计算机概论第五讲软件系统

1、计 算 机 概论第五讲第五讲 计算机软件系统计算机软件系统第三章 计算机软件系统o教学目标教学目标n掌握软件的相关概念掌握软件的相关概念n了解系统软件和应用软件的基本知识了解系统软件和应用软件的基本知识n了解计算机操作系统的基本知识了解计算机操作系统的基本知识n了解几种常用的操作系统了解几种常用的操作系统n了解程序设计语言的相关概念了解程序设计语言的相关概念n学会学会Windows XP操作系统的使用与维护操作系统的使用与维护什么是软件？o软件（软件（Software ）：）：是一系列按照特定顺序是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。简单的说组织的计算机数据和指令的集合。简单的说软

2、件就是软件就是计算机程序计算机程序加加文档文档的集合体。的集合体。 o一般来讲一般来讲软件软件被划分为被划分为编程语言、系统软件、编程语言、系统软件、应用软件应用软件和介于这两者之间的和介于这两者之间的中间件中间件。 o软件是软件是用户与硬件用户与硬件之间的之间的“接口接口”。用户主。用户主要是通过软件与计算机进行交流。软件是计要是通过软件与计算机进行交流。软件是计算机系统设计的算机系统设计的重要依据重要依据。 程序软件是通过软件是通过程序设计程序设计来实现的。来实现的。计算机程序计算机程序是是软件的软件的核心。核心。o起初，程序员用起初，程序员用机器语言机器语言来写程序。来写程序。o机器语言

3、（机器语言（Machine language）计算机能够计算机能够直接执行直接执行的二进制代码指令的二进制代码指令。oCPU 有定义好的有定义好的指令集指令集，每个，每个指令指令就是一串就是一串二进制代码，通过线路变成电信号，让计算二进制代码，通过线路变成电信号，让计算机执行各种不同的操作机执行各种不同的操作 机器语言o如：让如：让CPU计算计算10+20机器语言程序机器语言程序B00A 功能是将功能是将“04”传送至传送至CPU内部累加器内部累加器AL 8014 累加器累加器AL中的数值与中的数值与20相加，保存在相加，保存在AL中中用机器语言编程，指令繁杂，很难记忆；用机器语言编程，指令繁

4、杂，很难记忆；工作效率非常低，而且容易出错、不容易查错。工作效率非常低，而且容易出错、不容易查错。汇编语言o用英文用英文符号与数字符号与数字及一定的及一定的规则规则，代替机器，代替机器指令，编程要容易很多。指令，编程要容易很多。o这种符号化的语言称为这种符号化的语言称为汇编语言汇编语言(AssembleAssemble languagelanguage)。o但但CPU只认机器语言，需要开发一套翻译程只认机器语言，需要开发一套翻译程序（序（汇编程序汇编程序），负责汇编符号到机器语言），负责汇编符号到机器语言的转换。的转换。MOV AL,04H 将将“04”传送至传送至CPU内部累加器内部累加器A

5、L ADD AL,14H AL中的数值与中的数值与20相加，保存在相加，保存在AL中中高级语言o汇编语言并未改变机器语言的汇编语言并未改变机器语言的编程方法编程方法，对，对于大型应用，汇编程序实现于大型应用，汇编程序实现非常复杂非常复杂。用程。用程序员更容易理解、更为序员更容易理解、更为复杂复杂的英文短语及规的英文短语及规则，代替汇编符号，很容易实现大型与复杂则，代替汇编符号，很容易实现大型与复杂应用编程需求。应用编程需求。o这种接近这种接近自然语言自然语言的编程语言称为的编程语言称为高级语言高级语言(High-level programmingHigh-level programming l

6、anguage language)。o需要开发一套高级语言需要开发一套高级语言翻译翻译为汇编语言的程为汇编语言的程序，称为序，称为编译程序编译程序。A=10+20 将将10与与20的和的和保存在变量保存在变量A中中l对程序进行自动翻译：#include void f(int *j); *j = 9; ; void main() printf(myProgramn); i = 1; printf(“ i=”,i); f(i); printf(“ i=“,i);高级语言程序高级语言程序MOV DX，OFFSET FILEMOV AL，0MOV AH，3DHINT 21HJC OPERRMOV HA

7、NDLE，AXMOV BX，HANDLEMOV DX，OFFSET BUFMOV CX，512MOV AH，3FHINT 21HJC READERRCMP AX，0JE CLOSEMOV BX，AXMOV BUF BX ，$MOV DX，OFFSET BUFMOV AH，9INT 21HJMP READ汇编语言程序汇编语言程序1101101011000100010110001100001001011011010001010101111101100101011100101110111101100000010011100101011001110101010111001010100101010101

8、0001011000110110111011100101100011010111001011010110001101010011111010101010100100100101110100011100101011000110010110001100110010101010101000000111100101101111100101100001011111111001011001011101010101010100010101111110010100100101110010机器语言程序机器语言程序编译编译汇编汇编编译编译程序文档只有程序就可以了吗？通常不是这样，因为：只有程序就可以了吗？通常不是

9、这样，因为：l使用这个程序的人一般使用这个程序的人一般不是写程序的人不是写程序的人，他们很可，他们很可能能不懂程序不懂程序，因此需要有，因此需要有使用说明使用说明，甚至培训教材；，甚至培训教材；l以后要修改这个程序的人可能以后要修改这个程序的人可能不是写程序的人不是写程序的人，他，他们需要理解这个程序的们需要理解这个程序的设计思想设计思想和程序的和程序的演变过程演变过程；l这个程序可能只是这个程序可能只是一个大系统的一部分一个大系统的一部分，承担其他，承担其他任务的人需要知道怎样才能在任务的人需要知道怎样才能在系统中利用系统中利用这个程序。这个程序。因此，还需要与程序有关的其他信息，这些信息要

10、以因此，还需要与程序有关的其他信息，这些信息要以人们能够理解的方式加以表现：人们能够理解的方式加以表现：文档文档（DocumentsDocuments）。软件系统等等应用软件应用软件数据库管理系统数据库管理系统系统支撑和服务程序系统支撑和服务程序语言处理程序语言处理程序操作系统操作系统系统软件系统软件软件系统软件系统Photoshop AdobeOffice WPSOfficeMicrosoft 系统软件n是围绕计算机系统本身开发的软件，它是围绕计算机系统本身开发的软件，它介于介于硬件和应用软件硬件和应用软件之间。其主要功能是之间。其主要功能是管理、监控和维护计算机软硬件资源管理、监控和维护计

11、算机软硬件资源，为，为应用软件的开发和运行提供应用软件的开发和运行提供环境支持环境支持，为，为用户提供友好的使用计算机的用户提供友好的使用计算机的交互界面交互界面。计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括：计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括：内存和外存内存和外存；各个部件之间的通信与协调运行各个部件之间的通信与协调运行。还有许多与硬件有关的、公共的事情：还有许多与硬件有关的、公共的事情：接受输入设备（例如接受输入设备（例如键盘键盘）送来的数据；）送来的数据；把数据把数据存储到外存，存储到外存，或者或者从外存读取从外存读取所需要的数据；所需要的数据；把数据送给输出设备（例如把数

12、据送给输出设备（例如显示器、打印机等显示器、打印机等）。）。系统软件这些事情：这些事情：l完全可以用软件来完成。因为计算机不仅可以为用户计算，还可以为计算提供服务。l不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的程序来做。l这类软件不需要用户的干预，就能处理技术上很复杂的、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。 这类软件包括：l操作系统操作系统（Operating system，OS）l程序设计语言程序设计语言（Programing design language）l语言处理程序语言处理程序（Language translators）l数据库管理系统数据库管理系统（Data Base Manageme

13、nt SystemData Base Management System， DBMSDBMS）l设备驱动程序设备驱动程序（Device drivers）l系统支撑和服务程序系统支撑和服务程序应用软件n是为用户解决各类是为用户解决各类应用问题应用问题开发的软件。应开发的软件。应用软件涉及的应用范围广泛，种类繁多。如今，用软件涉及的应用范围广泛，种类繁多。如今，计算机能够渗透到人们生活的方方面面，就是计算机能够渗透到人们生活的方方面面，就是各种应用软件得到大量成果研发的结果。各种应用软件得到大量成果研发的结果。n常见应用软件有常见应用软件有办公自动化软件、管理信息办公自动化软件、管理信息系统、大型

14、科学计算软件包以及各类游戏软件系统、大型科学计算软件包以及各类游戏软件等等。具体的软件有。具体的软件有Microsoft Office、WPS Office、PhotoShop、Corel Draw等。等。计算机硬件计算机硬件系统软件系统软件应用软件应用软件用户按下用户按下 P 键键Hi ，OS ，发生了，发生了一个事件：一个事件：P 键键被按下了！被按下了！Hi，财务系统，键，财务系统，键盘输入的是盘输入的是P，按程序办吧！按程序办吧！Hi，OS ，打印我，打印我送到你那里的工资送到你那里的工资报表文件报表文件 ！Hi，激光打印，激光打印机，把我送给机，把我送给你的数据打印你的数据打印出来出

15、来 ！激光打印机激光打印机开始打印开始打印操作系统o操作系统属于软件中的操作系统属于软件中的系统软件系统软件，是紧挨着，是紧挨着硬件的硬件的第一层软件第一层软件，是对硬件功能的，是对硬件功能的首次扩首次扩充充。其他软件则是。其他软件则是建立在建立在操作系统之上的，操作系统之上的，在操作系统的在操作系统的统统管理和支持管理和支持下运行。下运行。o操作系统不仅是硬件与所有其他软件之间的操作系统不仅是硬件与所有其他软件之间的接口接口，而且，而且任何数字电子计算机任何数字电子计算机，从微型计，从微型计算机到巨型计算机都必须在其硬件平台上算机到巨型计算机都必须在其硬件平台上加加载载相应的操作系统之后，才

16、能构成一个可以相应的操作系统之后，才能构成一个可以协调运转协调运转的计算机系统。操作系统在计算机的计算机系统。操作系统在计算机系统中占据着一个系统中占据着一个非常重要的地位非常重要的地位。操作系统o操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软件资源操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软件资源的的总指挥部总指挥部。只有在操作系统的指挥控制下，各种。只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资源才能被计算机资源才能被分配给用户分配给用户所使用。也只有在操所使用。也只有在操作系统的作系统的支撑支撑下，下，其他系统软件其他系统软件如各类编译系统、如各类编译系统、程序库、运行支持环境才得以取得运行条件。没有程序库

17、、运行支持环境才得以取得运行条件。没有操作系统，任何应用软件都无法运行。操作系统，任何应用软件都无法运行。o操作系统的操作系统的性能高低性能高低，决定了整体计算机的潜在硬，决定了整体计算机的潜在硬件性能能否发挥出来。操作系统本身的件性能能否发挥出来。操作系统本身的安全可靠安全可靠程程度，决定了整个计算机系统的安全性和可靠性。操度，决定了整个计算机系统的安全性和可靠性。操作系统正是作系统正是软件技术含量最大、附加值最高软件技术含量最大、附加值最高的部分，的部分，是软件技术的核心，是软件的基础运行平台。是软件技术的核心，是软件的基础运行平台。操作系统的概念操作系统的概念操作系统是计算机系统中的一个

18、操作系统是计算机系统中的一个系统软件系统软件，是，是能能有效有效地组织和管理计算机系统中的硬件和地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，软件资源，合理合理地组织计算机工作流程，控地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、使得用户能够灵活、方便方便、有效地使用计算、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的机，并使整个计算机系统能高效地运行的一一组程序模块组程序模块的集合的集合。操作系统的功能o存储器管理存储器管理o处理器管理（进程管理）处理器管理（进程管理）o文件管理文件管理o设备管理设备管理o作业管理作

19、业管理典型操作系统介绍oUnixoPC DOSoMicrosoft WindowsoLinuxoMac OSUnix操作系统操作系统q是20世纪60年代末由美国的电话电报公司（AT&T）和贝尔（Bell）实验室的计算机科学家Ken Thompson、Dennis Ritchie等研制的。由于上述两位学者对Unix操作系统的卓越贡献，获得了1983年的图灵奖。UNIX操作系统oUNIX是一个是一个功能强大功能强大、性能全面性能全面的的多用户多用户、多任务多任务操作系统，可以应用从操作系统，可以应用从巨型巨型计算机到计算机到普通普通PC机机等多种不同的平台上，是等多种不同的平台上，是应用面最应用面

20、最广、影响力最大广、影响力最大的操作系统。的操作系统。C语言是语言是UNIX发展的产物，发展的产物，也是也是UNIX的内核编程语言的内核编程语言UNIX衍生产品：衍生产品：IBM:AIXHP:HP-UXSUN: Solaris Unix的组成的组成Unix操作系统包含了操作系统包含了4个最基本的成分：个最基本的成分：内核、文件系统、内核、文件系统、Shell和公用程序和公用程序。 用户用户 Shell Shell 语言解释程序语言解释程序 系统调用命令系统调用命令 程序设计语言程序设计语言 编译程序编译程序各种应用程序包各种应用程序包 子系统子系统用户层用户层内核层内核层 进程进程 管理管理

21、存储存储 管理管理 设备设备 管理管理 I/OI/O 中断管理中断管理 文件文件 管理管理 汇编程序汇编程序 计算机硬件（裸机）计算机硬件（裸机） UNIX UNIX 系统的框架结构系统的框架结构Unix的特点的特点o是一个是一个多用户多用户操作系统，适合于将操作系统，适合于将终端终端或或工工作站作站连接到小型机或主机的场合使用连接到小型机或主机的场合使用o提供了功能完备、使用灵活、可编程的提供了功能完备、使用灵活、可编程的命令命令语言语言（ShellShell语言），用户可以使用该语言与语言），用户可以使用该语言与计算机进行交互以及方便地进行程序设计计算机进行交互以及方便地进行程序设计o具有

22、分层的、可装卸的具有分层的、可装卸的文件系统文件系统，并提供了，并提供了完整的文件保护功能。完整的文件保护功能。o采用了输入输出采用了输入输出缓冲技术缓冲技术，主存储器和磁盘，主存储器和磁盘的分配与释放可以高效地、自动地进行。的分配与释放可以高效地、自动地进行。Unix的特点的特点o提供了提供了文本编辑文本编辑程序、程序、ShellShell语言语言解释程序解释程序、汇编程序汇编程序、十几种程序设计语言的、十几种程序设计语言的编译程序编译程序、连接连接装配程序装配程序、调试程序调试程序、用户间、用户间通信程序通信程序以及系统以及系统管理与维护管理与维护程序等。程序等。oUnixUnix系统有一

23、系列网络通信工具和协议，系统有一系列网络通信工具和协议，TCP/IPTCP/IP协议协议就是在就是在UnixUnix上开发成功。是现代上开发成功。是现代互联网络核心网络协议。互联网络核心网络协议。oUnixUnix的代码大部分是用的代码大部分是用C C语言语言书写，因而有很书写，因而有很好的好的可移植性可移植性。LINUX操作系统o是是UNIX 操作系统的一种操作系统的一种克隆克隆系统。它诞生于系统。它诞生于1991 年的年的10 月月5 日日（这是第一次正式向外公（这是第一次正式向外公布的时间）。以后借助于布的时间）。以后借助于Internet 网络，并经网络，并经过过全世界各地全世界各地计

24、算机爱好者的共同努力下，计算机爱好者的共同努力下，现已成为今天世界上现已成为今天世界上使用最多使用最多的一种的一种UNIX 类类操作系统操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。，并且使用人数还在迅猛增长。o Linux 操作系统的操作系统的诞生、发展和成长诞生、发展和成长过程始过程始终依赖着以下五个重要支柱：终依赖着以下五个重要支柱：UNIX 操作系统、操作系统、MINIX 操作系统、操作系统、GNU 计划、计划、POSIX 标准和标准和Internet 网络。网络。 LINUX操作系统oUNIX诞生时是开源的，提供给各大学实验学诞生时是开源的，提供给各大学实验学习使用。由于飞速发展，功能日益强大

25、，逐习使用。由于飞速发展，功能日益强大，逐渐被商业化，使其代码变成商业机密。渐被商业化，使其代码变成商业机密。o1987年，荷兰阿姆斯特丹年，荷兰阿姆斯特丹Vrije大学计算机科大学计算机科学系的教授学系的教授Andrew Tanenbaum ，他为教学，他为教学目的克隆了一个目的克隆了一个小型小型Unix，创建一个叫，创建一个叫Minix的开源的开源操作系统，用于学生学习操作系统原操作系统，用于学生学习操作系统原理理oGNU 计划计划 ,又称又称革奴革奴计划，是由计划，是由Richard Stallman在在1983年年9月月27日公开发起的。旨日公开发起的。旨在开发一个类似在开发一个类似

26、Unix、并且是、并且是自由软件自由软件的完的完整操作系统：整操作系统：GNU 系统系统 。LINUX操作系统oPOSIX 标准标准 ：是由：是由IEEE 和和ISO/IEC 开发的一簇描述了操作开发的一簇描述了操作系统的调用服务接口标准。系统的调用服务接口标准。oInternet的传播的传播 ：全世界各地，：全世界各地，有无数的计算机爱好者参与到系有无数的计算机爱好者参与到系统开发中。统开发中。Linus Torvalds Linux的标志TUX Linux的特点v与与UnixUnix兼容兼容的的3232位操作系统，它能运行主要位操作系统，它能运行主要的的UnixUnix工具软件、应用程序和

27、网络协议工具软件、应用程序和网络协议v支持支持3232位和位和6464位位的硬件的硬件v设计继承了设计继承了UnixUnix以网络为核心的设计思想，以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统，是一个性能稳定的多用户网络操作系统，支支持持TCP/IPTCP/IP协议协议。v支持支持多任务、多进程和多多任务、多进程和多CPUCPULinux的特点v模块化模块化设计结构，扩充能力强设计结构，扩充能力强v用户不仅可以免费获得用户不仅可以免费获得LinuxLinux的的源代码源代码，还，还可以修改，以实现特定的功能，使任何人都可以修改，以实现特定的功能，使任何人都可以可以参与参与Linu

28、xLinux的开发的开发被广泛应用于被广泛应用于InternetInternetintranetintranet中，提供中，提供WebWeb服务、代理服务器、安全堡垒等服务、代理服务器、安全堡垒等提供了文字处理软件、绘图软件、动画软件和提供了文字处理软件、绘图软件、动画软件和看图软件，它还提供了窗口系统看图软件，它还提供了窗口系统MS-DOS操作系统oMS-DOS (Microsoft Disk Operating System )由美国微软公司由美国微软公司(Microsoft)提供的提供的磁盘操作系统磁盘操作系统 o在在Windows 95以前，以前，DOS是是IBM PC及兼容及兼容机机

29、中的最基本配备中的最基本配备,是是基于命令行基于命令行的操作系统的操作系统 o基本的基本的MS-DOS系统由一个系统由一个BOOT引导程序和引导程序和三个文件模块组成。这三个模块是三个文件模块组成。这三个模块是输入输出输入输出模块模块(IO.SYS)、文件管理模块文件管理模块(MSDOS.SYS)及及命令解释模块命令解释模块（COMMAND.COM）。）。MS-DOS常用常用DOS命令：命令：dir 列目录列目录md 建立目录建立目录cd 改变目录改变目录del 删除文件删除文件copy 拷贝文件拷贝文件rem 文件改名文件改名cls 清屏清屏“开始开始运行运行-cmd”进入进入DOS,EXI

30、T返回返回Mac OSo是是AppleApple公司公司一套运行于苹果一套运行于苹果Macintosh系列系列电脑上的操作系统电脑上的操作系统 ，是，是最早利用最早利用GUI(GUI(图形用图形用户界面户界面) )的操作系统，它具有很强的的操作系统，它具有很强的图形处理图形处理能力能力，被广泛地用在，被广泛地用在桌面出版和多媒体应用桌面出版和多媒体应用等领域。等领域。o新的新的Mac OS X结合结合BSD Unix、OpenStep和和Mac OS 9的元素。它的最底层构建基于的元素。它的最底层构建基于Unix基础，其代码被称为基础，其代码被称为Darwin（达尔文），实（达尔文），实行的是

31、部分行的是部分开放源代码开放源代码。Mac OS XWindows 操作系统o微软公司推出的视窗电脑操作系统微软公司推出的视窗电脑操作系统,是目前最流行的是目前最流行的微机操作系统。具有简单、易学、易用的图形用户微机操作系统。具有简单、易学、易用的图形用户界面（界面（Graphical User Interface，GUI）。）。Windows 标志标志WINDOWS 家族Windows 操作系统现代Windows系统特点n多用户多任务操作系统多用户多任务操作系统 n支持对称多处理和多线程支持对称多处理和多线程 n32位页式虚拟存储管理位页式虚拟存储管理n支持多种可装卸文件系统支持多种可装卸文

32、件系统n提供提供“即插即用即插即用”功能功能n新的图形化界面，较强的多媒体支持功能新的图形化界面，较强的多媒体支持功能n集成网络功能，支持联网和网络通信集成网络功能，支持联网和网络通信n具有更高的安全级和容错功能具有更高的安全级和容错功能程序设计o程序是为解决某一程序是为解决某一特定问题特定问题按照按照既定算既定算法法用某种用某种计算机语言计算机语言编写的一系列有序编写的一系列有序的的指令或语句的集合指令或语句的集合。 o程序程序=数据结构数据结构+算法算法+某种程序设计语言某种程序设计语言数据结构o数据结构是计算机数据结构是计算机存储、组织数据存储、组织数据的方式。的方式。o数据结构是指相互

33、之间存在一种或多种特定数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的关系的数据元素的集合数据元素的集合。o通常情况下，精心选择的数据结构可以带来通常情况下，精心选择的数据结构可以带来更高更高的运行或者存储效率。的运行或者存储效率。o往往同高效的往往同高效的检索算法检索算法和和索引技术索引技术有关。有关。 算法o模型分析的一组可行的、确定的和有穷的规模型分析的一组可行的、确定的和有穷的规则。是对特定问题求解步骤的一种描述，它则。是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列。实质上反映的是解决问是指令的有限序列。实质上反映的是解决问题的思路。题的思路。例如：求例如：求1到到100这这100个数的和的算法是个数的和的算法是： 步骤步骤1：k=1，s=0 步骤步骤2：如果：如果k100，则算法结束，则算法结束，s即为即为所求的和，输出所求的和，输出s；否则转向步骤；否则转向步骤3 步骤步骤3：s=s+k，