第三章 计算机软件.ppt

1、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,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,3.1 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,1.什么是计算机软件,(1) 计算机系统的基本组成： 计算机硬件：组成计算机各种物理设备的总称 计算机软件：是指示计算机完成特定任务的

2、，以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。包括三部分： 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。 程序是软件的主体，单独的数据和文档不认为是软件！,3.1.1 计算机软件,从应用的角度出发，通常将软件分为：系统软件、应用软件,2. 软件的分类,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） 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

3、的系统软件,(1) 系统软件,3.1.1 计算机软件,2. 软件的分类,应用软件： 泛指专门用于解决各种具体应用问题的软件。 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,2. 软件的分类,主要通用应用软件类别和功能,3.1.1 计算机软件,2. 软件的分类按版权保护方式,商品软件 付费才可使用。通常使用许可证（license）进行保护。 共享软件（sh

4、areware） 买之前可试用，过试用期后必须付费注册后才可正常使用。 自由软件（freeware） 完全免费，不需任何费用，但对源代码进行修改时要向所有用户公开。,3.1.1 计算机软件,3.2 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,3.2.1 概述,操作系统（Operating System，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

5、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,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,1.操作系统的作用,3.2.1 概述,2.操作系统的启动过程,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,3.2.2 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（task）： 指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

6、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。,2. 并发多任务 （一个cpu如何实现多个任务同时执行？） (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。,3.2.2 多任务处理,3.2.3 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的； 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，

7、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.,3.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。,3.2.

8、3 存储管理,3.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)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,3.2.4 文件管理,1.文件 (1) 文件 是一组相关信息的集合。可以是程序、数据和文档 (2)文件管理的目的就是：按名访问。 (3)文件的内容,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,(4)文件属性一般有四种：系统、隐藏、存档、只读 Windows操作系统允许一个文件兼有多种属性,2.文件夹 文件夹：也叫目录，可以包含文件和其

9、他文件夹。 文件夹可以形成树状结构，其根是磁盘分区。 注意： 软盘的盘符通常是 A: 硬盘的第一个分区的盘符是 C:,3.2.4 文件管理,3.2.6 常用操作系统介绍,Windows操作系统,Windows操作系统是一种在微型计算机上运行的系统软件。由（美）微软公司开发，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，使得在Windows环境下运行应用程序的操作大为简化。 Windows 9x。从Windows 95开始，Windows均是机器字长32位的单用户、多任务的操作系统。 单用户：一台计算机一次只允许一个用户使用。 多任务：允许一个用户

10、同时运行多个应用程序,Windows操作系统,Windows XP和Windows 2003 Windows XP是基于NT的内核，集成了其稳定性、安全性及多媒体和网络功能，使微软的前台OS不再采用9X系列的内核。 Windows XP 适用于个人用户，Windows2003是服务器版本。 微软最新操作系统：Windows 7,UNIX和Linux操作系统,是两个主流的服务器网络操作系统，主要安装在巨型机，大型机和工作站上。 Linux 是一种“自由软件”。其源代码向世人公开，吸引对该系统感兴趣的人们共同工作。 Linux .VS. Windows 详见阅读材料,小结,计算机软件的定义 计算机

11、软件的分类 常用的应用软件有哪些 操作系统的作用和功能 常用的操作系统有哪些,第三章 计算机软件,(二),3.3 程序设计语言及语言处理程序,3.3.1 程序设计语言分类 3.3.2 语言中的数据成分和控制成分 3.3.3 语言处理系统 3.3.4 主要程序语言介绍,3.3.1 程序设计语言分类,1.机器语言,由0、1代码组成，能被计算机直接识别和执行的指令集合。,特点：占用空间小、执行速度快，不易学习和修改 不同类型机器的指令系统(机器语言)不同，通用性差。,2.汇编语言（符号语言）,用助记符代替机器语言中的指令和数据,特点：易修改，保持了速度快，占用空间小的特点 不同类型机器的汇编语言不同

12、,3.高级语言,由贴近自然语言的“词”和“数学公式”组成,特点：易学、易读，易修改，通用性好，不依赖于机器 具有很强的通用性和可移植性,3.3.1 程序设计语言分类,3.3.2 程序语言中的数据成分和控制成分,3.3.2 程序语言基本成分,高级语言种类繁多，但是其基本成份都可归纳为四种： 数据成分 运算成分 控制成分 传输成分,控制成分提供一种基本框架，在此基本框架支持下，可以将数据和对数据的运算组合成程序。 (1) 顺序结构 用来表示一个操作（或语句） 的序列。从操作序列的第一 个操作开始，顺序执行,直至 序列的最后一个操作。,3.3.2 程序语言基本成分,2.控制成分,表示形式： A B,

13、3.3.2 程序语言基本成分,2.控制成分,(2) 条件选择结构 由一个条件（P）和两个供选择的操作A和B组成。 执行过程: 先计算条件表达式P的值， 如果P的值为真，则执行操 作A； 否则执行操作B。,表示形式： IF P THEN A ELSE B,(3)重复结构 重复结构为程序描述重复计算过程提供控制手段，重复结构有多种形式，最基本的形式为 while型重复结构。,3.3.2 程序语言基本成分,2.控制成分,While型重复结构,表示形式： DO WHILE P A,3.3.3 程序设计语言处理系统,高级语言编写的程序人能看得懂，但是计算机看不懂。 语言处理系统包括编译程序解释程序和汇编

14、程序，用于把高级语言或汇编语言编写的程序转换成可在计算机上直接执行的机器语言程序。,3.3.4 常用程序设计语言介绍,FORTRAN语言,FORTRAN：FORmula TRANslation（公式翻译）的缩写，一种主要用于数值计算的面向过程的程序设计语言。,Java语言,Java语言：由SUN MicroSystem公司于1995年5月正式对外公布的一种面向对象的、用于网络环境的程序设计语言。 特点：适用于网络分布环境，具有一定的平台独立性、安全性和稳定性。 一次编译，到处运行。由JAVA虚拟机执行字节码。,C语言和C+语言,C语言：1972年至1973间由ATT公司Bell实验室的D.M.

15、Ritchie 在BCPL语言基础上设计而成的，著名的UNIX操作系统就是用C语言编写的。 特点：语言与运行支撑环境分离、可移植性好、语言规模小因而相对简单、具有指针类型等，C语言本身简洁、高度灵活、程序运行效率高。此外，在C语言中，有不少操作直接对应实际机器所执行的动作，并在许多场合可以代替汇编语言。,C语言和C+语言,C+语言：以C语言为基础发展起来的通用程序设计语言。C+内置面向对象的机制，支持数据抽象。最先由Be11实验室的B.stroustrup在1980年代设计并实现，至今仍在不断发展。 C+语言是对C语言的扩充，扩充的内容绝大部分来自其他著名语言（如Simula、ALGOL68、

16、Ada等）的最佳特性。是学习面向对象编程思想的首选语言。,其他语言,除了以上介绍的几种程序语言外，有影响的程序语言还有： LISP语言：适用于符号操作和表处理，主要用于人工智能领域 PROLOG语言：一种逻辑式编程语言，主要用于人工智能领域 Ada语言：类似于PASCAL语言，且易于控制并行任务和处理异常情况。适于军用,3.4算法和数据结构（自学）,3.4.1 算法,什么是算法（Algorithm） ？,算法就是解决某一问题的方法与步骤。 例如：现有三个硬币，其中有一个是假币，假币的重量和真币不一样。如何编写一个程序把假币找出来？ 思路？,算法必须满足下列四个要求,确定性：相同的输入算法每次执行都得到相同结果。 有穷性：算法在执行有穷步操作后停止。 能行性：算法能在有限时间内执行完毕。 输入输出：可以没有输入！但至少要有一个输出。 算法的显著特征：解决一类问题而不是一个特定问题,算法（Algorithm）,算法分析 分析一个算法的好坏，除其正确性外，还应考虑