2019/1/14,同方教育,1,计算机软件基础,闫雷鸣,2019/1/14,同方教育,2,计算机软件基础,1 软件系统的组成与发展 2 操作系统 3 语言及语言处理系统,2019/1/14,同方教育,3,1 软件系统的组成与发展,2019/1/14,同方教育,4,软件系统的组成,软件的概念 软件是计算机程序、方法、规则、相关的文档以及在计算机上运行它时所必需的数据。 软件程序数据文档 用户与计算机硬件之间的桥梁。,软件的分类,操作系统,系统软件,应用软件,语言处理程序,数据库管理系统,定制的应用软件,通用应用软件,常用服务程序,解决各种 实际问题,使用和管理计算机,支撑软件,应,用,软,件,裸 机,操,作,系,统,语言处理程序,数据库管理系统,网络与通信软件,服务程序与工具软件,用户,计算机应用系统的层次构成如图,2019/1/14,同方教育,7,软件系统的发展过程,软件系统的发展大致经历了三个阶段： 程序设计时代 软件（程序系统）时代 软件工程学时代,2019/1/14,同方教育,8,软件危机 定义：软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。 包括两方面问题: 如何开发软件，满足对软件的日益增长的需求 如何维护数量不断膨胀的已有软件,2019/1/14,同方教育,9,2 操作系统 (Operating System，OS),2019/1/14,同方教育,10,操作系统,操作系统 用于管理、控制、分配计算机的软件和硬件资源，支持应用程序的运行的系统软件。,2019/1/14,同方教育,11,操作系统的目标和作用,操作系统的目标 方便性 有效性 可扩充性 开放性 操作系统的作用 管理系统中的各种软硬件资源 提供友好服务界面 为程序开发提供高效率的平台,2019/1/14,同方教育,12,操作系统的功能,任务管理 存储管理 文件管理 设备管理 作业管理,2019/1/14,同方教育,13,操作系统的功能,(1). 进程管理 创建和撤消进程（线程） 对诸进程（线程）的运行进行协调 实现进程（线程）之间的信息交换 按照一定的算法把处理机分配给进程（线程） 多进程技术,任务：有效地、合理地分配CPU的时间,2019/1/14,同方教育,14,进程是程序的一次执行过程。 进程基本特征： 动态性 进程有一定的生命期 并发性 系统中可以同时有几个进程在活动 独立性 能独立运行的基本单位，资源分配基本单位 异步性 进程按异步方式运行，各自独立,2019/1/14,同方教育,15,2019/1/14,同方教育,16,进程的状态和调度：,等待某个资源，如打印机。,除了CPU以外，所需要的所有资源都分配了,缺少资源,2019/1/14,同方教育,17,线程（threads）,对进程进行“细分”，一个进程可再分为多个线程 轻量级的进程（lightweight threads，简称LWP） 传统进程可认为重量级线程（weight threads，简称LWP） 线程：核心级线程和用户级线程 UNIX：进程是CPU的分配单位 Windows：线程是CPU的分配单位 除了CPU以外,进程肯定是在UNIX和WINDOWS中资源的分配单位,2019/1/14,同方教育,18,引入线程的优点： 充分共享共源 减少内存开销 提高并发性 切换速度相对较快,2019/1/14,同方教育,19,2019/1/14,同方教育,20,两个常考概念,(2)分时处理 时间片 (3)并行处理 多处理器,2019/1/14,同方教育,21,1). 单道程序系统: 任一时刻只允许一个程序在系统中执行。一个程序执行结束后才能执行下一个程序。,2019/1/14,同方教育,22,2). 多道程序系统:多道程序同时在执行。,特点： 多道：计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序 宏观上并行：同时在执行 微观上串行：各程序轮流地占有CPU，交替执行,2019/1/14,同方教育,23,操作系统的功能,2. 存储器管理功能 主要任务: 为多道程序的运行提供良好的环境 方便用户使用存储器 提高存储器的利用率 从逻辑上扩充内存 虚拟内存,2019/1/14,同方教育,24,（1）. 虚拟内存用硬盘空间模拟内存,真正内存,虚拟内存,内存空间,最大容量与CPU的寻址能力有关 32位CPU最大可达4GB。,演示设置虚拟内存,2019/1/14,同方教育,25,（2） 存储器分配 目的：提高存储器的利用率，提高系统速度。 多个进程共享存储器，分配、释放存储器 进程需要的存储空间是变化的 调进或调出进程 移动进程,进程1,进程2,进程3,进程4,进程5,RAM,虚拟内存,交换,在CPU上运行的进程肯定要在RAM中。,2019/1/14,同方教育,26,操作系统的功能,3. 文件管理 主要任务： 对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用 保证文件的安全性 文件存储空间的管理 离散分配方式 以盘块为基本分配单位 目录管理、读/写管理、共享与保护,见名知意 UNIX中大小写有区别 Windows中大小写无区别,2019/1/14,同方教育,27,目录结构 硬盘划分成几个逻辑上独立的区域，这些磁盘分区被称为卷。 硬盘分区目的： 便于管理磁盘上的众多文件 安装不同的系统，如Windows XP、Linux等 卷的管理: 安装时 计算机管理器（演示: 计算机管理） (小心，不能删除分区),2019/1/14,同方教育,28,磁盘分区,格式化,使用,2019/1/14,同方教育,29,常见的文件系统 1） Windows文件系统 Windows支持三种文件系统：FAT、FAT32和NTFS。 FAT：只能支持512MB以下的容量，目前用在软盘和移动硬盘。 FAT32：卷最大容量2TB，不支持512MB以下的卷。用在硬盘分区。 NTFS：兼顾了磁盘空间的使用与访问效率，提供高性能、安全性、可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的文件系统。 光盘文件系统：CDFS，UDF 2）UNIX文件系统 不使用驱动器名，只有一个叫做root根目录，标记为 / ，其下任何一个子目录可以是一个硬盘或一个分区，而且是可随时改变的。,2019/1/14,同方教育,30,3）Linux文件系统,在Linux操作系统中，用户可以安装Linux自身的标准文件系统，还可以安装Windows文件系统或UNIX文件系统。 Windows文件系统 可安装FAT32、NTFS（NTFS不能写入，只能访问） Ext2文件系统 目前Linux操作系统中最标准的文件系统。 Ext3文件系统 从Ext2上发展起来的日志式文件。它将所有磁盘的写入操作记录下来，当系统发生不一致时，再根据这些记录值来还原，或恢复这些文件数据数据。,2019/1/14,同方教育,31,文件系统实例 FAT（软盘）,2019/1/14,同方教育,32,操作系统的功能,4. 设备管理 主要任务: 完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配其所需的I/O设备 提高CPU和I/O设备的利用率 提高I/O速度 方便用户使用I/O设备,2019/1/14,同方教育,33,4 设备管理,1)设备驱动程序 使用设备之前，该设备的驱动程序必须被安装。 2)即插即用（Plug and Play，简称PnP） 指把设备连接到计算机上后无需手动配置可以立即使用。即插即用技术需要设备和操作系统的支持。,2019/1/14,同方教育,34,3提高使用效率 通道和缓冲。 缓冲区：介于两个设备或设备与应用程序之间传递数据的内存区域。提供给不同速度的设备之间传递数据。 高速缓存： 一种特殊作用的 内存。,2019/1/14,同方教育,35,操作系统的功能,5. 作业管理 作业的调度、撤销等,2019/1/14,同方教育,36,操作系统的类型,批处理操作系统 单道批处理 多道批处理 分时处理作系统 实时操作系统 个人计算机操作系统,2019/1/14,同方教育,37,操作系统的类型（续）,高性能计算机操作系统 网络操作系统 服务器、客户机 分布式操作系统,2019/1/14,同方教育,38,操作系统分类,APPLE,IBM,DOS,2019/1/14,同方教育,39,微机上的典型操作系统,1.DOS操作系统,2.Windows操作系统,3.UNIX 操作系统,4.Linux操作系统,5.OS/2操作系统,2019/1/14,同方教育,40,Windows的发展历史,1983年 Windows 1.0 1990年 Windows 3.0 1992年 Windows 3.1 1995年 Windows 3.2 1993年 Windows NT(32位) Windows NT Server Windows NT Workstation,1995年 Windows 95 (32位) 1998年 Windows 98 (32位) 2000年 Windows 2000 (32位) 2001年 Windows XP (32位),2019/1/14,同方教育,41,Mac OS较好的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体应用等领域。用在苹果公司的Power Macintosh机及Macintosh一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性 Novell Netware 基于文件服务和目录服务的网络操作系统，用于构建局域网。 Unix,2019/1/14,同方教育,42,Linux操作系统 多用户多任务,源代码开放 与UNIX兼容的32位操作系统 提供了完整的网络集成 通常包含很方便的Internet或Intranet服务器设置 可以用来很好地组建LAN 是一个十分优秀的开发平台 具有大量的应用软件 现有版本： Red Hat Linux、Turbo Linux、S.u.S.E Linux等 国产版本：红旗Linux、蓝点Linux等,2019/1/14,同方教育,43,X Window,在命令提示符下输入STARTX后，系统便进入了X Windows,2019/1/14,同方教育,44,微机上的典型操作系统,PC DOS & MS DOS（单用户操作系统） Windows（图形窗口式操作系统） UNIX（多用户多任务交互式操作系统） AIX，HP-UX，Soloris Linux（多用户多任务交互式操作系统） OS/2（多任务、图形用户界面操作系统） Netware（网络操作系统） Mac OS（苹果电脑Macintosh专用）,2019/1/14,同方教育,45,3 程序设计语言,2019/1/14,同方教育,46,程序设计语言分类, 机器语言(低级语言) 机器指令： 由0，1组成并且能被计算机直接理解执行的代码 机器语言： 机器指令的集合，即计算机可以直接接收、理解的语言 特点: 直观性差、编写效率低、易出错、可读性差 它是面向机器的第一代语言 计算机唯一能识别的语言是机器语言,2019/1/14,同方教育,47,程序设计语言分类, 汇编语言(低级语言) 机器语言的符号表示 定义： 用助记符、符号地址、标号等符号来编写程序的语言，也被称为符号语言。 特点：易于理解与记忆、占用存储空间少、执行速度快 注意：不能直接运行，须先翻译成机器语言 它是面向机器的第二代语言,2019/1/14,同方教育,48, 高级程序设计语言(高级语言) 面向过程的第三代语言 FORTRAN 、Pascal、BASIC、C 面向对象的语言第四代 例如：C+ 、Java、Delphi,程序设计语言分类,2019/1/14,同方教育,49,高级程序语言基本成分,数据成分：数据类型、数据结构 运算成分：算术表达式、逻辑表达式 控制成分：顺序结构、条件选择、重复结构 传输成分：输入/输出,2019/1/14,同方教育,50,语言处理系统,高级语言源程序需经解释或编译后，转换为计