第三章 计算机软件n 计算机软件概述n 操作系统n 算法与程序设计语言1 计算机软件概述n 什么是计算机软件n 计算机软件的特性n 计算机软件的分类计算机硬件计算机软件组成计算机各种 物理设备的总称完整的计算机 系统是用户与硬件的接口，它自始至终指挥和控制着硬件的工作过程能进行快速的数据处理两者缺一不可！架起了用户与硬件间的桥梁，告诉硬件做什么以及怎么做软件、硬件和用户的关系 软件架起了用户与硬件间的桥梁， 离开软件的指挥，硬件就什么都不会做了Basic Input/Output System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硬 件n软件 = 程序 + 数据 + 文档程序是软件的主体，两者在本质上相同但单独的数据和文档不能认为是软件什么是计算机软件能指示计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、数据和相关的文档处理对象及 涉及参数开发、 维护和 使用时 的资料一系列 指令的 集合 软件的含义：ISO定义zz往往指的是设计比较成熟、功能比较完善、往往指的是设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值、且有一定规模的具有某种使用价值、且有一定规模的程序程序什么是程序 ？n程序的含义：告诉计算机做什么和如何做的一组指令(语句) 计算机能够理解并能够执行的一些命令n程序的特性： 用于完成某一确定的信息处理任务 使用某种计算机语言描述如何完成该任务 预先存储在计算机中，启动运行后才能完成任务n与数据的关系信息处理任务具有灵活性和通用 性n不同的软件，能完成不同的任务 1,2,5,7,9排序 软件9,2,7,5,1计算机9,2,7,5,124统计 软件计算机n同一软件处理不同的数据，能完成不同的任务2,3,6,8排序 软件8,2,6,3计算机a,b,d,k,w排序 软件d,a,k,w,b计算机程序与数据的关系n程序所处理的对象和处理后得到的结果统称为数据（分别称为输入数据和输出数据）n程序必须处理合理的输入数据，否则不会产生有意义的输出n程序和数据具有相对性输出数据程序输入数据计算机？ ？求和 程序2,5,人,8,3计算机目标程序编译 程序C 语言程序计算机计算机软件的特性 p106n不可见性n适用性n依附性n复杂性n无磨损性n易复制性n不断演变性n有限责任性n脆弱性(是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价)(Vista)62009200920062006Windows 7计算机软件的法律保护（1）软件是智力活动的结果，是无形的知识产品， 必须受到法律的保护，n知识产权：公民或法人等主体依据法律的规定，对其从事智力创作或创新活动所产生的知识产品所享有的专有权利。w 工业产权：含发明专利、商标以及工业品外观设计 等 w 版权(著作权)：含自然科学、社会科学以及文学、音乐、戏剧、绘画、雕塑、摄影和电影摄影等方面的 作品n著作权权益：软件的作者享有发表权、署名权、修改 权、拷贝权、保护作品完整权、使用权和获得报酬权 等诸多权益。作者可以是公民、法人或国家计算机软件的法律保护（2）n版权（著作权）保护要点:w 版权所有者惟一地享有该软件的 拷贝、发布、修改、署名、出售等诸多权 利w 用户购买软件后只有使用权， 而不能进行拷贝和分发, 否则违法。w 获得许可证的用户 只可以 在合同许可的范围内进行拷贝和分发。w 共享软件是一种“买前免费试用”的软件 ， 在允许的试用时间段内可以拷贝和散发软件的分类 P107从应用角度来分：n系统软件n应用软件服务对务对 象与硬件的耦合程度为为运行 应应用软软 件或开 发应发应 用 软软件服 务务与硬件紧紧密配合，使计计 算机的各个部件及相关的软软 件能协调协调 高效地工作为为用 户户 完成某 项项 任务务服 务务与硬件关联较联较 弱，通 常要依赖赖操作系统统的支持 才能使用硬件资资源比 较从权益 如何处置来分：(软件用途)系统软件n系统软件泛指那些为整个计算机系统所支配的、不依 赖于特定应用领域的、可供所有用户使用的通用软件n它有如下特征： w 通用性高 w 不可或缺 w 交互性强n例如：各种操作系统（与计算机的直接接口）各种语言处理程序（汇编、解释、编译）数据库管理程序（DBMS）（Access等）各种实用程序（磁盘清理、杀毒、防火墙等）与具体应用领域无关，是应用软件的运行平台与具体应用领域无关，是应用软件的运行平台没有最基本的系统软件，电脑无法正常工作没有最基本的系统软件，电脑无法正常工作( (与硬件系统与硬件系统) )要要对对硬件共享硬件共享资源资源进行进行统一的控制、调度和管理统一的控制、调度和管理实用程序n实用程序用于协助OS或用户完成日常系统维护和监管任务，使计算机系统更加安全、可靠、方便、有效常用系统软件的主要功能nOS能有效地管理和使用计算机系统的资源, 给应用软件的开发与运行提供支持,为用户使用与管理计算机提供方便.n语言处理系统能将不可执行的源程序转换为可执行的机器语言程序.nDBMS能对保存在数据库中的数据进行管理w DBMS有三类主要的数据模型：层次型、 网状型和关系型。其中，关系型最为流行 。应用软件n应用软件指用于解决各种不同具体应用问题的专门软件n按照应用软件的开发方式和适用范围，应用软件可再分为两类：w 定制应用软件（为特定用户专门开发）某超市的销售管理软件、某大学的教务管 理系统w 通用应用软件（广泛适用于多个行业和部门 ）专业性运行效率设计和开发成本通用应用软件弱低低 定制应用软件强高高n 比较通用应用软件举例n流行的通用应用软件大致可分为：文、表、 图、网、统计等几大类 （详见P108表3-1） w 文字处理软件-WORD、WPS、PageMaker w 电子表格软件-EXCEL w 图形、图像软件-Photoshop、AutoCADw 通信软件-OUTLOOK EXPRESS、IE、 QQ w 演示软件-POWERPOINT w 媒体播放软件-Media Player、Real、 Winamp w 统计软件-SPSS、SAS 等应用软件应用软件/ /系统软件系统软件/ /硬件之间的分工硬件之间的分工计算机硬件系统软件应用软件用户按下P 键Hi ，OS ，发生了 一个事件：“P”键被按下了！Hi，财务系统，有 打印任务了，看看 要打印的是什么！Hi，OS ，打印我送到你那里的工资 报表文件 ！Hi，激光打印机，把我送给你的数据 打印出来 ！激光打印机 开始打印商品软件、共享软件、自由软 件按软件权益如何处置(产权性质)，软件可分为：n商品软件：要付费才能取得其使用权；受版权和软件许可证的保护n共享软件：具有版权却可“买前免费试用”的软件；试用有一定期限，到期要交费注册后才可以继续合法使用。n自由软件：一种不受限制地自由使用、复制、研究 、修改和分发的软件。其源代码公开。n免费软件（Freeware）（ Free Software）w 无需付费即可获得的软件。例如 PDF阅读器、Flash播放器等2 操作系 统 一组对计算机资源进行控制与管理的系统化程序模块的集合。它直接运行于“裸机”n n作用与地位作用与地位n n启动与装载启动与装载n n五大功能五大功能n n常见类型常见类型2.1 操作系统的作用和地位n管理和分配系统中的各种软硬件资源 w 负责对计算机的软硬件资源进行统一控制、 管理、调度和监督，合理地组织计算机的工作 流程，其目的是提高各类资源（软、硬件）的 利用率，避免冲突，保证程序正常有序地运行n为用户提供各种友善的人机界面（GUI） w 用窗口显示运行程序的状态和输出，用图标 表示程序、文件和设备；用菜单显示 系统命令；用鼠标来触发操作的执行等n为应用程序的开发和运行提供高效的服务平台 w 屏蔽了物理设备的技术细节，使应用程序能在其 上 进行规范、高效的开发和运行（随时调用OS）。真题真题n其它功能：辅导用户操作、显示系统状态、处理软硬件错误、保护系统安全 等n由此可见，操作系统是介于“裸机”和用户及 应用程序之间的桥梁。有了OS，计算机才 真正成了高效、可靠、通用的信息处理系统 。2.1 操作系统的作用和地位 （2）虚计算机其他系统软件应用软件ROM BIOS硬 盘RAM 执行自举程序 执 行 引 导 程 序录读 出 引 导 记CPU 执行加电自检程序 装入引导程序 装入操作系统CMOS？从何处启动 运 行 操 作 系 统显示初始界面2.2 操作系统的启动与装载P1122.3 操作系统的功能n操作系统通过内部命令和外部命令共提供五种主要功能：w 任务管理（处理器管理）w 存储管理w 文件管理w 设备管理（P 118 、133 略）w 作业管理（略）:为用户提供一个有效组织为用户提供一个有效组织自己工作流程的良好环境自己工作流程的良好环境对系统中的各种对系统中的各种 输入输出设备输入输出设备 进行管理进行管理任务管理 p113nOS 对同时运行的多个任务（应用程序）加以控制和协调，使它们可以互不干扰地独立运行。n弄清以下问题w 任务w 多任务处理w 前台任务和后台任务w 如何进行多任务处理任务n任务：启动并运行着的一个应用程序n每启动一个任务，OS就会在屏幕上 打开一个窗口，同时在任务栏上显 示一个相应的任务按钮(程序按钮)n窗口可以放大或缩小，甚至可以“ 最小化”，但任务的运行不受其影 响。n使用“任务管理器”(C+A+D)，可了 解每个任务的运行情况、CPU使用 率等，还可强行中止某程序运行。任务管任务管 理理多任务处理(Multitasking)n允许计算机同时执行多个任务多任务处理。n多个任务是“并发”执行的。而不是“前一个任务完成后才能启动后一个任务的运行”单任务处理n优点：w 大大提高了用户的工作效率w 大大提高了计算机的使用效率n举例：编辑PPT讲稿 + 播放音乐 +下载电影 + 杀毒任务管任务管 理理前台任务与后台任务n前台任务：活动窗口所对应的任务唯一一个能接受用户输入信息的窗口n后台任务：除前台任务外，所有其它任务均为后台任务n前台任务与后台任务的区别： w 前台任务对应的窗口(活动窗口)位于其它窗口的前面 w 活动窗口的标题栏比非活动窗口颜色更深(深蓝色)n前台任务与后台任务的共同点：都在计算机中运行n前台任务与后台任务的切换： w 单击要激活的后台任务窗口的任何部位, 或单击任务栏中对应的任务按钮。n后台任务应避免交互式工作，否则影响系统的工作效率 任务管任务管 理理nOS 采用并发（concurrency）多任务方式来 支持系统的多任务执行。只要是任务，就能 分配到CPU的使用权，从而能 “同时” 运行。n多任务“同时”运行是一种宏观现象。微观上看 ， 任何时刻都只有一个程序在执行。这些程序 都是由CPU 轮流执行的按时间片轮转： w OS有一个专门的处理器调度程序来 负责CPU的时间分配。它一般采用 按时间片轮转的方法，让各任务轮流 使用CPU。只要时间片结束，该任务就 必须强行终止，让CPU 去执行下一个任务OS如何支持多任务处理任务1任务2任务3任务4任务5时间真题真题任务管任务管 理理存储管理 p114n目的: w 在有限的内存空间中支持多任务处理w 合理地分配和共享内存资源w 提高内存的使用率n主要功能(内容):w 内存的分配和回收w 内存的共享和保护w 内存的自动扩充细节“存储管理”需要解决哪些问 题？n为每个任务分配存储空间，任务结束之后收回存储空间n对存储空间进行保护w 保护操作系统所在区域不被应用程序修改w 保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改n对存储空间进行扩充，使应用程序的存储空间不受实际存储容量大小的限制解决方案虚拟存储器(Virtual Memory)系统运行时内存储器的分配n内存储器空间划分为2个部分：系统区和用户区，用户 区用来存放正在运行的应用程序操作系统区用户区内存储