大学计算机信息技术课件

第三章计算机软件3.1计算机软件及软件技术3.2操作系统3.3程序设计语言及处理程序3.4算法和计算机软件理论基础1学习目标与要求1.了解什么是计算机软件和计算机软件技术2.了解操作系统的作用、功能、常用操作系统和实用程序的种类3.描述计算机语言程序及它们的执行过程4.了解计算机软件基础理论所包含的内容、算法和数据结构的概念2计算机系统硬件软件主机外设CPU内存主板输入/输出设备外存系统软件应用软件操作系统语言处理程序服务性程序通用应用软件特定应用软件33.1计算机软件及软件技术3.1.1计算机软件3.1.2计算机软件的发展3.1.3计算机软件技术41.什么是计算机软件(1)计算机系统的基本组成：

①计算机硬件：组成计算机各种物理设备的总称②计算机软件：是指示计算机完成特定任务的，以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。程序：计算机如何完成任务逐步执行的命令；数据：程序所处理的对象及处理过程中使用的参数；文档：程序开发、维护和使用所涉及的资料。3.1.1计算机软件51.什么是计算机软件(2)软件的三层含义（从科学概念上讲）：①个体含义：即上面所说的计算机系统中的程序、规程、规则及其文档。②整体含义：指在特定计算机系统中所有个体含义下的软件的总体。③学科含义：即指软件在研究、开发、维护以及使用中所涉及的理论、方法、技术所构成的学科，在这一意义上称为软件学。3.1.1计算机软件62.软件的分类从应用的角度出发，通常将软件分为：系统软件、应用软件①系统软件：是给其他程序提供服务的程序的集合.

（如各种操作系统、编译程序、磁盘清理程序等）②系统软件的主要特征：与计算机硬件系统有很强的交互性，对计算机的硬件资源进行统一的控制、调度、管理。具有通用性，任何计算机系统必不可少。购买计算机时，厂商必须提供一些基本的系统软件(1)系统软件3.1.1计算机软件72.软件的分类①应用软件：泛指专门用于解决各种具体应用问题的软件。②应用软件分类：

按软件的开发方式和适用范围分为：通用应用软件：可以在许多行业和部门共同使用如：word、excel、绘图软件、媒体播放软件定制应用软件：按照不同领域用户的特定应用要求而专门设计的软件如：某大学的教务管理系统、某超市的销售系统(2)应用软件3.1.1计算机软件82.软件的分类类别功能部分流行的软件名称文字处理文本编辑、文字处理、桌面排版等WPS、Word电子表格表格定义、计算和处理等Excel等图形、图像图像处理、几何图形绘制等AutoCAD、Photoshop3DSMax等媒体播放播放各种数字音频和视频文件MediaPlayer、RealPlayer等网络通信电子邮件、网络文件管理、远程计算、浏览等OutlookExpress、Mail、CC-mail、IE简报软件幻灯片、演讲报告制作等Powerpoint、showpartner③主要通用应用软件类别和功能3.1.1计算机软件93.1.1总结1.什么时计算机软件？(1)计算机系统的基本组成：①计算机硬件②计算机软件：程序、数据、文档(2)软件的三层含义个体含义、整体含义、学科含义2.软件分类(1)系统软件：定义、特征(2)应用软件：定义、分类通用应用软件定制应用软件3.1.1计算机软件103.1.2计算机软件的发展113.1.2计算机软件的发展软件的发展与计算机应用和硬件的发展互相推动和制约。软件的发展大致经历了三个主要阶段：(1)第一阶段：软件发展初期（1940年代到1950年代中期）从第一台计算机上的第一个程序～高级语言程序出现应用领域较窄：主要是科学与工程计算。处理对象：数值数据工作方式：个体；编程语言：使用低级语言编程3.1.2计算机软件的发展123.1.2计算机软件的发展(2)第二阶段（1950年代中期到1960年代后期）出现了高级程序语言、操作系统、数据库管理系统、“软件”术语等“软件危机”：软件的复杂程度提高，研制周期长，正确性难以保证，可靠性问题尤为突出。研究内容：计算机系统的处理能力得到加强，设计和编制程序的工作方式逐步走向合作方式。3.1.2计算机软件的发展133.1.2计算机软件的发展(3)第三阶段（1960年代迄今）软件工程软件领域工作新的特点：随着应用领域的不断拓广，出现了嵌入式应用软件、网络软件及分布式应用软件软件工程发展迅速，形成了“计算机辅助软件工程”。除了开发各类工具与环境用以支持软件的开发与维护外，还出现了一些实验性的软件自动化系统致力研究软件过程本身规律，研究各种软件开发规范与模型除了软件传统技术继续发展外，人们着重研究以智能化、自动化、集成化、并行化、开放化以及自然化为标志的软件开发新技术注意研究软件理论，特别是探讨软件开发过程的本质3.1.2计算机软件的发展143.2操作系统3.2.1概述3.2.2多任务处理3.2.3存储管理3.2.4文件管理3.2.6常用操作系统介绍153.2.1概述操作系统（OperatingSystem，简称OS）：是用于控制、管理、调配计算机的所有资源，控制和支持应用程序的运行，使用户可以灵活、方便、有效的使用计算机。是计算机必不可少的系统软件。

1.操作系统的作用

管理系统中的各种资源为用户提供友善的人机界面为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

辅导用户操作、处理软硬件错误、保护系统安全16计算机硬件操作系统其他系统软件应用软件用户操作系统的地位虚计算机1.操作系统的作用3.2.1概述172.操作系统的启动BIOS自检程序BIOS自举程序引导程序操作系统开机

可以上机了3.2.1概述183.2.2多任务处理1.概念：

(1)多任务处理:

操作系统一般都支持同时运行若干个程序.(2)任务：指把一个被装入内存并启动运行的应用程序。Windows是一个多任务操作系统。通常一个任务对应一个窗口。

(3)活动窗口和前台任务当前可以接受用户输入的窗口只能有一个，称活动窗口。活动窗口对应的任务称为前台任务，其它称为后台任务。193.2.2多任务处理2.并发多任务(1)并发多任务概念：所有任务都能分配到CPU的使用权,因而看似“同时”运行(2)分析：宏观上并发，但微观上任何时刻只有一个任务在执行。CPU的分配，是按照时间片轮转的策略，只要时间片结束，正在执行的任务将被强行中止，这叫抢占式多任务方式。203.2.3存储管理1.为什么要进行存储器管理？限于成本和安装空间有限，存储器总容量总是有限；运行规模大、数据多的程序时，内存不够；在多任务处理时，多个任务需要共享存储器；

因此，对存储器要进行有效、合理的管理，不仅对存储器的利用率，而且还对系统的性能有重大的影响。2.存储管理的内容：(1)内存的分配与回收(2)内存的共享与保护(3)内存的自动扩充说明：现在，操作系统一般采用虚拟存储技术进行存储管理.213.虚拟存储管理技术(1)基本思想把有限的内存空间与大容量的外存统一管理起来，构成一个远大于实际内存的、虚拟的存储器。用户并不会感觉到内、外存的区别，即把两级存储器当作一级存储器来看待。一个作业运行时，其全部信息装入虚存，实际上可能只有当前运行的必需一部分信息存入内存，其他则存于外存，当所访问的信息不在内存时，系统自动将其从外存调入内存。程序（及数据）被划分成一个个固定大小的页面（4KB），只把运行需要的页面调入内存，其余的放在外存，暂时不用的页面调出到外存，这叫最近最少使用算法（LRU)。3.2.3存储管理223.虚拟存储管理技术(2)虚拟存储器的组成计算机的物理内存＋硬盘上的虚拟内存(3)页面页面大小＝4KB页面调度算法：最近最少使用(4)虚拟内存的设置右击“我的电脑”属性“高级”标签“性能选项”按钮设置准则：选取速度快的硬盘；选取不常用的分区3.2.3存储管理233.2.4文件管理1.文件文件是一组相关信息的集合。它包括程序、数据和文档

(1)用户如何访问磁盘信息？

以文件为单位

通过文件名进行访问和操作

(2)文件的内容

文件名、类型、大小、时间、创建者、属性、说明信息、物理位置文件说明信息：存放在文件的目录中文件内容：存放在磁盘的数据区中文件3.2.4文件管理1.文件文件是一组相关信息的集合。它包括程序、数据和文档

(3)文件属性

系统：操作系统本身所包含的文件隐藏：系统设置为“不显示隐藏文件”时，则不会显示存档：“文件备份程序”的一种标识只读：不允许进行修改，修改时系统给出警告Windows操作系统允许一个文件兼有多种属性2.文件目录也叫文件夹，采用树状结构每个磁盘(或分区)是一个根目录文件夹可以包含文件和下一级文件夹采用多级文件夹管理的优点：可以对文件实现分类存储；不同文件夹中的文件可以同名；为文件的共享和保护提供方便。3.2.4文件管理3.文件管理文件管理主要完成：为创建文件分配空间；为删除文件而收回空间；对空闲空间进行管理。向用户提供的基本功能：创建新文件、保存文件、读出文件、删除文件3.2.4文件管理(1)簇磁盘对文件分配的存储空间是以“簇”为单位；“簇”的大小与磁盘容量有关簇号：磁盘上的每个簇都有一个顺序编号通过簇号可以计算出它所在的扇区(2)硬盘的格式化引导区文件分配表(FileAllocationTable)简称FAT文件目录表(FileDirectoryTable)简称FDT数据区Windows对硬盘是如何管理的？FAT:记录数据区的分配情况(0-空闲、FF-坏、其它数字-已用)FDT：记录磁盘根目录下每个文件的信息及该文件存放的起始位置Windows对硬盘是如何管理的？引导区FAT1FAT2FDT数据区硬盘101623FF10

-1文件名

类型创建日期时间大小属性起始簇号Myfile……doc2004/1/313:2440,363901234567891011121314151617181920212223240123456789101112131415161718192021222324252627存储文件的过程：1.先在FDT中找有无同名的文件，若无，在FDT中登记需保存的信息2.同时在FAT中找一个空闲簇做起始簇，并将起始簇号登记在FDT中3.再在FAT中找空闲簇，在数据区相应的位置存储数据，并在FAT中登记(1)单用户多任务的操作系统多用于个人计算机，如windows98(2)多任务多用户的操作系统多用于网络服务器，如windowsNT(3)实时系统：及时响应随机发生的外部事件，并在规定的时间范围内完成对该事件的处理。多用于军事指挥，工业控制系统(4)嵌入式操作系统3.2.6常用操作系统介绍1.操作系统的分类3.2.6常用操作系统介绍1.Windows操作系统2.UNIX操作系统3.Linux操作系统4.OS/2操作系统1.Windows操作系统由微软公司开发，是一种在微型计算机上运行的系统软件。最初作为DOS的图形化扩充而推出的。

Windows提供了多任务图形界面以及统一的应用程序接口。Windows9x。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。1995windows951998windows982000windows20002001windowsXP2003windows2003:Professional、Server、Advanced、Datacenter:1996windowsNT4.0Windows9x以上版本支持图形用户界面支持“即插即用”的系统配置方法提供通信软件，使用户的计算机系统联接到Internet上1.Windows操作系统2.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。自1970年UNIX系统第一版问世。结构简练、功能强大、容纳新技术的能力强；网络通信功能强：提供了一系列的网络通信工具和协议。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。通常是服务器首选的操作系统。3.Linux操作系统