计算机系统软件工具软件

计算机系统软件

与工具软件课前预习将手机调到静音认真做笔记及时完成作业上课要求本节内容2023/1/31程序设计语言翻译系统（难点）操作系统的功能（重点）操作系统的分类常见工具软件了解汇编语言翻译系统，高级程序语言翻译系统及解释系统的工作原理（难点）掌握操作系统的功能及分类（重点）了解常见操作系统的特点掌握常见工具软件的使用方法学习目标综述系统软件是最接近硬件的一层软件，它与具体的应用领域无关。计算机系统中的其他软件一般都通过系统软件发挥作用。计算机软件系统软件应用软件实用工具软件程序设计语言程序设计语言翻译系统操作系统下载软件图形浏览软件文件压缩工具......

程序设计语言翻译系统

为什么需要程序设计语言翻译系统？

计算机硬件只能识别并执行机器指令

人们普遍习惯于使用高级程序设计语言或汇编语言来编写程序。为了让计算机能够理解高级程序设计语言或汇编语言并执行用它编写的程序，必须要为它配备一个“翻译”。源程序：使用源语言编写的程序。目标程序：使用目标语言编写的程序。程序设计语言翻译系统是能够将源程序翻译成目标程序的一类系统软件。源程序是程序设计语言翻译系统加工的“原材料”。目标程序则是程序设计语言翻译系统加工的“最终产品”。程序设计语言翻译系统汇编语言翻译系统高级程序设计语言翻译系统高级程序设计语言解释系统这些翻译系统之间的不同之处主要体现在它们生成计算机可以执行的机器语言的过程中。

汇编语言翻译系统

主要功能是将用汇编语言书写的程序翻译成用二进制码0或1表示的等价的机器语言，形成计算机可以执行的机器指令代码。汇编程序的具体翻译工作有如下几步：（1）用机器操作码代替符号化的操作符；（2）用数值地址代替符号名字；（3）将常数翻译为机器的内部表示；（4）

分配指令和数据的存储单元。将两个多位十进制数相加，要求被加数、加数均以ASCII码形式各自顺序存放在以DATA1和DATA2为首的五个内存单元中（低位在前），结果送回DATA1处。DATA

SEGMENT

DATA1

DB

34H,35H,39H,38H,36H,'

'

被加数DATA2

DB

37H,34H,33H,36H,32H,'

'

加数

DATA

ENDS

汇编源程序

二进制机器语言程序

汇编程序翻译器输入

输出汇编程序翻译器示意图

高级程序设计语言翻译系统

主要功能是将用高级语言书写的源程序翻译成等价的机器语言程序或汇编程序的处理系统，也称为编译程序。输入：高级语言书写的程序（称为源程序）输出：以机器语言或汇编语言表示的程序（称为目标程序）最终任务：产生一个可在具体计算机上执行的目标程序。#include<stdio.h>main()｛inti,num;floatsum;printf("Enternumbers:＼ｎ");sum＝０;for(i＝０;i<１０;i＋＋)｛scanf("%d",＆num);sum＝sum＋num;｝printf（“sum＝％３.１ｆ＼ｎ",sum）;printf（"Average＝％３.１ｆ＼ｎ",sum／１０.０）;｝用C语言编写的源程序

2023/1/31运行Ｃ程序的步骤上机输入与编辑源程序(*.c)对源程序进行编译(*.obj)与库函数连接运行目标程序(*.exe)

目标程序优化后的中间代码

源程序

词法分析

中间代码生成

目标代码生成

语法分析

优化

出错处理表格

管理单词语法单位中间代码编译程序的结构与工作过程

编译程序结构五道“工序”

词法分析程序它的功能是扫描以字符串形式输入的源程序，识别出单词并将其转换为机内表示形式。语法分析程序它的功能是对单词进行分析，按照语法规则分析出语法单位，如表达式、语句、程序等。中间代码生成程序它的功能是将语法单位转换为某种中间代码。

优化程序负责对中间代码进行优化，使生成的目标代码在运行速度、存储空间方面具有较高的质量。目标代码生成程序功能是将优化后的中间代码转换为目标程序。在每一道“工序”中，有可能需要使用各种表格来记录和查询必要的信息，或者需要进行出错处理，这些任务将由表格管理程序和出错处理程序来完成。

高级程序设计语言解释系统高级程序设计语言解释系统是按照源程序中的语句的动态顺序逐条翻译并立即执行相应功能的处理系统。

源程序解释系统（逐句解释、执行）

结果源程序解释器

原始数据

解释程序的工作过程由总控程序完成初始化工作。依次从源程序中取出一条语句进行语法检查。

如有错，则输出错误信息；

如通过了语法检查就根据语句翻译成相应的指令并执行它。检查源程序是否已全部解释执行完毕，如果未完成则继续解释并执行下一个语句，直到全部语句都处理完毕。

操作系统要使计算机系统协调、高效地工作，必须有一套进行自动管理和便于用户操作的机构。操作系统是用来管理计算机系统的软硬件资源、提高计算机系统资源的使用效率、方便用户使用的程序集合。操作系统是对计算机系统进行自动管理的控制中心。操作系统：计算机硬件（裸机）的直接外层，是对硬件的功能进行首次扩充。操作系统通过各种命令提供给用户的操作界面，给用户带来了极大的方便，同时操作系统又是其他软件运行的基础。Linux相关命令：安装和登录命令：login、shutdown、reboot、install、mount、umount文件处理命令：mkdir、dd、mv、ls系统管理命令：top、free、adduser、groupadd、kill网络操作命令：ping、telnet

系统安全命令：passwd、su、who引导系统：为了让操作系统进行工作，首先要将它从外存储器装入主存储器的过程。驻留程序：操作系统中的管理程序部分将保持在主存储器中。临时程序：其他部分在需要时再自动地从外存储器调入主存储器中。

操作系统的功能操作系统的功能资源管理功能人机交互功能处理机管理存储器管理输入输出设备管理文件管理资源管理功能（1）处理机/处理器管理控制程序的执行。对系统中各个处理机及其状态进行登记。管理各程序对处理机的要求。按照一定的策略将系统中的各个处理机分配给申请的用户作业（进程）。目前计算机系统中所使用的大多数是“多任务”、“多线程”的操作系统。多任务：用户可以在同一时间内运行多个应用程序,每个应用程序被称作一个任务。当一项任务在等待输入输出操作时，CPU可以执行另一项任务。事实上处理器在某一时刻只会给一件任务提供服务。因为任务调度机制保证不同任务之间的切换速度十分迅速，因此给人多个任务同时运行的错觉。多任务系统中有3个功能单位：任务、进程和线程。

多线程：从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多于一个线程，进而提升整体处理性能。具有这种能力的系统包括对称多处理机、多核心处理器以及芯片级多处理或同时多线程处理器。在一个程序中，这些独立运行的程序片段叫作“线程”。存储器管理操作系统按照一定的策略为用户作业分配存储空间。记录主存储器的使用情况。对主存储器中的信息提供保护。作业执行结束后将占用的内存单元收回以便其他程序使用。输入输出设备管理由于输入输出设备的速度远远低于CPU，操作系统应对设备的输入输出性能有很清晰的分类，以便当外部有输入输出要求时能及时地响应。操作系统记录系统中各个输入输出设备的状态，按照各个设备的不同特点采取不同的策略分配和回收外部设备以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作。例如：对于打印机，可以作为一个设备分配给一个用户程序使用，在该用户程序使用完毕后即回收以便给另一个需要的用户使用文件管理对存放在计算机中的信息进行逻辑组织和物理组织、维护文件目录的结构以及实现对文件的各种操作。有了文件管理，用户可以按文件名存取数据而不必了解这些数据的确切物理位置。人机交互功能主要靠可以进行输入输出的外部设备和相应的软件来完成。外部设备主要有键盘、显示器、鼠标等。驱动外部设备进行工作的软件，就是操作系统提供用户进行人机交互功能的“源泉”。近年来语音输入设备、文字读入设备、图形图象扫描输入设备等的使用也越来越普遍，使得计算机系统人机交互的功能越来越强。人机交互功能命令行界面交互阶段图形用户界面（GUI）交互阶段自然和谐的人机交互阶段2023/1/31

命令行界面交互阶段早期的人机交互的一个发展过程：计算机语言经历了由最初的机器语言（二进制代码），而后是汇编语言，直至高级语言的发展过程。输入：卡读机，纸带输入机输出：打印机最初，机器语言，采用控制键或控制台直接手工操纵，需要专业人员，耗时，易出错后来，高级语言-程序员2023/1/31图形用户界面（GUI）交互阶段图形用户界面（GraphicalUserInterface，GUI）的出现，使人机交互方式发生了巨大变化。GUI的主要特点是WIMP（Window,Icon,Menu,Pointing,Device）技术、直接操纵和“所见即所得”。2023/1/31自然和谐的人机交互阶段随着虚拟现实、移动计算、普适计算（无处不在计算）等技术的飞速发展，自然和谐的人机交互方式得到了一定的发展。基于语音、手写体、姿势、视线跟踪、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。2023/1/31视觉交互设备2023/1/31语音交互设备2023/1/31触觉交互设备2023/1/31笔式交互设备

操作系统的分类操作系统（规模）大型机操作系统小型机操作系统微型机操作系统操作系统（性能）多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统网络操作系统多道批处理操作系统多道程序设计：在主存储器中存放多道用户的作业，使其按照一定的策略插空在CPU上运行，共享CPU和输入输出设备等系统资源。多道批处理操作系统负责把用户作业成批地接收进外存储器，形成作业队列，然后按一定的策略将作业队列中的用户作业调入主存储器，并使得这些作业按其优先级轮流占用CPU和外部设备等系统资源。在宏观上看，计算机中有多个作业在运行，但在微观上看，对于单CPU的计算机而言，在某一个瞬间实际上只有一道作业在CPU上运行。分时操作系统分时：多个用户终端共享使用一台计算机，即把计算机系统的CPU时间分割成时间片（一个个小的时间段），从而将CPU的工作时间分别提供给各个用户终端。分时操作系统设计的主要目标是提高对用户响应的及时性。它一般适用于带有多个终端的小型机。实时操作系统实时系统：主要应用于过程控制系统，通常要求计算机能够对外部事件作出及时的响应并对其进行处理。实时操作系统强调对外部事件响应的及时性和快捷性及系统的可靠性。网络操作系统计算机网络：将物理位置各异的计算机通过通信线路连接起来以实现共享资源的计算机集合。协议：由于在网络上的计算机的硬件特性、数据表示格式等的不同，为了在互相通信时彼此能够理解，必须共同遵循某些约定。网络操作系统：使网络上的计算机能够方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供各种服务软件和有关协议的集合。网络服务文件传输远程登录电子邮件信息检索

几种常用的操作系统操作系统MS-DOSMicrosoftWindowsUNIXLinuxMacOSMS-DOSMS-DOS是Microsoft磁盘操作系统（MicrosoftDiskOperatingSystem）的简称，被广泛地应用于PC机及其兼容机上。MS-DOS的功能有以下三个方面：（1）磁盘文件管理（2）输入输出管理（3）命令处理MS-DOS内部命令的一般格式是：〈命令动词〉［〈参数〉］MS-DOS外部命令的一般格式是：［<驱动器名>][<路径名>]<命令动词>[<参数>]

MicrosoftWindows的发展历史MicrosoftWindows是由Microsoft公司开发的一系列基于图形界面、多任务的操作系统，又称为视窗操作系统。操作系统名称发布日期类型Windows1.01983.10桌面操作系统Windows2.01987.10桌面操作系统Windows3.01990.5桌面操作系统Windows3.11992.4桌面操作系统WindowsNTworkstation3.51994.7桌面操作系统WindowsNT3.5x1994.9服务器操作系统Windows951995.8桌面操作系统WindowsNTworkstation4.x1996.7桌面操作系统WindowsNTSERVER4.01996.9服务器操作系统Windows981998.6桌面操作系统Windows20002000.2桌面操作系统Windows2000Server2000.2服务器操作系统WindowsXP2001.10桌面操作系统

MicrosoftWindows的主要特征丰富的应用程序：字处理程序、电子报表程序、数据库管理系统、绘图软件统一的窗口和操作方式窗口中分层次合理地组织标题栏，滚动条，控制按钮等。支持多媒体和网络技术支持多种数据格式和丰富的外部设备驱动程序。音频格式：WMA格式、WAV格式、MP3格式、APE格式、ACC格式视频格式：rm、rmvb、mpeg、mov、mtv、dat、wmv、avi、3gp、amv、dmv

Unix操作系统Unix操作系统是20世纪60年代末由美国的电话电报公司（AT&T）贝尔（Bell）实验室的计算机科学家K.Thompson和D.M.Ritchie等研制的。

Unix的特点Unix是一个多用户操作系统，适合于将终端或工作站连接到小型机或主机的场合使用。提供了功能完备、使用灵活、可编程的命令语言（Shell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。mkdir../acp/tmp/a.txt./cd/;ls/;mkdir/data;cp/tmp/a.txt/提供了文本编辑程序VI、Shell语言解释程序、汇编程序、十几种程序设计语言的编译程序等。Unix的代码大部分是用C语言书写，因而有很好的可移植性。Unix系统有一系列网络通信工具和协议，TCP/IP协议就是在Unix上开发成功。

Unix的组成UNIX的组成内核：操作系统的核心文件系统Shell：命令解释程序公用程序：常用标准软件

用户

Shell语言解释程序

系统调用命令

程序设计语言编译程序各种应用程序包子系统用户层内核层

进程管理

存储管理

设备管理

I/O

中断管理

文件管理

汇编程序

计算机硬件（裸机）

UNIX系统的框架结构内核：Unix操作系统的核心，它的作用是调度和管理计算机系统的各种资源。文件系统：用来组织并管理数据资源。Shell：命令解释程序，它用来读入用户输入的命令并调用相应的程序来执行用户提出的命令。公用程序：提供给用户的常用标准软件，包括编辑工具、网络管理工具、开发工具及保密与安全工具等。2023/1/31

LinuxLinux是一种可以运行在微机上的免费的Unix操作系统。它由芬兰赫尔辛基大学的学生LinusTorvalds在1991年开发,今天Linux已发展成为功能很强的操作系统。Linux的开发及其源代码对每个人都是完全免费的。但是这并不意味着Linux和它的一些周边软件发行版本也是免费的。Linux有着广泛的用途，包括网络应用、软件开发、建立用户平台等等，具有高性能、低开支的特点。现在主要流行的版本有：RedHatLinux、TurboLinux及我国自己开发的红旗Linux、蓝点Linux等。

Linux的特点

Linux的特点软件的自由性系统稳定性系统安全性极强的平台伸缩性真正的多任务多用户强大的网络功能强大的开发功能2023/1/31

软件的自由性自由软件开放源码大部分软件免费发放、网络下载或者以及低廉的价格出售。爱好者可以按照自己的需要自由修改、复制和发布程序的源码，并公布在Internet上。不必担心因不公开源码的“黑盒子”式的系统预留“后门”的意外打击。学习源代码而提高自己编程水平的好的渠道。2023/1/31系统稳定性具有与Unix系统相似的程序接口和操作方式继承了Unix稳定并且高效的特点可以连续运作很长时间不会宕机，更不会出现蓝屏死机现象世界上包括中国在内的许多大型机都将Linux当作首选的操作系统。系统安全性在开源的Linux系统和封闭的操作系统之间，到底哪个更为安全？基于开放标准与开放源代码的操作系统，能提供更好的互用性和更好的错误发现和修正机制。任何一种操作系统不可能做到百分之百安全无漏洞，但至少开源的操作系统可以让操作者知道问题出在哪，然后去主动弥补而不是被动的等待软件厂商的公告出现。2023/1/31极强的平台伸缩性能运行在普通PC机上能运行在笔记本电脑、便携设备、工作站直至巨型机上几乎能在所有主要CPU芯片搭建的主机上运行（包括PowerPC、ARM、XSCALE、MIPS、SH、68K、Alpha、SPARC）。其伸缩性远远超过了当前某些封闭操作系统所能达到的水平。2023/1/31真正的多任务多用户充分利用了任务切换和管理机制，实现了真正多任务、多用户环境，允许多个用户同时执行不同的程序，并且可以给紧急任务较高的优先级。2023/1/31强大的网络功能可以轻松地与TCP/IP、LANManager、WindowsforWorkgroups、NovellNetware或Windows网络集成在一起。2023/1/31强大的开发功能支持一系列的软件开发，是一个完整的开发平台。几乎所有的主流程序设计语言都已移植到Linux上并可得到强大的支持，如C、C++、Fortran、Ada、PASCAL、SmallTalk/X、Delphi、PHP、JAVA、汇编等。

MacOSMacOS：Apple公司为它的计算机设计的操作系统。MacOS是最早利用图形用户界面的操作系统，它具有很强的图形处理能力，被广泛地用在桌面出版和多媒体应用等领域。最近Apple公司推出了新一代操作系统MacOSX。MacOSX的核心系统被称为Darwin(意为“达尔文”)。它采用了由卡耐基梅隆大学所开发的Mach微内核，所以也可以将MacOSX看作为一种符合POSIX（PortableOperatingSystemInterface,可移植操作系统接口）标准的Unix变种。下载软件比较流行的有网际快车FlashGet(JetCar)、网络蚂蚁和GetRight，迅雷，脱兔，电雷等。

FTP工具软件

FTP(FileTransferProtocol，文件传输协议)：代表一种服务——支持在Internet上通过FTP传输文件。表示一种协议——即详细描述文件如何在Internet上被上传到FTP服务器的主机或从FTP服务器的主机下载到用户计算机的约定。CuteFTP是由GlobalSCAPE公司开发的FTP工具软件，用户使用该软件可以方便地向Internet上各种类型的FTP站点上传和下载文件，充分实现信息共享。

图像浏览软件

支持50多种多媒体文件格式的预览，可以在BMP、GIF、JPG、PCX、PC