大学计算机基础（微课版）课件 第5章 计算机软件系统

大学计算机基础西安邮电大学计算机学院第5章计算机软件系统软件——支持计算机工作、提高计算机使用效率和扩大计算机功能的各类程序、数据和有关文档的总称。程序——为了解决某一问题而设计的一系列指令或语句的有序集合。数据——程序处理的对象和处理的结果。文档——描述开发程序、使用程序和维护程序所需要的有关资料。5.1软件的概念及分类第5章计算机软件系统5.1软件的概念及分类第5章计算机软件系统软件系统软件应用软件操作系统语言处理程序数据库管理系统工具软件各种应用软件包用户程序软件系统的分类系统软件——管理、控制和维护计算机的各种资源，以及扩大计算机功能和方便用户使用计算机的各种程序集合。 通常由计算机厂家或第三方厂家提供。特点：

——通用性

——基础性5.1软件的概念及分类第5章计算机软件系统应用软件——为了解决各种实际问题而设计的计算机程序。 通常由计算机用户或专门的软件公司开发。主要用途：

——科学计算

——数据处理

——过程控制 ——辅助设计

——人工智能 ——等应用软件的组合：称为软件包或软件库。5.1软件的概念及分类第5章计算机软件系统返回操作系统——由一些程序模块组成，用以控制和管理计算机系统内的软硬件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个功能强大、使用方便的工作环境。5.2操作系统概述第5章计算机软件系统返回计算机系统的基本构成5.2操作系统概述——操作系统的作用与地位第5章计算机软件系统

应用程序

语言处理器，软件开发工具操作系统硬件操作系统的作用：

——管理计算机系统中的各种资源

——为用户提供良好的界面“管家婆”兼“服务员”，就是操作系统所扮演的一身二任的角色。5.2操作系统概述——操作系统的作用与地位第5章计算机软件系统返回

操作系统的各功能之间并非是完全独立的，它们之间存在着相互依赖的关系。 衡量一个操作系统的性能时，常看它是支持单用户还是支持多用户，是支持单任务还是支持多任务。

多任务——是指在一台计算机上能同时运行多个应用程序。5.2操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统返回按照与用户对话的界面来分类，可分为：

——命令行界面的操作系统（如MSDOS等）

——图形用户界面操作系统（如Windows等）按照支持的用户数来分类，可分为：

——单用户操作系统（如MSDOS、Windows等）

——多用户操作系统（如UNIX、Linux等）5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统

按照运行的任务数来分类，可分为：

——单任务操作系统（如MSDOS等）

——多任务操作系统（如Windows、UNIX等）

按照系统的功能来分类，可分为：

——批处理操作系统

——分时操作系统

——实时操作系统5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统批处理操作系统——是用户将要机器做的工作有序的排在一起，成批地交给计算机系统，系统自动地、顺序地完成这些作业，用户与作业之间没有交互作用，不能直接控制作业的运行。 批处理有时也称为“脱机操作”

5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统

单道批处理批处理 多道批处理多道批处理系统追求的目标：

——提高系统资源的利用率

——大的作业吞吐量

——作业流程的自动化5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统分时操作系统——分时计算机系统连有若干台终端，多个用户可以在各自的终端上向系统发出服务请求，等待计算机的处理结果并决定下一步的处理；操作系统接收每个用户的命令，采用时间片轮转的方式处理用户的服务请求，即按照某个轮转次序给每个用户分配一段CPU时间，进行各自的处理。举例说明：5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统分时操作系统的特点：

——多路性 ——独立性

——及时性 ——交互性分时操作系统的主要目标：

——对用户响应的及时性当今著名的分时操作系统：

——多用户多任务的操作系统UNIX、Linux5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统实时操作系统——是指系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。实时操作系统的特点：

——对用户响应的及时性

——高可靠性实时操作系统有——实时控制系统、实时信息处理系统5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统个人计算机操作系统——一种联机交互的单用户操作系统。著名的个人计算机操作系统：

——单用户单任务的操作系统MS-DOS ——单用户多任务的操作系统OS/2及Windows个人计算机操作系统要求

——方便友好的用户接口

——功能丰富的文件系统5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统网络操作系统——是网络用户与计算机网络之间的接口，它除了具有通常操作系统的各种功能外，还具有网络管理的功能。分布式操作系统——管理分布式系统中的所有资源，并为用户提供一个统一的界面，用户通过这一界面实现所需要的操作并使用系统资源。5.2操作系统概述——操作系统的分类第5章计算机软件系统返回5.2操作系统概述——常用的操作系统简介第5章计算机软件系统表4.1常用操作系统操作系统主设计人出现时间最新版本系统特点DOSTimPaterson1981年终极版是DOS7.0（1995年）目前已被Windows取代命令行字符用户界面WindowsMicrosoft公司1985年Windows7，Windows8即将发布图形用户界面UNIX贝尔实验室1969年版本众多分时系统LinuxLinuxTorvalds1991年版本众多免费、源代码开放MacOS苹果公司1984年MacOSXLion运行在Macintosh计算机上返回

——处理器管理

——存储管理

——设备管理

——文件管理

——作业管理5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统1.处理器管理（CPU管理）：

主要任务是对CPU处理器资源进行分配调度，并对处理器的运行进行有效的控制和管理。 多道程序设计技术出现后，处理器管理的实质是进程管理，处理器管理也称为进程管理。 多道程序设计——允许多个程序同时进入内存并运行。5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统ABCABCA1.处理器管理（CPU管理）——（续）

进程——是具有一定功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动；简单地说，就是一个正在运行的程序。

——进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

——进程有生命周期

——一个程序可以构成多个进程

——一个进程也可以执行一个或多个程序5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统1.处理器管理（CPU管理）——（续）

进程的三种不同状态： 进程状态转换图5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统间片用完调度等待某事件发生运行状态就绪状态

等待状态2.存储管理

主要任务是对存储空间（内存空间）的分配、回收与保护。

多个程序共享有限的内存资源时：

——如何为它们分配内存空间

——如何使存放在内存中的程序和数据彼此隔离、互不侵扰，又能保证在一定条件下共享

——解决内存扩充问题5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统3.设备管理

任务是对计算机系统中所有的外部设备进行管理。

——

让每个设备发挥自己特长，实现与CPU和内存的数据交换，提高外部设备的利用率。

——

为这些设备提供驱动程序或控制程序，隐蔽设备操作的具体细节，用户不必详细了解设备及接口就可方便地对这些设备进行操作，为用户提供一个统一、友好的设备使用界面。5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统4.文件管理（文件系统）

主要任务就是有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题，以使用户方便、安全地访问文件。 文件——存放在外存储器上的、具有名字的一组相关信息的有序序列。 文件名——是在创建文件时确定，并在以后访问文件时使用。 文件系统实现了文件的“按名存取”。5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统作业管理

任务是为用户提供一个使用系统的良好环境，使用户能有效的组织自己的工作流程，并使整个系统能高效地运行。5.3操作系统概述——操作系统的功能第5章计算机软件系统程序设计语言——是人与计算机交流的工具，是用来编写计算机程序的工具。 机器语言程序设计语言汇编语言 高级语言5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统机器指令——计算机能够直接识别和执行的二进制指令。机器语言——各个计算机规定的可以执行的若干指令集合就是机器语言指令系统，简称机器语言。缺点：难学、难记、难懂、难修改、不同型号计算机的机器语言不同。5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统举例说明例4.1

计算A=10+12的机器语言程序如下：

1011000000001010；把10放入累加器A中

0010110000001100；12与累加器A中的值相加，结果仍放入A中

11110100；结束，停机5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统汇编语言——即符号语言，是用一些“助记忆符号”来代替机器语言中那些难懂难记的二进制指令的语言。例4.2上例计算A=10+12的汇编语言程序如下：

MOVA，10；把10放入累加器A中

ADDA，12；12与累加器A中的值相加，结果仍放入A中

HLT；结束，停机5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统汇编语言：优点：编程质量高、占用存储空间少、执行速度快缺点：不同类型计算机的汇编语言不同，通用性差 机器语言和汇编语言为“面向机器的语言”，它们也被称为“低级语言”。适应：对实时性要求较高的场合，如过程控制和实时处理等。5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统高级语言——是一种接近于自然语言和数学公式的程序设计语言，它只需根据所求解问题的算法，写出处理的过程即可，而不必涉及计算机内部的结构。 高级语言又称为算法语言。高级语言是一类面向问题的程序设计语言，且独立于计算机的硬件，其表达方式接近于被描述的问题，易于理解和掌握。用高级语言编写程序，可简化程序编制和测试，其通用性和可移植性好。5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统

高级语言在存取数据时，不必具体指出各存储单元的具体地址，可以用一个符号（即变量名）代表地址。例4.3上例计算A=10+12的高级语言程序如下：

A=10+12’10与12相加的结果放入A中

PRINTA’输出A END’结束程序5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统常用的高级程序设计语言：

BASIC语言——普及性的会话语言

FORTRAN语言——用于科学及工程计算

COBOL语言——用于商业事务处理和金融业PASCAL语言——结构化程序设计

C语言——常用于软件的开发

PROLOG语言——多用于人工智能

C++——面向对象的程序设计语言

Java——用于网络环境的面向对象程序设计语言5.4.1程序设计语言第5章计算机软件系统返回源程序——用汇编语言和高级语言编写的程序不能被计算机直接理解和执行，这种程序称为源程序。目标程序——源程序必须经过一个翻译过程才能转换为计算机所能识别的机器语言程序，经过转换后得到的可以由计算机直接执行的机器语言程序称为目标程序。5.4.2语言处理程序第5章计算机软件系统汇编程序——将汇编语言编写的程序（汇编语言源程序）翻译成机器语言程序(目标程序)的工具。5.4.2语言处理程序第5章计算机软件系统计算机汇编语言源程序目标程序汇编程序汇编阶段计算机初始数据运行结果目标程序运行阶段图4.6计算机系统执行汇编源程序的过程高级语言翻译程序有两种工作方式：

——解释方式

——编译方式相应的翻译工具：

——解释程序

——编译程序5.4.2程序设计语言第5章计算机软件系统编译方式：5.4.2语言处理程序第5章计算机软件系统链接一次性读入编译可执行程序高级语言源程序目标程序编译程序图4.7