计算机软件基础二-1概论ppt课件

计算机软件基础 软件系统的组成 软件的概念 IEEE 软件是计算机程序 方法 规则 相关的文档以及在计算机上运行它时所必需的数据 软件 程序 数据 文档用户与计算机硬件之间的桥梁 软件系统的组成与发展 软件的分类 操作系统 系统软件 应用软件 语言处理程序 数据库管理系统 定制的应用软件 通用应用软件 常用服务程序 解决各种实际问题 使用和管理计算机 支撑软件 应 用 软 件 硬件 操 作 系 统 语言处理程序 数据库管理系统 网络与通信软件 实用程序与工具软件 用户 计算机应用系统的层次构成如图 软件系统的发展过程 软件系统的发展大致经历了三个阶段 程序设计时代软件 程序系统 时代软件工程学时代软件危机定义 软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题 包括两方面问题 如何开发软件 满足对软件的日益增长的需求如何维护数量不断膨胀的已有软件 软件系统的发展过程 软件工程 softwareengineering 背景1968年 北大西洋公约组织的学术会议第一次创造了 软件工程 这个词定义IEEE 软件工程是开发 运行 维护和修复软件的系统方法 应用实例纽约时报情报库系统空间实验室的飞行模拟系统 操作系统 OperatingSystem OS 操作系统的目标和作用 操作系统的目标 方便性 有效性 可扩充性 开放性操作系统的作用OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS作为计算机系统资源的管理者OS用作扩充机器 操作系统的功能 1 处理机管理功能创建和撤消进程 线程 对诸进程 线程 的运行进行协调实现进程 线程 之间的信息交换按照一定的算法把处理机分配给进程 线程 处理机管理功能 进程 可以和其它程序并发执行的一次程序执行 用于描述系统中的各种并发活动 一个进程可以由零个 一个或多个线程构成基本特征 动态性 并发性 独立性 异步性 结构性三种状态 运行态 等待态 就绪态 处理机管理功能 1 进程控制作业 Job 用户在一次计算过程中要求计算机系统所做工作的集合 2 进程同步两种协调方式 1 进程互斥方式 2 进程同步方式1 进程通信直接通信方式4 调度作业调度 进程调度 处理机管理功能 作业的三种状态 后备状态 收容执行状态 运行完成状态 完成 输出 执行状态 操作系统的功能 2 存储器管理功能主要任务 为多道程序的运行提供良好的环境方便用户使用存储器提高存储器的利用率从逻辑上扩充内存 存储器管理功能 内存分配静态或动态分配方式内存分配数据结构内存分配功能内存回收功能内存保护设置上界和下界两个界限寄存器 存储器管理功能 地址映射地址空间 逻辑地址 相对地址内存空间 物理地址内存扩充虚拟 virtual 存储技术请求调入功能转换功能 操作系统的功能 1 设备管理功能主要任务 完成用户进程提出的I O请求 为用户进程分配其所需的I O设备提高CPU和I O设备的利用率提高I O速度方便用户使用I O设备 设备管理功能 缓冲 buffer 管理单缓冲机制 双缓冲机制 公用缓冲机制设备分配设备处理虚拟设备通过假脱机 spooling 技术将原来独享的设备改造成能为若干个用户共享的设备 即把一台物理设备改造成若干台相同的虚拟设备 如打印机的共享 操作系统的功能 4 文件管理功能主要任务 对用户文件和系统文件进行管理 以方便用户使用保证文件的安全性文件存储空间的管理离散分配方式以盘块为基本分配单位目录管理文件的读 写管理文件的共享与保护 操作系统的功能 5 用户接口命令接口联机用户接口脱机用户接口 批处理用户接口 程序接口图形接口 操作系统分类 单用户操作系统批处理操作系统单道批处理多道批处理实时操作系统分时操作系统网络操作系统分布式操作系统 微机上的典型操作系统 1 DOS操作系统 2 Windows操作系统 1 UNIX操作系统 4 Linux操作系统 5 OS 2操作系统 微机上的典型操作系统 PCDOS MSDOS 单用户操作系统 UNIX 多用户多任务交互式操作系统 Linux 多用户多任务交互式操作系统 Windows 图形窗口式操作系统 OS 2 多任务 图形用户界面操作系统 Netware 网络操作系统 24 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 25 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 26 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 27 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 28 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 29 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 30 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 31 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 32 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 33 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 34 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 语言及语言处理系统 程序设计语言 注意 语言的发展不是高一代取代低一代 而是多代共存 程序设计语言 机器语言 低级语言 机器指令 由0 1组成并且能被计算机直接理解执行的代码机器语言 机器指令的集合 即计算机可以直接接收 理解的语言特点 直观性差 编写效率低 易出错 可读性差它是面向机器的第一代语言 计算机唯一能识别的语言是机器语言 程序设计语言 汇编语言 低级语言 机器语言的符号表示 定义 用助记符 符号地址 标号等符号来编写程序的语言 也被称为符号语言 特点 易于理解与记忆 占用存储空间少 执行速度快 注意 不能在计算机上直接运行 必须先翻译成机器语言 它是面向机器的第二代语言 高级程序设计语言 高级语言 面向过程的第三代语言 语言处理程序用于把人们编制的汇编语言和高级语言源程序转换为机器能够理解的目标程序 高级语言源程序需经解释或编译后 转换为计算机能直接执行的目标程序 例如 FORTRAN Pascal BASIC C面向对象的语言 第四代例如 C Java Delphi 程序设计语言 程序设计语言 1 FORTRAN语言 2 ALGOL语言 1 Java语言 4 C语言和C 语言 汇编程序 assembler 汇编将汇编语言程序 源程序 翻译加工成机器语言程序 目标程序 的过程 由汇编程序完成 语言处理系统 源程序 目标程序 汇编程序 汇编语言程序 机器语言程序 语言处理系统 解释程序 interpreter 将高级程序设计语言编写的源程序按动态的运行顺序逐句进行翻译并执行 编译程序 compiler 将高级程序设计语言编写的源程序翻译成用汇编语言或机器语言表示的目标程序 五个阶段 词法分析 语法分析 中间代码生成 代码优化和目标代码 汇编程序和编译程序都产生目标程序 但解释程序不产生目标程序 解释程序提供人机对话的工作方式 但源程序执行速度比较慢 编译程序对源程序进行编译产生目标程序 将来执行的速度较快 编译系统的工作过程 语言处理系统 编译 连接装配 高级语言源程序 目标程序模块 可执行的目标程序 程序库 数据库管理系统 数据管理的进展 数据管理 指对数据的组织 编目 存储 检索 维护等 它是数据处理的中心问题 经历三个阶段 人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段 数据库的特点 数据结构化 数据库系统与文件系统的根本区别数据冗余度小数据具有独立性 即数据和应用程序之间不存在依赖关系物理的独立性逻辑的独立性加强了对数据的保护安全性控制 保密性完整性控制 正确性 有效性 相容性并发控制故障的发现与恢复 数据库系统 数据库系统构成图 数据库系统由应用程序 DBMS DBA和DB构成 DBMS 是一组软件的集合 用来定义数据库 帮助和控制用户为增加 删除 修改和检索数据时对数据库的访问和使用 提供数据独立性 完整性和安全性的保障 它是数据库系统的核心 三种类型 层次模型 IMS网状模型 IDMS IMAG关系模型 FoxBASE FoxPro Access ParadoxOracle Sybase Informix等 应用程序必须通过DBMS才能访问数据库 数据库管理系统 通用应用软件 应用软件在计算机硬件和系统软件的支持下 面向具体问题和具体用户的软件 是一些具有一定功能并满足一定要求的应用程序的组合 软件包 package 解决某类典型问题的应用程序组合 如财务管理软件包 统计软件包 运筹学软件包等 通用应用软件 常用的应用软件 文字处理软件 WPS Word 电子表格软件 Excel Lotus1 2 1 图形 图像软件 AutoCAD Photoshop 网络通信软件 Outlook FTP IE 简报软件 PowerPoint 统计软件 SPSS SAS 软件开发 程序设计发展过程 高级语言阶段结构程序设计阶段程序的正确性程序的三种基本结构 顺序 选择和循环GOTO语句程序设计方法论由顶向下法 由顶向下 逐步细化自底向上的方法 强调程序设计的模块化软件生产管理 程序设计发展过程 自动程序设计阶段软件工程支撑环境CASE computeraidedsoftwareengineering 程序设计基本方法的进一步改进快速原型法甚高级语言法 非过程化语言软件可重用法 软件工程的基本概念 软件生命周期 softwarelifecycle 定义一个软件从定义到开发 使用和维护 直到最终被弃用 需要一个漫长的时期 通常把软件经历的这个漫长的时期称为生命周期 可分为二个时期 五个阶段二个时期 开发期 运行期五个阶段 分析 设计 编写 测试 运行 软件生命周期 焦点 做什么 What 怎么做 How 目的 理解待解决的问题完整获取用户的需求参与者 用户 系统分析员文档 软件需求规格说明书 软件规格说明书 需求分析 软件设计 概要设计 总体设计或结构设计 决定模块间的接口 模块说明书 详细设计 过程设计或模块设计 决定每个模块内部的具体算法 详细设计说明书 任务 从软件需求规格说明书出发 形成软件的具体设计方案 How What 软件测试 在整个软件开发