第三章 軟件與軟件工程

1、Company Logo第三章 軟件(run jin)與軟件(run jin)工程軟件與軟件分類1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及處理程序2操作系統(tǒng)3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)4共六十八頁(yè)3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類Company Logo 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件是指計(jì)算機(jī)的物理配置和部件，軟件是由計(jì)算機(jī)程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)的技術(shù)(jsh)資料組成。共六十八頁(yè)3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類一、計(jì)算機(jī)軟件的定義 計(jì)算機(jī)軟件狹義的定義：是為了運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)所編寫(xiě)的各種程序的總和。 計(jì)算機(jī)軟件廣義的定義：是程序和數(shù)據(jù)（程序是指揮計(jì)算機(jī)工作的步驟）、文檔(是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)

2、程中的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、編制及維護(hù)等文檔資料）和使用說(shuō)明書(shū)的總稱。軟件是計(jì)算機(jī)的“靈魂”。只有(zhyu)硬件而沒(méi)有任何軟件支持的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)” 。 Company Logo共六十八頁(yè)3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類Company Logo軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)處理程序情報(bào)檢索程序科學(xué)計(jì)算程序自動(dòng)控制程序工業(yè)設(shè)計(jì)程序面向計(jì)算機(jī)管理和操作的軟件面向計(jì)算機(jī)維護(hù)的軟件面向用戶服務(wù)的軟件二、計(jì)算機(jī)軟件的分類 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)可以(ky)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。共六十八頁(yè)3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類1.系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算

3、機(jī)資源的軟件(run jin)。例如：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、解釋程序、測(cè)試程序等2.應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是計(jì)算機(jī)所有應(yīng)用程序的總稱，是為了解決某些具體問(wèn)題而編寫(xiě)的程序，它往往涉及應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)，并在系統(tǒng)軟件的支持下運(yùn)行。例如：辦公自動(dòng)化、網(wǎng)上銀行系統(tǒng)等。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序一、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言概述 自然語(yǔ)言是人們交流思想的工具，而程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是人與計(jì)算機(jī)之間交換信息、人與人之間交換算法的工具。 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是人們根據(jù)描述實(shí)際問(wèn)題(wnt)的需要而設(shè)計(jì)的，目前可分為低級(jí)語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言、非過(guò)程語(yǔ)言以及基于面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言四

4、大類。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序1.低級(jí)語(yǔ)言 低級(jí)語(yǔ)言是與特定計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包括字位碼、機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。2.高級(jí)語(yǔ)言 高級(jí)語(yǔ)言是在一定程度(chngd)上與具體機(jī)器無(wú)關(guān)，它的表示方法接近于人類自然語(yǔ)言，易學(xué)、易用、描述算法簡(jiǎn)單。 高級(jí)語(yǔ)言分為命令式語(yǔ)言（C語(yǔ)言）和申述式語(yǔ)言（函數(shù)式語(yǔ)言）。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序3.非過(guò)程語(yǔ)言 非過(guò)程語(yǔ)言是一種(y zhn)不顯式指明處理過(guò)程細(xì)節(jié)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。具有數(shù)據(jù)的聯(lián)想引用機(jī)制、數(shù)據(jù)的高級(jí)操作符和不指明可變

5、順序的特征。4.基于面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言 面向?qū)ο笳Z(yǔ)言是基于對(duì)象編程的方法，把一個(gè)事物的數(shù)據(jù)和操作代碼封裝在一起形成對(duì)象，靈活運(yùn)用類的繼承性和對(duì)象調(diào)用的方法簡(jiǎn)化編程過(guò)程，提高開(kāi)發(fā)軟件的效率。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序二、機(jī)器語(yǔ)言 指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位，一個(gè)CPU能夠(nnggu)執(zhí)行的所有指令的集合稱為該CPU的指令系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有自己的一套指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)中的每一條指令稱為機(jī)器指令，機(jī)器指令的結(jié)合稱為機(jī)器語(yǔ)言。 Company Logo指令格式 操作碼 地址碼 執(zhí)行什么操作數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放位置共六十

6、八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序機(jī)器指令是用二進(jìn)制數(shù)1和0組成的，在機(jī)器內(nèi)部就用電位的高低、有無(wú)電流等具有兩種狀態(tài)的物理量來(lái)表示1和0.例3-1：用某計(jì)算(j sun)機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算(j sun)7+8的程序。Company Logo計(jì)算7+8=15的程序如下：指令序號(hào) 內(nèi)存地址 指令內(nèi)容 功能說(shuō)明1 0000 0000 0011 1110 將7送累加器A 0000 0001 0000 01112 0000 0010 1100 0110 將8與累加器中原有數(shù)7相加， 0000 0011 0000 1000 累積的結(jié)果15送入累加器A3 0000 0100 0111

7、 0110 停止所有操作3E07C60876共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序Company Logo例3-2：在intel和Z80兩種機(jī)型中，把立即數(shù)10送入累加器A的立即指令(zhlng)如下： 8086機(jī)器指令 z80機(jī)器指令操作碼 1011 0000 0011 1110操作數(shù) 0000 1010 0000 1010結(jié)論：雖然指令的功能一樣，但指令形式卻不全然相同，即說(shuō)明機(jī)器語(yǔ)言是面向機(jī)器的，用某種型號(hào)的機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序只能在這種型號(hào)的機(jī)器上運(yùn)行。但機(jī)器指令代碼是計(jì)算機(jī)唯一可以識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。指令系統(tǒng)分為CIS(復(fù)雜指令系統(tǒng)）和RIS（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)）。共六

8、十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序三、匯編語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言是一種符號(hào)語(yǔ)言，在書(shū)寫(xiě)時(shí)使用由字符串組成的助記符。在一定程度上解決了機(jī)器語(yǔ)言編程難的問(wèn)題。 匯編語(yǔ)言特點(diǎn)： 用助記符反映指令的功能和主要(zhyo)特點(diǎn)。 助記符中可用十進(jìn)制、十六進(jìn)制等多種進(jìn)制。 轉(zhuǎn)移指令中跳轉(zhuǎn)地址亦可用標(biāo)號(hào)表示Company Logo 匯編語(yǔ)言指令格式 標(biāo)號(hào) 操作碼地址碼（操作數(shù)） 指令的符號(hào)地址數(shù)據(jù)或操作碼地址 注釋 解釋說(shuō)明共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序匯編語(yǔ)言中操作數(shù)可以用十進(jìn)制書(shū)寫(xiě)，地址碼可用寄存器、存儲(chǔ)單元的符號(hào)地址以及(yj)十進(jìn)制數(shù)表示。偽代碼不產(chǎn)生

9、目標(biāo)代碼，不影響程序的執(zhí)行，但方便了程序的編制的指令。Company LogoORG 0100H出現(xiàn)在程序或數(shù)據(jù)塊開(kāi)始，指明此語(yǔ)句后面的程序或數(shù)據(jù)塊的起始地址。DATA；DB 36,11DATA是一個(gè)標(biāo)號(hào)，偽指令DB的意義是在DATA指定的存儲(chǔ)單元中放入數(shù)值36，接著下一個(gè)單元中放入數(shù)值11。END STARTEND語(yǔ)句是程序結(jié)束標(biāo)志。共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序例3-3Company Logo計(jì)算(j sun)24+53=77的程序如下：助記符 操作碼 操作數(shù) 十六進(jìn)制數(shù)MOV A，18H 0111 0100 0001 1000 74 18ADD A，35H

10、 0010 0100 0011 0101 24 35MOV 64H，A 1111 0101 0110 0100 F5 64內(nèi)存儲(chǔ)器控制器取指令分析指令執(zhí)行指令將數(shù)18H(或24)送到累加器A中將累加器A中的數(shù)與數(shù)35H(或53)相加，結(jié)果放在累加器A中將累加器A中的結(jié)果4DH(或77)送到存儲(chǔ)單元64H中共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序匯編語(yǔ)言的不足：匯編語(yǔ)言仍是一種面向機(jī)器的語(yǔ)言。程序員必須對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和尋址方式有很詳細(xì)的了解，并需要較高的編程技巧。為了節(jié)省字節(jié)和成本，單條指令(zhlng)的功能往往比較簡(jiǎn)單，復(fù)雜的運(yùn)算需要一個(gè)程序段來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不

11、能用一個(gè)語(yǔ)句來(lái)解決，因此匯編語(yǔ)言編程還是比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率不高。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序四、高級(jí)語(yǔ)言 為了解決面向機(jī)器語(yǔ)言的不足，人們創(chuàng)造了一種與具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)關(guān)的通用語(yǔ)言，它的表達(dá)式接近于人類自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)公式，易被人們掌握和書(shū)寫(xiě)即高級(jí)語(yǔ)言。 高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展： 1.FORTRAN是最早被廣泛引用的高級(jí)語(yǔ)言，它適用于大型科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算 2.ALGOL 60：最大特點(diǎn)是分程序結(jié)構(gòu)，適合于解決科學(xué)和工程上的問(wèn)題。 3.COBOL是面向過(guò)程的通用程序數(shù)據(jù)語(yǔ)言，它標(biāo)志計(jì)算機(jī)用于進(jìn)入商業(yè)、銀行、交通及行政管理等領(lǐng)域。 4.APL是一種

12、會(huì)話型語(yǔ)言，它的特點(diǎn)在于能夠(nnggu)方便地進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算。用于向量、矩陣、多維空間計(jì)算的處理Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序 5.LISP是編寫(xiě)人工智能程序的有力工具 6.BASIC常用于中小事務(wù)處理和數(shù)據(jù)交換中 7.PASCAL語(yǔ)言體現(xiàn)結(jié)構(gòu)化思想的典型，適合于高級(jí)語(yǔ)言和程序設(shè)計(jì)原理教學(xué)，也常用于系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)。 8.C語(yǔ)言是既具有高級(jí)語(yǔ)言描述算法的優(yōu)勢(shì)，也包含低級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)。 總結(jié)：高級(jí)語(yǔ)言是按一定語(yǔ)法規(guī)則由表達(dá)各種不同意義的關(guān)鍵字和表達(dá)式組成，徹底擺脫了具體機(jī)器的指令系統(tǒng)。但是高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序最終要通過(guò)一個(gè)(y )翻譯程序?qū)⑺g

13、成機(jī)器語(yǔ)言后才可在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序五、三種語(yǔ)言應(yīng)用(yngyng)的比較Company Logo語(yǔ)言類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高級(jí)語(yǔ)言易學(xué)習(xí)，使用方便，通用性強(qiáng)，源程序較短必須經(jīng)過(guò)翻譯才能執(zhí)行，翻譯程序需要較大的內(nèi)存空間，目標(biāo)代碼占內(nèi)存大，執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)，不能精確的統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間機(jī)器語(yǔ)言執(zhí)行最直接，運(yùn)行速度最快，程序短編程太繁瑣，易出錯(cuò)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言的折衷。建立和維護(hù)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序的工作量大共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序六、語(yǔ)言處理程序 語(yǔ)言處理程序是實(shí)現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程

14、序到由機(jī)器語(yǔ)言組成的程序的轉(zhuǎn)換的程序。也可稱為翻譯程序，確切的講，翻譯程序能把一種語(yǔ)言編寫(xiě)的程序翻譯成與之等價(jià)(dngji)的由另一種語(yǔ)言表示的程序。被翻譯的語(yǔ)言程序稱為源程序，翻譯生成的語(yǔ)言程序稱為目標(biāo)程序。 常見(jiàn)的語(yǔ)言處理程序有匯編程序、解釋程序和編譯程序。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序1.匯編程序 匯編程序即匯編系統(tǒng)(xtng)，功能是把用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序，如下圖所示： Company Logo匯編語(yǔ)言程序（源程序）機(jī)器語(yǔ)言程序（目標(biāo)程序）匯編程序（翻譯）匯編程序的功能 匯編的基本處理步驟： （1）將指令的助記符

15、操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器操作碼 （2）將符號(hào)操作數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地址碼 （3）將操作碼和操作數(shù)構(gòu)造成機(jī)器指令共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序2.解釋程序 解釋程序(chngx)即解釋系統(tǒng)，功能是對(duì)用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序(chngx)進(jìn)行逐句分析，并立即執(zhí)行得到計(jì)算結(jié)果。它不產(chǎn)生目標(biāo)代碼，比編譯程序產(chǎn)生的目標(biāo)代碼程序的執(zhí)行速度慢，但解釋程序編寫(xiě)比較簡(jiǎn)單。 Company Logo高級(jí)語(yǔ)言程序（源程序）計(jì)算結(jié)果解釋程序（翻譯執(zhí)行）解釋程序的功能共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序3.編譯程序 編譯程序即編譯系統(tǒng)，是一種將面向過(guò)程的高級(jí)語(yǔ)言程序翻譯成

16、目標(biāo)程序的語(yǔ)言處理程序。 一個(gè)(y )源程序翻譯成目標(biāo)程序的工作大致分為以下幾個(gè)階段： （1）詞法分析：從左至右逐個(gè)字符對(duì)源程序進(jìn)行掃描，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)的單詞符號(hào)（2）語(yǔ)法分析：以詞法分析程序產(chǎn)生的單詞符號(hào)作為輸入，分析組成每個(gè)句子的單詞符號(hào)串是否符合語(yǔ)法規(guī)則和語(yǔ)義要求Company Logo高級(jí)語(yǔ)言程序（源程序）匯編語(yǔ)言或機(jī)器語(yǔ)言程序（目標(biāo)程序）編譯程序（翻譯）編譯程序的功能共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序 （3）中間代碼生成：中間代碼是將源程序轉(zhuǎn)換而成的一種特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形式，如三元式、四元式等，通常稱這種內(nèi)部表為中間語(yǔ)言。 （4）代碼優(yōu)化：是對(duì)程序進(jìn)行多種等價(jià)變

17、換，使得從變換后的程序出發(fā)，能生成(shn chn)更有效地目標(biāo)代碼，其有效主要是指目標(biāo)代碼運(yùn)行時(shí)間較短以及所占用的存儲(chǔ)空間較小。 （5）目標(biāo)代碼生成：主要考慮兩個(gè)問(wèn)題，一如何使生成的目標(biāo)代碼較短；二如何從分利用計(jì)算機(jī)寄存器，減少訪問(wèn)存儲(chǔ)單元的次數(shù)。Company Logo共六十八頁(yè)3.2程序設(shè)計(jì)(chn x sh j)語(yǔ)言及處理程序七、程序設(shè)計(jì)步驟與軟件生存期 算法是一個(gè)有窮規(guī)則的有序集合，這些規(guī)則確定了解決某一個(gè)問(wèn)題的一個(gè)運(yùn)算序列。算法具有有窮性、確定性、可行性、輸入和輸出五個(gè)特性 規(guī)范的程序設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)階段： 制定計(jì)劃：確定總目標(biāo)，給出功能、性能等方面的要求。需求分析和定義：對(duì)項(xiàng)目做

18、出詳細(xì)的功能分析。軟件設(shè)計(jì) ：概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。程序編碼：編寫(xiě)代碼。軟件測(cè)試：?jiǎn)卧獪y(cè)試、組裝(z zhun)測(cè)試、有效性測(cè)試。運(yùn)行維護(hù)：持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。 Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 操作(cozu) 系統(tǒng)裸機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序用戶程序操作系統(tǒng)軟件=計(jì)算機(jī)程序及其有關(guān)文檔程序算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+程序設(shè)計(jì)方法+語(yǔ)言工具和環(huán)境共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo什么(shn me)是操作系統(tǒng)？我是魔術(shù)師：差好、少多、復(fù)雜容易我是管家：CPU、內(nèi)存、外存、I/O、健壯、安全共六十八頁(yè)3.

19、3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo為什么要學(xué)操作系統(tǒng)(co zu x tn)我不學(xué)OS，也可以編程，為什么要學(xué)？程序怎么運(yùn)行？正確嗎？效率高嗎？功能和技巧是基礎(chǔ)，窺探奧秘共六十八頁(yè)Company Logo計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行至少需要如下(rxi)4 個(gè)因素：程序設(shè)計(jì)語(yǔ) 言、編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、指令集結(jié)構(gòu)（計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)）考研操作系統(tǒng)已是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的部分商業(yè)軟件也只能在操作系統(tǒng)下運(yùn)行操作系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能為什么要學(xué)操作系統(tǒng)(co zu x tn)3.3操作系統(tǒng)共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)一、操作系統(tǒng)概述 操作系統(tǒng)是對(duì)計(jì)

20、算機(jī)系統(tǒng)資源（軟件和硬件資源）進(jìn)行管理和控制，提高計(jì)算機(jī)的利用率，方便用戶(yngh)使用機(jī)器的一個(gè)系統(tǒng)軟件。 操作系統(tǒng)的基本任務(wù)： 管理好計(jì)算機(jī)的全部資源。 有效地組織計(jì)算機(jī)內(nèi)部的工作流程。 建立良好的人機(jī)界面。 Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)二、操作系統(tǒng)的發(fā)展概況 操作系統(tǒng)的發(fā)展隨著硬件的發(fā)展和應(yīng)用(yngyng)而發(fā)展起來(lái)的。操作系統(tǒng)經(jīng)歷了手工操作階段、管理程序和操作系統(tǒng)三個(gè)階段。Company Logo手工操作階段電子管計(jì)算機(jī)；速度慢、存儲(chǔ)量小、計(jì)算在人的直接干預(yù)下進(jìn)行工作；各部件串行工作，一個(gè)程序一旦進(jìn)入計(jì)算機(jī)中，這個(gè)程序就獨(dú)占計(jì)算機(jī)的資源。

21、管理程序階段晶體管計(jì)算機(jī)；楚雄了管理和調(diào)度計(jì)算機(jī)硬件和軟件的程序即管理程序；人通過(guò)在控制臺(tái)打入命令指揮計(jì)算機(jī)工作。操作系統(tǒng)階段集成電路計(jì)算機(jī)；管理程序發(fā)展成為操作系統(tǒng)；引入了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)和分時(shí)系統(tǒng)；共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)三、操作系統(tǒng)的分類 作業(yè)是指用戶程序、處理(chl)的數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序命令的集合。作業(yè)步是指源程序執(zhí)行過(guò)程中的每一個(gè)階段。作業(yè)執(zhí)行過(guò)程是由一系列既有聯(lián)系又相互獨(dú)立的作業(yè)步組成。 按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作方式，即系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境以及用戶和運(yùn)行作業(yè)之間相互作用方式的不同，操作系統(tǒng)分為批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)三大類。Company Logo共六十八頁(yè)3.

22、3操作系統(tǒng)(co zu x tn)1.批處理系統(tǒng) 批處理是指用戶作業(yè)可以成批輸入并處理，即將作業(yè)一批一批地輸入系統(tǒng)并暫存在外存中，組成一個(gè)后備作業(yè)隊(duì)列 每次按一定的調(diào)度原則從后備作業(yè)中挑選一個(gè)或多個(gè)裝入主機(jī)處理，作業(yè)完成后退出主機(jī)，作業(yè)的裝入和退出均由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn) 批處理系統(tǒng)是為了解決人機(jī)之間矛盾而產(chǎn)生的；在批處理系統(tǒng)作業(yè)需要多少資源及執(zhí)行步驟(bzhu)等），交給中，用戶無(wú)法直接干預(yù)運(yùn)行過(guò)程，而是使用“作業(yè)控制語(yǔ)言”寫(xiě)出說(shuō)明書(shū)（指明計(jì)算機(jī)操作員輸入計(jì)算機(jī)中。 Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn) 批處理系統(tǒng)分為單道批處理和多道批處理。 單道批處理系統(tǒng)：由監(jiān)

23、控程序控制，自動(dòng)依次處理一系列任務(wù)，。在計(jì)算機(jī)主存中，一個(gè)程序獨(dú)享計(jì)算機(jī)資源。 多道批處理系統(tǒng)：內(nèi)存同時(shí)存放幾個(gè)正在運(yùn)行的作業(yè)，當(dāng)某一個(gè)作業(yè)因某種原因不能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)就調(diào)度另外一個(gè)作業(yè)執(zhí)行。多道批處理系統(tǒng)是多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)(jsh)和批處理技術(shù)(jsh)的結(jié)合，解決了I/0與CPU的矛盾，提高了CPU的利用率。Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)批處理操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)的吞吐量大，資源利用率高缺點(diǎn)：是用戶

24、在其作業(yè)運(yùn)行期間不能在控制臺(tái)或 終端上請(qǐng)求系統(tǒng)的服務(wù)以直接干預(yù)其作業(yè)的運(yùn)行 過(guò)程，所以不適合做交互性強(qiáng)的工作批處理系統(tǒng)主要配置在較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，由 于這些機(jī)器的硬件(yn jin)設(shè)置齊全，價(jià)格昂貴，希望有 作業(yè)的大吞吐量，以便充分利用系統(tǒng)資源Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)2.分時(shí)系統(tǒng) 分時(shí)操作系統(tǒng) ：將CPU的時(shí)間(shjin)劃分成時(shí)間(shjin)片，輪流接收和處理各個(gè)用戶從終端輸入的命令。在分時(shí)操作系統(tǒng)中把CPU的時(shí)間分成很短的時(shí)間片，在每一個(gè)時(shí)間片內(nèi)，CPU專為一個(gè)用戶工作，時(shí)間一到，無(wú)論工作結(jié)束與否CPU都會(huì)暫停服務(wù)，轉(zhuǎn)而為下一個(gè)用戶工

25、作。Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn) ：多路性：宏觀上，多個(gè)用戶通過(guò)終端同時(shí)工作(gngzu)，共享資源微觀上，各終端作業(yè)輪流在自己的時(shí)間片內(nèi)進(jìn)行處理 交互性：分時(shí)系統(tǒng)中用戶的操作方式是聯(lián)機(jī)方式。 即用戶通過(guò)終端采用人機(jī)會(huì)話的方式直接控制程序 運(yùn)行，所以在程序運(yùn)行中，系統(tǒng)與用戶可以及時(shí)進(jìn) 行廣泛的人機(jī)對(duì)話Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)獨(dú)占性：由于CPU處理的速度大大高于用戶操作 的速度，所以盡管CPU按時(shí)間分片為多個(gè)(du

26、)用戶輪 流服務(wù)，每個(gè)用戶的感覺(jué)仍然認(rèn)為自己好像獨(dú)占 著計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 及時(shí)性：由于時(shí)間片很短，每個(gè)作業(yè)等待運(yùn)行的 時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)，所以系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)用戶的輸入請(qǐng) 求能作出較快的響應(yīng)Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)3.實(shí)時(shí)系統(tǒng)(xtng) 實(shí)時(shí)二字的含義是表示“立即工作”，是指計(jì)算機(jī)對(duì)于外來(lái)信息能夠以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在被控對(duì)象允許的時(shí)間范圍內(nèi)作出快速反應(yīng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有瞬時(shí)響應(yīng)的本領(lǐng)，使它在實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域中備受歡迎。如：工業(yè)自動(dòng)控制導(dǎo)彈發(fā)射控制火車、飛機(jī)票定票系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)、銀行系 統(tǒng)等等Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)

27、(co zu x tn)Company Logo實(shí)時(shí)與分時(shí)操作系統(tǒng)的區(qū)別 ：實(shí)時(shí)系統(tǒng)一般是專用的，其交互能力比較差，只 允許用戶訪問(wèn)數(shù)量有限(yuxin)的專用程序，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí) 間要求極高分時(shí)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的通用性，有很強(qiáng)的交互功 能，響應(yīng)時(shí)間可以稍長(zhǎng)，以不超過(guò)用戶的忍耐范 圍為限共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo注意：總的來(lái)說(shuō)，批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)是 操作系統(tǒng)的三種基本類型而一個(gè)實(shí)用(shyng)的操作系統(tǒng)可以是獨(dú)立的一種系統(tǒng)， 也可以是兩兩結(jié)合或三者兼而有之的通用操作 系統(tǒng)操作系統(tǒng)也有許多新的發(fā)展，例如微機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)

28、等。共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)四、操作系統(tǒng)的主要管理功能從為用戶服務(wù)的角度(jiod)看，操作系統(tǒng)的用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口；從操作系統(tǒng)是管理者的角度(jiod)來(lái)說(shuō)，其職能還必須管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件資源。操作系統(tǒng)的功能：處理機(jī)管理：負(fù)責(zé)CPU管理，分為作業(yè)管理和進(jìn)程管理。存儲(chǔ)器管理：負(fù)責(zé)內(nèi)存管理（內(nèi)存虛擬擴(kuò)充、外存管理）設(shè)備管理:負(fù)責(zé)外部設(shè)備管理。文件管理：負(fù)責(zé)信息資源(軟件資源）管理Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（一）、處理機(jī)管理1.作業(yè)管理 作業(yè)管理的主要任務(wù)時(shí)要解決作業(yè)進(jìn)出系統(tǒng)的問(wèn)題，它的任務(wù)時(shí)建立

29、作業(yè)，使之執(zhí)行，執(zhí)行完成后，使之撤銷。2.進(jìn)程管理 進(jìn)程管理主要功能是負(fù)責(zé)進(jìn)程的建立，撤銷以及(yj)進(jìn)程三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。進(jìn)程是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配、調(diào)度和管理的 最小單位。實(shí)質(zhì)上進(jìn)程是可以和其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的程序段在某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過(guò)程。進(jìn)程包含數(shù)據(jù)和運(yùn)行的程序代碼。 進(jìn)程調(diào)度：確定系統(tǒng)中哪個(gè)作業(yè)中的哪個(gè)進(jìn)程將獲得CPU。共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo事件完成等待某事件發(fā)生時(shí)間片用完進(jìn)程被調(diào)度程序選中就緒狀態(tài)阻塞狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)程狀態(tài)(zhungti)轉(zhuǎn)換圖共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（二）、存儲(chǔ)

30、器管理 存儲(chǔ)管理主要指對(duì)內(nèi)存的管理，其主要任務(wù)(rn wu)是為多道程序的運(yùn)行提供良好環(huán)境 存儲(chǔ)器管理功能： 內(nèi)存空間的分配和回收：使用分配表 邏輯地址到物理地址的變換 內(nèi)存信息共享與保護(hù) 內(nèi)存容量擴(kuò)充 共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)存儲(chǔ)管理為每個(gè)進(jìn)程(jnchng)分配內(nèi)存，同時(shí)應(yīng)保證各進(jìn) 程只能在屬于自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，彼此互不 沖突且不被其他進(jìn)程破壞內(nèi)存擴(kuò)充方法：采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)：對(duì)于一個(gè)作業(yè)，將程序和數(shù)據(jù)的部分內(nèi)容常駐內(nèi)存，其余部分存放在外存中。虛擬內(nèi)存容量取決于主存與外存之和。采用覆蓋技術(shù)：將外存的一部分和內(nèi)存組合在一起，為用戶提供一個(gè)大容量的存儲(chǔ)器。Compan

31、y Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（三）、設(shè)備管理設(shè)備管理實(shí)質(zhì)是對(duì)I/O設(shè)備的管理，其中包括對(duì) 輸入輸出設(shè)備的分配、啟動(dòng)、完成和回收等按照設(shè)備的所屬關(guān)系可以分為：系統(tǒng)設(shè)備和用戶(yngh)設(shè)備從資源分配的角度來(lái)看，設(shè)備可分為獨(dú)享設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備。按照輸入/輸出功能，設(shè)備可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備。按照信息傳遞特性可分為塊設(shè)備、字符設(shè)備。共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)按照存儲(chǔ)特性可分為(fn wi)順序存取設(shè)備和直接存取設(shè)備。設(shè)備管理程序主要任務(wù)和功能：按照用戶的要求控制外部設(shè)備的工作，完成用戶所希望的I/O操作

32、，以減輕用戶編程的負(fù)擔(dān)。按照一定的調(diào)度算法把某個(gè)外部設(shè)備分配給提出請(qǐng)求的進(jìn)程。充分有效地使用這些設(shè)備，提高它們的并行操作程度。Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（四）、文件管理文件管理是對(duì)計(jì)算機(jī)軟件資源的管理其主要功能涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的分配、回收，文 件目錄的結(jié)構(gòu)和管理，實(shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)和檢索等為用戶提供方便靈活的文件操作以及實(shí)現(xiàn)文件的 共享，并提供文件的安全(nqun)、保密等措施共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)文件是指一個(gè)存放在某種介質(zhì)上具有符號(hào)名地一組相關(guān)聯(lián)元素的有序集合。文件內(nèi)容主要是系統(tǒng)程序、用戶程序和程序所

33、需要的數(shù)據(jù)。文件按用途可分為系統(tǒng)文件、庫(kù)文件和用戶文件文件按操作(cozu)性質(zhì)可分為只讀文件、讀寫(xiě)文件和可執(zhí)行文件。文件按信息流可分為輸入文件、輸出文件及輸入/輸出文件。文件按存在的時(shí)間可分為臨時(shí)文件和永久文件。Company Logo共六十八頁(yè)3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn) 在操作系統(tǒng)中，與文件管理有關(guān)的那部分軟件、被管理的所有文件以及管理文件所需要的一些系統(tǒng)數(shù)據(jù)表格的總體稱為文件系統(tǒng)，即文件系統(tǒng)是文件管理模塊、文件和有關(guān)管理文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。 訪問(wèn)文件兩種方式： （1）用戶使用操作系統(tǒng)提供的鍵盤(pán)命令(mng lng)對(duì)文件進(jìn)行操作。 （2）用戶通過(guò)編程對(duì)文件進(jìn)行操作。Comp

34、any Logo共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)程序是用于完成對(duì)大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、組合和檢索任務(wù)的大型軟件。1.數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是用來(lái)表示信息（是有意義的數(shù)據(jù)的內(nèi)容）的物理符號(hào)。數(shù)據(jù)包括數(shù)字、字符、圖形、圖像等。數(shù)據(jù)處理是對(duì)信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工與傳播的一系列活動(dòng)的總和。2.數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是一種(y zhn)數(shù)據(jù)管理技術(shù)，是一個(gè)按一定數(shù)據(jù)模型、組織存儲(chǔ)在一起的、相互關(guān)聯(lián)的且與程序相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)集合。Company Logo共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)由多個(gè)表組成，表由若干記錄組成，一條記錄包含(bohn)多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)點(diǎn)：冗余較少避免不一致性效率高數(shù)據(jù)完整性機(jī)密性共六十八

35、頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)二、數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型用來(lái)描述數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄(jl)代表一個(gè)實(shí)體，實(shí)體之間存在一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多的關(guān)系。數(shù)據(jù)模型決定了數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)體之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ) 。 數(shù)據(jù)模型分類：網(wǎng)狀、層次、關(guān)系和面向?qū)ο竽Ｐ?.層次模型 層次模型利用層次（樹(shù)狀）關(guān)系鏈接數(shù)據(jù)。最頂端數(shù)據(jù)元素稱為父元素，父元素下面有若干個(gè)子元素。 Company Logo共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)圖：層次模型共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)2.網(wǎng)狀模型 網(wǎng)狀模型也將數(shù)據(jù)組織為父子關(guān)系，但子元素可以有多個(gè)父子關(guān)系。學(xué)生(xu sheng)與課程之間關(guān)系可以用網(wǎng)狀模型表示。共六十

36、八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)3.關(guān)系模型(mxng) 關(guān)系模型利用二維表（由記錄和字段構(gòu)成）來(lái)表示數(shù)據(jù)組織關(guān)系。表之間的數(shù)據(jù)通過(guò)公共關(guān)鍵字相關(guān)聯(lián)。共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)4.面向?qū)ο竽Ｐ?面向?qū)ο竽Ｐ褪亲钚碌臄?shù)據(jù)模型，其檢索操作結(jié)果是某些(mu xi)對(duì)象，如文檔。面向?qū)ο竽Ｐ偷臄?shù)據(jù)庫(kù)可以將聲音、視頻、文本和圖形合并到一條數(shù)據(jù)庫(kù)記錄中，因此適合多媒體應(yīng)用。Company Logo共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)(dngti)地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方面多個(gè)用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)軟、硬件資源組成的系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)定義：是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包含： 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS):是一組軟件 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)Company Logo共六十八頁(yè)3.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能：數(shù)據(jù)庫(kù)定義功能：邏輯(lu j)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 定義、保密定義和信息格式定義。數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能：系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。數(shù)據(jù)庫(kù)建立和維護(hù)功能。通信功能。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言：定義數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言：查看、添加、刪除記錄查詢語(yǔ)言：結(jié)構(gòu)化查詢