計算機軟件基礎二概論

計算機軟件根底第一頁，共63頁。軟件系統(tǒng)的組成軟件的概念:

IEEE：軟件是計算機程序、方法、規(guī)那么、相關的文檔以及在計算機上運行它時所必需的數(shù)據(jù)。軟件＝程序＋數(shù)據(jù)＋文檔用戶與計算機硬件之間的橋梁。軟件系統(tǒng)的組成與開展第二頁，共63頁。軟件的分類操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應用軟件語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定制的應用軟件通用應用軟件文字處理軟件電子表格軟件圖形、圖象軟件通信軟件簡報軟件統(tǒng)計軟件常用效勞程序解決各種

實際問題使用和管理計算機支撐軟件第三頁，共63頁。應用軟件硬件操作系統(tǒng)語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)網(wǎng)絡與通信軟件實用程序與工具軟件用戶計算機應用系統(tǒng)的層次構成如圖第四頁，共63頁。軟件系統(tǒng)的開展過程軟件系統(tǒng)的開展大致經(jīng)歷了三個階段：程序設計時代軟件〔程序系統(tǒng)〕時代軟件工程學時代軟件危機定義：軟件開發(fā)和維護過程中遇到的一系列嚴重問題。包括兩方面問題:如何開發(fā)軟件，滿足對軟件的日益增長的需求如何維護數(shù)量不斷膨脹的已有軟件第五頁，共63頁。階段時間描述第一階段上世紀40年代到50年代中期科學與工程計算；使用低級語言編制程序第二階段上世紀50年代到60年代后期第一個高級語言FORTRAN及其翻譯程序出現(xiàn)。產(chǎn)生了操作系統(tǒng)。60年代初期，出現(xiàn)“軟件”術語。60年代中期發(fā)生“軟件危機”第三階段上世紀70年代至今出現(xiàn)了“軟件工程”的概念，用以滿足高質高效編制軟件的需求第六頁，共63頁。軟件系統(tǒng)的開展過程軟件工程(softwareengineering)背景

1968年，北大西洋公約組織的學術會議第一次創(chuàng)造了“軟件工程〞這個詞定義

IEEE：軟件工程是開發(fā)、運行、維護和修復軟件的系統(tǒng)方法。應用實例

紐約時報情報庫系統(tǒng)

空間實驗室的飛行模擬系統(tǒng)第七頁，共63頁。

操作系統(tǒng)

(OperatingSystem，OS)第八頁，共63頁。操作系統(tǒng)的目的和作用操作系統(tǒng)的目的◆方便性 ◆有效性◆可擴大性 ◆開放性操作系統(tǒng)的作用OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者OS用作擴大機器第九頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能

1.處理機管理功能創(chuàng)立和撤消進程〔線程〕對諸進程〔線程〕的運行進展協(xié)調實現(xiàn)進程〔線程〕之間的信息交換按照一定的算法把處理機分配給進程〔線程〕第十頁，共63頁。處理機管理功能

進程：

可以和其它程序并發(fā)執(zhí)行的一次程序執(zhí)行，用于描繪系統(tǒng)中的各種并發(fā)活動。

一個進程可以由零個、一個或多個線程構成根本特征：

動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性、異步性、構造性三種狀態(tài)：運行態(tài)、等待態(tài)、就緒態(tài)第十一頁，共63頁。處理機管理功能1.進程控制作業(yè)(Job)：用戶在一次計算過程中要求計算機系統(tǒng)所做工作的集合。2.進程同步兩種協(xié)調方式：(1)進程互斥方式

(2)進程同步方式1.進程通信直接通信方式

4.調度作業(yè)調度&進程調度

第十二頁，共63頁。處理機管理功能作業(yè)的三種狀態(tài)：后備狀態(tài)——收容執(zhí)行狀態(tài)——運行完成狀態(tài)——完成終止作業(yè)作業(yè)注冊作業(yè)調度進程調度I/O請求中斷I/O完成中斷后備狀態(tài)完成狀態(tài)輸出等待就緒運行執(zhí)行狀態(tài)第十三頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能2.存儲器管理功能主要任務:為多道程序的運行提供良好的環(huán)境方便用戶使用存儲器進步存儲器的利用率從邏輯上擴大內(nèi)存第十四頁，共63頁。存儲器管理功能內(nèi)存分配靜態(tài)或動態(tài)分配方式內(nèi)存分配數(shù)據(jù)構造內(nèi)存分配功能內(nèi)存回收功能內(nèi)存保護設置上界和下界兩個界限存放器第十五頁，共63頁。存儲器管理功能地址映射地址空間——邏輯地址/相對地址內(nèi)存空間——物理地址內(nèi)存擴大虛擬(virtual)存儲技術懇求調入功能轉換功能第十六頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能1.設備管理功能主要任務:完成用戶進程提出的I/O懇求，為用戶進程分配其所需的I/O設備進步CPU和I/O設備的利用率進步I/O速度方便用戶使用I/O設備第十七頁，共63頁。設備管理功能緩沖(buffer)管理單緩沖機制、雙緩沖機制、公用緩沖機制設備分配設備處理虛擬設備

通過假脫機(spooling)技術將原來獨享的設備改造成能為假設干個用戶共享的設備，即把一臺物理設備改造成假設干臺一樣的虛擬設備。如打印機的共享第十八頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能4.文件管理功能主要任務：對用戶文件和系統(tǒng)文件進展管理，以方便用戶使用保證文件的平安性文件存儲空間的管理離散分配方式以盤塊為根本分配單位目錄管理文件的讀/寫管理文件的共享與保護第十九頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能5.用戶接口命令接口聯(lián)機用戶接口脫機用戶接口〔批處理用戶接口〕程序接口圖形接口第二十頁，共63頁。操作系統(tǒng)分類單用戶操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)單道批處理多道批處理實時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)第二十一頁，共63頁。微機上的典型操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)2.Windows操作系統(tǒng)1.UNIX操作系統(tǒng)4.Linux操作系統(tǒng)5.OS/2操作系統(tǒng)第二十二頁，共63頁。微機上的典型操作系統(tǒng)PCDOS&MSDOS〔單用戶操作系統(tǒng)〕UNIX〔多用戶多任務交互式操作系統(tǒng)〕Linux〔多用戶多任務交互式操作系統(tǒng))Windows〔圖形窗口式操作系統(tǒng)〕OS/2〔多任務、圖形用戶界面操作系統(tǒng))Netware〔網(wǎng)絡操作系統(tǒng)〕第二十三頁，共63頁。DOS操作系統(tǒng)DOS是DiskOperationSystem〔磁盤操作系統(tǒng)〕一個基于磁盤管理的操作系統(tǒng)。是命令行形式的，靠輸入命令來進展人機對話，并通過命令的形式把指令傳給計算機，讓計算機實現(xiàn)操作的。常見的DOS有兩種：IBM公司的PC-DOS和微軟公司的MS-DOS。DOS分為核心啟動程序和命令程序兩個部分。24第二十四頁，共63頁。DOS操作系統(tǒng)DOS的核心啟動程序Boot系統(tǒng)引導程序、、和DOS命令分為內(nèi)部命令和外部命令。內(nèi)部命令是一些常用而所占空間不大的命令程序，如dir、cd等，存在于文件中，會在系統(tǒng)啟動時加載到內(nèi)存中，以方便調用。外部命令那么以單獨的可執(zhí)行文件存在，在使用時才被調入內(nèi)存。25第二十五頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)從Windows95開場，Windows均是機器字長32位的單用戶、多任務的操作系統(tǒng)。單用戶：一臺計算機一次只允許一個用戶使用。多任務：允許一個用戶同時運行多個應用程序26第二十六頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)Windows9x特點〔1〕支持圖形用戶界面〔2〕支持“即插即用〞的系統(tǒng)配置方法〔3〕提供通信軟件，使用戶的計算機系統(tǒng)聯(lián)接到Internet上27第二十七頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)WindowsNT〔NewTechnology〕和NT工作站一個網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡中運行WindowsNT的計算機作為效勞器，它存儲著諸多共享資源網(wǎng)絡中除效勞器外，還有供用戶使用的客戶機部分?？蛻魴C可以是一般的PC機，其上可以運行NT客戶機軟件，也可運行Windows95或Windows98。28第二十八頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)WindowsNT〔NewTechnology〕和NT工作站W(wǎng)indowsNT含有內(nèi)置的網(wǎng)絡功能，支持許多通訊協(xié)議，并且具有一個集中的平安系統(tǒng)，以監(jiān)測各種系統(tǒng)資源。與NT操作系統(tǒng)效勞器版本相對應的是NT的工作站標準版，稱為NTWorkstation，它主要運行在點對點環(huán)境中，這個版本可提供多種管理軟件和工具軟件。29第二十九頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)WindowsXP和〔Windows2003〕WindowsXP是基于NT的內(nèi)核，集成了其穩(wěn)定性、平安性及多媒體和網(wǎng)絡功能，使微軟的前臺OS不再采用9X系列的內(nèi)核。Windows.NETserver以XML標準作為信息交換格式，具有無線接入、語言支持的OS新版本、其可靠性、平安性和易操作性方面有了進一步進步。30第三十頁，共63頁。UNIX操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)是〔美〕Bell實驗室開發(fā)的一種通用多用戶交互式分時操作系統(tǒng)。UNIX系統(tǒng)已成為國際上目前使用最廣泛、影響最大的主流操作系統(tǒng)之一。UNIX系統(tǒng)的體系構造可分為兩大部分內(nèi)核部分，負責利用硬件所提供的根本操作，向外層提供全部應用程序所需的效勞；外層應用子系統(tǒng)，包括UNIX系統(tǒng)的命令解釋程序〔shell〕、文本處理程序、郵件通信程序及源代碼控制系統(tǒng)等，用戶可用“系統(tǒng)調用〞對其進展調用。31第三十一頁，共63頁。UNIX操作系統(tǒng)的特色構造簡練。以樹形目錄構造的文件系統(tǒng)為根底，且將各種設備都定義為特殊文件，統(tǒng)一處理。功能強大易移植性好。該系統(tǒng)90%以上的代碼使用C語言編寫的。32第三十二頁，共63頁。UNIX操作系統(tǒng)的特色可伸縮性和互操作性強。可伸縮性是指系統(tǒng)在性能范圍很寬的配置硬件上運行的才能互操作性是指在不同廠家的機器上運行和通信的才能。這兩點是開放系統(tǒng)所應具有的根本特征。UNIX系統(tǒng)可以從筆記本電腦直到巨型計算機上都能運行。包容新技術的才能強。網(wǎng)絡中效勞器安裝的操作系統(tǒng)的首選。網(wǎng)絡通信功能強。著名的TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議是在UNIX上開發(fā)成功的。33第三十三頁，共63頁。Linux操作系統(tǒng)Linux系統(tǒng)是一種“自由軟件〞。它屬于一種GPL〔GeneralPublicLicense〕軟件。其源代碼向世人公開，吸引對該系統(tǒng)感興趣的人們共同工作。34第三十四頁，共63頁。語言及語言處理系統(tǒng)第三十五頁，共63頁。程序設計語言

語言代出現(xiàn)年代語言類別第一代語言1946-1950機器語言第二代語言1950-1960匯編語言第三代語言1960-1980過程化編程語言第四代語言1980-1995非過程化高級語言第五代語言1995應用程序開發(fā)用專家系統(tǒng)注意：語言的開展不是高一代取代低一代，而是多代共存。第三十六頁，共63頁。程序設計語言★機器語言(低級語言)機器指令：

由0，1組成并且能被計算機直接理解執(zhí)行的代碼機器語言：

機器指令的集合，即計算機可以直接接收、理解的語言特點:

直觀性差、編寫效率低、易出錯、可讀性差它是面向機器的第一代語言★計算機唯一能識別的語言是機器語言第三十七頁，共63頁。程序設計語言★匯編語言(低級語言)

——機器語言的符號表示

◆定義：

用助記符、符號地址、標號等符號來編寫程序的語言，也被稱為符號語言。◆特點：

易于理解與記憶、占用存儲空間少、執(zhí)行速度快◆注意：

不能在計算機上直接運行，必須先翻譯成機器語言★它是面向機器的第二代語言第三十八頁，共63頁?！锔呒壋绦蛟O計語言(高級語言)面向過程的第三代語言★語言處理程序用于把人們編制的匯編語言和高級語言源程序轉換為機器可以理解的目的程序★高級語言源程序需經(jīng)解釋或編譯后，轉換為計算機能直接執(zhí)行的目的程序。 例如：FORTRAN、Pascal、BASIC、C面向對象的語言——第四代

例如：C++、Java、Delphi程序設計語言第三十九頁，共63頁。程序設計語言語言語言語言語言和C++語言第四十頁，共63頁。匯編程序(assembler)匯編

將匯編語言程序(源程序)翻譯加工成機器語言程序(目的程序)的過程，由匯編程序完成語言處理系統(tǒng)

源程序目的程序匯編程序匯編語言程序機器語言程序第四十一頁，共63頁。語言處理系統(tǒng)解釋程序(interpreter)

將高級程序設計語言編寫的源程序按動態(tài)的運行順序逐句進展翻譯并執(zhí)行。編譯程序(compiler)

將高級程序設計語言編寫的源程序翻譯成用匯編語言或機器語言表示的目的程序。五個階段：

詞法分析、語法分析、中間代碼生成、

代碼優(yōu)化和目的代碼第四十二頁，共63頁。匯編程序和編譯程序都產(chǎn)生目的程序，但解釋程序不產(chǎn)生目的程序；解釋程序提供人機對話的工作方式，但源程序執(zhí)行速度比較慢；編譯程序對源程序進展編譯產(chǎn)生目的

程序，將來執(zhí)行的速度較快。編譯系統(tǒng)的工作過程：語言處理系統(tǒng)編譯

連接裝配高級語言源程序目的程序模塊可執(zhí)行的目的程序程序庫第四十三頁，共63頁。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

第四十四頁，共63頁。數(shù)據(jù)管理的進展

數(shù)據(jù)管理：

指對數(shù)據(jù)的組織、編目、存儲、檢索、維護等，它是數(shù)據(jù)處理的中心問題。

經(jīng)歷三個階段：人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段第四十五頁，共63頁。數(shù)據(jù)庫的特點數(shù)據(jù)構造化

——數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別數(shù)據(jù)冗余度小數(shù)據(jù)具有獨立性

——即數(shù)據(jù)和應用程序之間不存在依賴關系物理的獨立性邏輯的獨立性加強了對數(shù)據(jù)的保護平安性控制：保密性完好性控制：正確性、有效性、相容性并發(fā)控制故障的發(fā)現(xiàn)與恢復第四十六頁，共63頁。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構成圖應用1應用2應用n數(shù)據(jù)庫(DB)數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

由應用程序、DBMS、DBA和DB構成第四十七頁，共63頁?！顳BMS——是一組軟件的集合，用來定義數(shù)據(jù)庫，幫助和控制用戶為增加、刪除、修改和檢索數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)庫的訪問和使用，提供數(shù)據(jù)獨立性、完好性和平安性的保障，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。三種類型：層次模型：IMS網(wǎng)狀模型：IDMS，IMAG關系模型：FoxBASE，F(xiàn)oxPro，Access，Paradox Oracle、Sybase、Informix等★應用程序必須通過DBMS才能訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第四十八頁，共63頁。通用應用軟件第四十九頁，共63頁。應用軟件

在計算機硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，面向詳細問題和詳細用戶的軟件。

是一些具有一定功能并滿足一定要求的應用程序的組合。軟件包(package)

解決某類典型問題的應用程序組合。

如財務管理軟件包、統(tǒng)計軟件包、

運籌學軟件包等。通用應用軟件

第五十頁，共63頁。類別c功能流行的通用應用軟件名稱文字處理文本編輯、文字處理、桌面排版等WPS、Word、Wordperfect、pageMaker等電子表格表格定義、計算和處理等Excel、Lotus1-2-3等圖形、圖象圖象處理、幾何圖形繪制等AutoCAD、Photoshop等網(wǎng)絡通信電子郵件、網(wǎng)絡文件管理、遠程計算、瀏覽等OutlookExpress、Mail、CC-mail等簡報軟件幻燈片、演講報告制作等PowerPoint、showpartner等統(tǒng)計軟件統(tǒng)計、匯總、分析等SPSS、SAS、BMDP等第五十一頁，共63頁。常用的應用軟件文字處理軟件(WPS、Word)電子表格軟件(Excel、Lotus1-2-1)圖形、圖像軟件(AutoCAD、Photoshop)網(wǎng)絡通信軟件(Outlook、FTP、IE)簡報軟件(PowerPoint)統(tǒng)計軟件(SPSS、SAS)第五十二頁，共63頁。

軟件開發(fā)第五十三頁，共63頁。程序設計開展過程高級語言階段構造程序設計階段程序的正確性程序的三種根本構造：順序、選擇和循環(huán)GOTO語句程序設計方法論由頂向下法：由頂向下、逐步細化自底向上的方法：強調程序設計的模塊化軟件消費管理第五十四頁，共63頁。程序設計開展過程自動程序設計階段軟件工程支撐環(huán)境

CASE(computeraidedsoftwareengineering)程序設計根本方法的進一步改進快速原型法甚高級語言法/非過程化語言軟件可重用法第五十五頁，共63頁。軟件工程的根本概念軟件生命周期〔softwarelifecycle〕定義

一個軟件從定義到開發(fā),使用和維護,直到最終被棄用,需要一個漫長的時期,通常把軟件經(jīng)歷的這個漫長的時期稱為生命周期?？煞譃槎€時期、五個階段二個時期：開發(fā)期、運行期五個階段：分析、設計、編寫、

測試、運行第五十六頁，共63頁。軟件生命周期階段關鍵問題需求分析系統(tǒng)必須做什么?軟件設計概括地說,應該如何解決這個問題

編碼和調試正確的程序模塊軟件測試符合要求的軟件軟件維護