计算机理论基础-第三章 计算机软件

1、第三章 计算机软件蓝洋专转本-计算机理论基础2本章考核知识要点1.软件的概念和分类2.操作系统3.程序设计语言4.算法与数据结构2022年6月7日22022年6月7日2考点1.软件的概念 o 软件的基本概念o 软件的版权o 软件的分类o 软件工程的概念34软件 = 程序 + 数据 + 文档2022年6月7日4l 主机 CPU 运算器l l 内存储器 控制器 l 硬件系统l 外设 外存储器l I/O设备l电子计算机 l 操作系统操作系统 l 数据库系统 l系统结构 系统软件系统软件 语言处理系统语言处理系统l 诊断排错程序l l 通用应用程序l 软件系统软件系统 l 应用软件应用软件 专用应用程

2、序l l l l l 计算机系统组成计算机系统组成 561.1软件的含义解释2022年6月7日6o软件的主体是程序o程序使用使用计算机语言描述如何完成确定的任务的一组指令指令和语句，必须必须存储在计算机中，启动运行后才能完成信息处理任务o数据是程序运行过程中处理的对象（输入数据）、处理后得到的结果（输出数据）及使用的参数o文档是与程序开发、维护和操作有关的资料71.2.程序与数据的关系o 必须给程序提供合理的输入数据，程序才能产生有意义的输出数据2022年6月7日78程序与数据的关系2022年6月7日891.3.程序与软件的关系2022年6月7日9o 软件侧重产品、工程、产业或学科等宏观方面的

3、含义，常指设计较成熟、功能较完善、具有某种使用价值、且具有一定规模的程序o 程序侧重技术层面的含义o 软件和程序本质上相同，在不会发生混淆的场合，两者名称经常混用101.4. 计算机软件特性n不可见性（是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价）n适用性适用性（可以适应一类应用问题的需要）n依附性（依附于特定的硬件、网络和其它软件）n复杂性（规模越来越大，人力和物力消耗越来越来高）n无磨损性无磨损性（功能和性能一般不会发生变化）n易复制性（可以非常容易且无失真地进行复制）n不断演化（软件的生命周期）n有限责任（有限保证）n脆弱性（容易遭受黑客、病毒、信息盗用等损害）2022年6月7日1011软件

4、复杂性举例2022年6月7日11121.5. 1.5. 软件与知识产权保护软件与知识产权保护* * * *2022年6月7日12o 软件是智力活动的成果，受到知识产权法（版权法）保护o 保护知识产权的目的确保脑力劳动受到奖励并鼓励发明创造，保护知识产权就是保护脑力劳动人员，使他们发挥创造能力，社会也会从他们的成果中受益13版权保护与许可证保护2022年6月7日13o版权保护版权法授予软件作者作者享有的权力：拷贝、发布、修改、署名、出售用户用户购买一个软件仅仅得到了软件的购买一个软件仅仅得到了软件的使用权使用权，没有获得，没有获得它的版权，它的版权，随意拷贝和分发所购买的软件是违法行为o许可证保

5、护扩大了版权法给予用户的权力，允许用户将软件安装到多台机器中使用142.计算机软件的分类2022年6月7日14按知识产权分类知识产权分类：1.商品软件商品软件（先购买后使用）只能单机使用，购买许可证才可以多机使用；2.*共享软件共享软件（试用软件），可免费使用一段时间，允许拷贝和散发，但不允许修改，过了试用期如还想继续使用，必须交注册费成为注册用户3.*自由软件自由软件（开放源代码软件），用户可共享，允许随意拷贝、修改其源代码，允许销售允许销售和自由传播，对源代码的任何修改必须向全体用户公示，允许此后的用户有进一步拷贝和修改的自由.LINUX ,TCP/IP协议, Apach服务器软件4.免费

6、软件免费软件（不等于自由软件不等于自由软件）152.计算机软件的分类按用途分类按用途分类系统软件系统软件：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。是计算机有效、安全、可靠地运行的一类软件应用软件：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，按开发方式可分为定制应用软件、通用应用软件2022年6月7日1516系统软件分为四类2022年6月7日161.操作系统（OS）例如，Windows、Linux、Unix2.程序设计语言处理系统例如，C语言编译器、BASIC语言编译器、汇编器提供开发工具与平台3.数据库管理系统（DBMS）例如，ORACLE、Visual F

7、oxpro4.诊断排错程序包括实用程序，磁盘清理程序、备份程序等包含基本输入输出系统（BIOS）173.系统软件和应用软件的关系系统软件与硬件关系密切，对硬件统一控制、调度和管理，能为多种应用软件开发和运行提供支持与服务；系统软件是应用软件的基础和平台，在计算机系统中是必不可少的。1718系统软件、应用软件和硬件的分工2022年6月7日18194.常用的应用软件2022年6月7日19205.软件的发展历史2022年6月7日20o第一阶段：个体工作方式o第二阶段：合作开发方式标志：软件危机：落后的软件生产方式落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件的需求，从而导致软开发和维护过程中出现一系

8、列严重的问题3.第三阶段：软件工程软件工程（软件危机的解决方法）用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件21考点2 操作系统 OS基本概念操作系统是用于控制、管理、调配计算机的所有资源，是计算机运行配置的一种必不可少的系统软件2022年6月7日212222操作系统是用户和硬件的接口操作系统是用户和硬件的接口23操作系统、机器与使用者的关系o 裸机：没有安装任何软件的计算机，普通用户无法正常使用o装有操作系统的计算机成为虚拟机。2022年6月7日2324操作系统的三大作用1.1.管理计算机系统中的各种资源管理计算机系统中的各种资源计算机资源指计算机所包含的硬件和软件。在计算机系统中，操

9、作系统承担系统资源管理的任务，负责对计算机系统中的各类资源进行合理调度和分配，以提高各类资源的利用率，最大限度地发挥计算机系统资源的使用效率2.2.为用户提供友善的人机界面（命令行界面与图形界面）为用户提供友善的人机界面（命令行界面与图形界面）使用户有良好的工作环境，提高工作效率，并为其它软件的开发提供必要的服务和相应接口。操作简单，容错力强，根据用户需要提供不同程度的系统响应信息3.3.为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台OS屏蔽了计算机中几乎所有的物理设备技术细节，为使用、开发和运行其它软件提供了一个高效可靠的平台2022年6月7日2425操

10、作系统的启动过程o加载过程：加载过程：n加电自检程序n自举装入程序n引导程序n操作系统o安装了操作系统的计算机，操作系统总是驻留在外存储器上（不是内存）2022年6月7日25操作系统启动过程当加电启动计算机工作是，CPU首先执行BIOS中的自检程序，测试计算机中各不见得工作状态是否正常，若无异常情况，CPU将继续执行BIOS中的引导程。装入程序按照CMOS中预先设定的启动顺序，依次搜索软、硬盘或光驱，将其第一个扇区的内容（主引导记录）读出装入内存，然后将控制权交给其中的操作系统引导程序，由引导程序继续装入操作系统。操作系统装入成功后，整个计算机就处于操作系统控制下，用户就可以使用计算机了。26

11、27操作系统的启动过程2022年6月7日2728操作系统的功能操作系统包括五个方面的管理功能n 处理器管理n 存储管理n 设备管理n 文件管理1. 作业管理2022年6月7日28处理器管理包含两方面的管理1.多任务任务处理：“时间片时间片”轮转共享2.多处理器处理（巨型机、大型机）：多个cpu协同并行工作，29多任务处理（车轮战）o 概念：一个用户在一台计算机上使用一个cpu来处理多个程序。o CPU调度程序负责将CPU的时间分配给各个程序，采用的是“时间片”轮转策略。宏观上同时运行，微观上由CPU轮流运行.o 采用“并发多任务”技术：前后台任务前后台任务都能分配到CPU的使用权，可以同时运行

12、o 在单CPU环境下，多个程序在计算机中同时运行，意味着它们任务数越多，CPU响应越慢3031多处理器处理2022年6月7日311.多处理器处理指的是一个或多个用户在两个或更多的cpu上同时执行程序。2.实现多处理器的方式是并行处理。几个独立的处理器共同完成同一个任务，共享内存。32存储管理o存储管理实质是对存储空间的管理，主要是指对内存的管理o存储管理的主要任务是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，以及能从逻辑上扩充内存从逻辑上扩充内存o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，解决的方案是采用虚拟存储虚拟存储技术技术2022年6

13、月7日3233运行时内存布局2022年6月7日33程序运行时需要大内存，不够用怎么办？内存中若同时运行多个程序也会导致内存紧张34虚拟存储器原理2022年6月7日34虚拟存储技术的考点o虚拟存储器 = 物理内存 +硬盘上的虚拟内存o虚拟存储器大小受到外存空间及CPU地址表示范围的限制o在Windows中，用户可设置硬盘逻辑盘上虚拟内存及其容量o页面的大小是o页面调度算法：最近最少使用（）：在每次调换时，找到最近最少使用的那个页面调出内存。o虚拟内存文件位于系统盘的系统根目录下的pagefile.sys3536文件管理（对外存的管理）1.1.文件的概念：文件是存储在外存储器中的一文件的概念：文件

14、是存储在外存储器中的一组相关信息的集合组相关信息的集合2.计算机中的程序、数据、文档都是组织成文件存放在外存中，用户以文件为单位对外存中的信息进行访问操作。2022年6月7日3637文件释义o外存设备适合批量数据存取，不适合单个数据存取o用户读写外存通常是批量数据o 按名存取按名存取外存中的数据2022年6月7日3738*文件名的命名原则2022年6月7日381.文件名的组成：主文件名.【扩展名】2.主文件名不可以省略，扩展名可以省略。3.3.主文件名中不可以出现主文件名中不可以出现”:?”:?* */|/|4.不可以使用系统保留的关键字CON ，PRN5.Windows中不区分大小写6.文件

15、名中可以使用空格，文件名开头不保留空格。6.文件名最多有255个。39Windows的文件组织（文件夹，树）2022年6月7日3940Windows文件管理oWindows中利用资源管理器管理文件、文件夹o正在打开、运行的应用程序无法删除oWindows中，物理硬盘能建立多个根目录，不同根目录对应的是不同的逻辑分区，根目录不可删除o回收站的内用占用硬盘空间，软盘和优盘上被删除的文件或文件夹不可以用回收站将其恢复2022年6月7日4041设备管理与作业管理o设备管理是指对计算机除CPU和内存以外的所有I/O设备的管理o设备管理的主要任务是为用户程序分配I/O设备，完成用户程序请求的I/O操作，提

16、高处理器和I/O设备的利用率，改善人机界面o驱动程序是应用程序、操作系统和硬件的接口。驱动程序是应用程序、操作系统和硬件的接口。2022年6月7日41423.2.3 常用操作系统分类分类：1）按功能和特性：批处理操作系统、分时操作系统（UNIX）、实时操作系统2）按管理用户数：单用户操作系统（DOS）、多用户操作系统3）适合管理网络：网络操作系统2022年6月7日4243UNIX和Linux系统UNIX1.美国BELL实验室开发的一种通用多用户交互式分时操作系统2.可移植性好，90%以上的代码用C语言编写3.服务器专用操作系统，也可以用于PC机Linux1.由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生Lin

17、us Torvals创建2.是一种多任务多用户操作系统3.是一种自由软件自由软件，其源代码完全公开2022年6月7日43用途用途操作系统操作系统用户用户任务任务类型类型个人用户个人用户DOS：字符界面单用户单任务无早期windows系列，windows桌面版单用户单任务分时服务器，工服务器，工作站作站Linux多用户多任务分时UNIX多用户多任务典型分时Windows服务器版多用户多任务分时44453.3 程序设计语言o 程序设计语言用于编制程序o 程序设计语言的发展过程是从低级语言到高级语言，即机器语言-汇编语言-高级语言46程序设计语言的作用473.3.1 程序设计语言的分类o 机器语言n

18、用二进制编码表示的指令系统o 汇编语言n机器语言的符号化标志o 高级语言n接近自然语言（英语）和数学语言48三种语言编程举例49三种语言编写的程序特点机器语言程序优点：可以直接被CPU理解并执行，占用内存低，执行速度快缺点：难以记忆和理解，效率低，不易维护，难以移植难以移植，依赖硬件依赖硬件，指令系统不兼容的机器语言相互不兼容，使用极少50三种语言编写的程序特点汇编语言源程序：操作码和操作数地址均用助记符号表示，操作数可用十进制表示优点：比机器语言容易编写和理解，执行速度快缺点：不能被CPU理解并执行，难以开发大型程序，依赖硬件依赖硬件，指令系统不兼容的汇编语言源程序互不兼容51三种语言编写的

19、程序特点o 高级语言源程序优点：容易理解、记忆和使用，降低了编程难度，提高了编程和维护效率，面向对象而非机器，不依不依赖于硬件赖于硬件，移植性好，与机器指令系统无关，可在指令系统不兼容的系统中通用缺点：不能被CPU直接理解并执行，执行速度相对较慢523.3.2程序设计语言中的基本成分533.3.2程序设计语言中的基本成分54基本控制结构顺序结构55基本控制结构选择结构56基本控制结构重复结构573.3.3 程序设计语言处理系统程序设计语言处理系统指语言翻译程序n翻译程序是把一种语言程序翻译成等价的另一种语言的程序n被翻译的语言和程序叫做源语言和源程序源语言和源程序n生成语言和程序叫做目标语言和

20、目标程序目标语言和目标程序1. 翻译程序分为汇编程序、解释程序和编译程序58不同翻译程序的特点o汇编程序：从汇编语言到机器语言的翻译程序o解释程序：按源程序中语句的执行顺序，逐条翻译并立即执行相应的功能的处理程序n相当于“口译”，逐句扫描，逐句分析，逐句翻译，边解释边执行n灵活，便于查找错误，占用内存少，但效率低，速度慢59不同翻译程序的特点o 编译程序n从高级语言到机器语言或汇编语言的翻译程序n相当于“笔译”，将高级语言编写的源程序整个地翻译成机器语言表示的目标程序，全部译完再执行n占用内存多，但效率高，速度快60翻译程序图解61解释程序与编译程序的区别623.3.4 常用程序设计语言-FO

21、RTRAN63BASIC和Visual Basic语言64JAVA语言65C语言和C+语言程序设计语言的考点【题型】选择题，判断题，填空题o 机器语言是计算机能直接执行的语言，效率高可移植性差。o 高级语言方便人类学习，但是要翻译。o 翻译有两种方法：编译和解释。解释不产生目标程序o 常见程序设计语言的特点（见书本78）6667考点4. 算法和数据结构3.4.1 算法n算法是为解决某个问题而采用的一组明确的、有一定顺序的步骤，是对问题求解规则的一种过程描述n例如：求一组数中的最大值？1. 算法的设计一般采用由粗到细、由抽象到具体一般采用由粗到细、由抽象到具体的逐步求精的逐步求精的方法2022年6月7日68*算法的基本特征o确定性：算法的每一条指令必须有确切的定义，无二义性o *有穷性：有限步运算后终止，每一步都在有穷时间内完成。o可行性： 算法中的描述在计算机中能执行o至少有一个输出。没有输出的算法是无意义的。o有0个或多个输入:可以没有输入2022年6月7日69计算机求解问题的步骤2022年6月7日70算法举例2022年6月7日71算法的描述工具：首先都是给人看的，其次才是计算机执行首先都是给人看的，其次才是计算机执行o 自然语言（不够准确）o 流程图o 伪代码（介于自然语言和程序设计语言之间的文字和符号表达工