2007真题 下列关于机器语言程序与高级语言程序的说法中 错误的是 A 机器语言程序比高级语言程序执行速度慢B 机器语言程序比高级语言程序可移植性强C 机器语言程序比高级语言程序可读性差D 有了高级语言程序 机器语言程序就无存在的必要了 3 2常用高级程序设计语言 66 3 2常用高级程序设计语言 2007真题 以下常用的高级程序设计语言中 主要用于数值计算的是 A FORTRANB BASICC Java C 2007真题 C 语言是以C语言为基础发展起来的 已成为当前面向对象程序设计的主流语言之一 67 3 3算法与数据结构 著名的瑞士计算机科学家尼克劳斯 沃思提出 数据结构 算法 程序 68 3 3算法与数据结构 算法在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则 通俗点说 就是计算机解题的过程 69 3 3算法与数据结构 算法的五个重要特征 有穷性 一个算法必须保证执行有限步之后结束确切性 算法的每一步骤必须有确切的定义输入 一个算法有0个或多个输入 以刻画运算对象的初始情况输出 一个算法有一个或多个输出 以反映对输入数据加工后的结果 没有输出的算法是毫无意义的 可行性 算法原则上能够精确地运行 而且人们用笔和纸做有限次运算后即可完成 70 3 3算法与数据结构 分析一个算法的好坏 除其正确性外 还应考虑以下因素 占用的计算机资源 是否易理解 易调试和易测试等 71 3 3算法与数据结构 占用的计算机资源时间代价 用时间复杂度来表示 衡量程序运行所需时间的指标 2n3 3n2 2n 1时间复杂度为O n3 3n2 2n 1时间复杂度为O n2 2n 1时间复杂度为O n 时间复杂度排列 O n3 O n2 O mn O nlog2n O n O log2n O 1 空间代价 用空间复杂度来表示 72 3 3算法与数据结构 2007真题 在软件开发过程中 简单的说 就是解决问题的方法和步骤 73 3 3算法与数据结构 数据结构研究程序设计中计算机操作对象以及它们之间关系和运算的一个专门学科 研究数据结构一般包括三个方面的内容 1 数据的逻辑结构 2 数据的存储结构 3 在数据上定义的运算的集合 74 3 3算法与数据结构 数据的逻辑结构数据的逻辑结构是数据间关系的描述 它只抽象地反映数据元素间的逻辑关系 而不管其在计算机中的存储方式 数据的存储结构数据的存储结构实质上是它的逻辑结构在计算机存储器上的实现 75 3 3算法与数据结构 为全面地反映一个数据元素的逻辑结构 它在存储器中的映象应包括两方面的内