第4章计算机软件系统

第4章计算机软件系统什么是计算机软件和软件系统；操作系统的概念、功能、类型及常见的操作系统；了解程序、程序设计语言并能实现简单程序。本章知识点计算机软件：（ComputerSoftware，也称软件）是指计算机系统中的程序及其文档。计算机程序：是指为了得到某种结果而由计算机等具有信息处理能力的装置执行的代码化指令序列，或者可被自动地转换成代码化指令序列的符号序列。文档：是指用自然语言所编写的用来描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况、测试结构和使用方法的文字资料和图表。4.1计算机软件概述软件、硬件和用户的关系

硬件的能力非常有限，只是速度极高而已没有软件，硬件几乎什么任务也完成不了BasicInput/OutputSystem硬件BIOS操作系统应用软件用户应用软件系统软件数据信息处理任务处理结果应用软件的类别与功能类别功能流行软件举例数据处理软件对数据进行收集、存储、分析、检索等Matlab、Origin等文字处理软件文本编辑、文字处理、桌面排版等Word、AdobeAcrobat、WPS、FrontPage等表格处理软件表格定义、数值计算和统计、绘图等Excel等计算机辅助工程应用软件借助计算机进行工程设计、制造、测试、集成等AutoCAD等图形图像软件图像处理、几何图形绘制、动画制作等Photoshop、CorelDraw、3DSMAX等媒体播放软件播放各种数字音频和视频文件MediaPlayer、RealPlayer、Winamp等网络通信软件电子邮件、聊天、IP电话等OutlookExpress、MSN、QQ、ICQ等信息检索软件在数据库和因特网中查找需要的信息Google，天网，百度等游戏软件游戏、教育和娱乐棋类游戏、扑克游戏等从软件知识产权对软件进行分类商品软件（付费、软件许可证）共享软件(shareware)具有版权，可免费试用一段时间，允许拷贝和散发（但不可修改），过了试用期若还想继续使用，就得交一笔注册费，成为注册用户。自由软件(freeware)（开放源代码软件）用户可共享，并允许随意拷贝、修改其源代码，允许发行和自由传播。但是，对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开，还必须允许此后的用户享有进一步拷贝和修改的自由。自由软件的重大意义操作系统（OperatingSystem，OS）是直接控制和管理计算机系统基本资源、方便用户充分而有效地使用这些资源的程序集合。操作系统作用主要体现在：（1）提高计算机系统在单位时间内处理任务的能力（称为系统吞吐量）（2）提供良好的用户界面（3）提供软件开发的运行环境4.2操作系统从用户使用的角度看，操作系统是用户访问计算机资源的接口从资源管理的角度看，它包含五大部分：CPU的控制与管理作业的控制与管理内存的分配与管理外部设备的控制与管理文件的控制与管理4.2操作系统软件分为：系统软件和应用软件系统软件主要有3类：操作系统软件各种语言处理程序各种数据库管理系统。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软件

。4.1计算机软件概述如果CPU在任意时刻只能处理一个程序，我们就称它为单道程序系统计算机程序执行过程在单道程序系统中，当我们打字的时候，CPU和打印机是不工作的，当打印的时候，键盘和CPU也是不工作的，但这些资源却始终被这个程序霸占，其他程序不能使用。在多道程序系统中，CPU是同时执行多个程序（可能被分成一些更小的时间片轮流地执行各个程序一部分）计算机程序执行过程程序的运行表现为“进程”，是一个动态概念，它驻留在内存中，而程序则是一个静态概念，不一定是要正在运行的。进程被描述为以下三个部分：（1）进程控制块（ProcessControlBlock，PCB）：描述了进程的基本信息、控制信息以及CPU状态信息，CPU主要根据这个信息进行动态调度；

（2）相关的程序段：程序具体的功能；（3）操作的数据结构集：描述了程序所要处理的数据。进程作业(Job)相比于进程，是从更加宏观的角度上来说的，它是指用户在一次计算或者事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集合，如执行一项计算任务或执行一次打印任务等。一个作业从进入系统到运行结束，一般需要经历提交、准备、执行和完成4种状态作业的控制与管理操作系统需要对其进行合理地分配和管理，避免各个软件之间内存的互相干扰。内存管理涉及到的概念主要有：（1）物理地址：内存的物理地址从0编号，最大地址值往往与内存的大小有关。（2）逻辑地址：程序在装入内存时再分配内存空间，因此同一程序在不同时刻其内存地址是不同的，程序指令和数据的地址称为逻辑地址，也被称为相对地址。（3）存储空间：即存储器的总容量，如4GB内存、1TB硬盘等。（4）虚拟内存：当一个软件消耗掉大量的内存超过了实际可用的物理内存时，操作系统只在内存中保留当前可以的一部分，而把其它部分存储到外存储器中，从而保障各个软件能顺利的运行。（5）地址映射：由于程序在逻辑地址空间定义，而程序要运行必须装入内存，这就涉及到逻辑地址与物理地址的变换。将用户的逻辑地址转换成物理地址，这个过程称为地址映射。内存的分配与管理操作系统是计算机系统软件的核心，有多种分类方法。按照操作系统所提供的功能进行分类，可以分为：批处理操作系统分时操作系统实时操作系统单用户操作系统网络操作系统分布式操作系统操作系统类型常见的操作系统主要有：MS-DOS操作系统：美国微软公司在1981年为IBM-PC微型机开发的操作系统。它是一种单用户、单任务、字符用户界面的操作系统。Unix操作系统：问世于1969年AT&T贝尔实验室，是一个高性能的、交互式的多用户多任务的分时操作系统，它的出现可以说是操作系统历史上的一个里程碑Linux操作系统：Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力Windows操作系统：目前广泛使用的一种单用户多任务的操作系统MacOSX操作系统：苹果公司开发的基于UNIX的操作系统，它只运行于苹果公司的系列产品之中常用操作系统4.3程序设计语言程序设计语言有很多不同的分类方法，主要包括按发展过程分类、按执行方式分类和按设计模式分类等。发展过程分类：1、机器语言2、汇编语言3、高级语言4、智能语言4.3程序设计语言按执行方式分类1、编译执行语言2、解释执行语言按设计模式分类1、面向过程的程序设计语言面向过程分析方法考虑的是问题的具体解决步骤（解决方法），以及解决问题所需要的数据（数据的表示），重点是设计算法（解决问题的方法）和数据结构（数据的表示和存储）。典型开发语言有：C语言、Basic语言、Fortran语言和Pascal语言等。2、面向对象的程序设计语言面向对象的基本思想是以一种更接近人的思维方式的方法去分析问题，典型的开发语言有：C++、VB、Java、C#（念作CSharp）、Python等。4.4语言处理程序语言处理程序一般是由汇编程序、编译程序、解释程序和相应的操作程序等组成。它是为用户设计的编程服务软件，其作用是将高级语言源程序翻译成计算机能识别的目标程序。共有三种：汇编程序、编译程序和解释程序。1、汇编程序：汇编程序的作用就是将用汇编语言编写的源程序翻译成机器的二进制指令。2、编译程序：编译程序是将高级语言编写的源程序翻译成二进制表示的目标程序，使其能够被计算机执行。3、解释程序：所谓解释程序是将高级语言编写的源程序作为输入，每解释一个语句便提交计算机执行一句，并不形成目标程序。相对来说执行效率较低。4.5程序设计实现以C语言为例，了解一个程序的设计过程。结构化程序设计是在1969年提出的，其主要特点是任何程序都可由顺序、选择、循环三种基本控制结构组成。顺序结构选择结构4.5程序设计实现当型循环结构直到型循环结构4.5程序设计实现可以在台州学院在线程序设计综合实验平台练习：首先我们需要选择一款C语言开发软件，目前最为常用的C语言开发软件有C-Free、MicrosoftVisualStudio、Code::Blocks等。这里我们以C-Free软件为例，步骤如下：1、打开C-Free：从桌面快捷方式或者开始菜单打开C-Free软件；2、