計算機的軟件介紹

第4章計算機軟件和多媒體技術(shù)基礎

本章主要介紹計算機軟件和多媒體方面的一些基本常識、基本概念、名詞術(shù)語，當前的常用軟件類型及各類軟件的功能。以及程序設計語言和編程中的基本概念。本章概要4.1軟件的發(fā)展4.2軟件及其分類4.3系統(tǒng)軟件的類型4.4操作系統(tǒng)4.5計算機編程基礎4.6應用軟件4.7多媒體及其軟件簡介4.1軟件的發(fā)展4.1.1自由軟件“自由”是指用戶運行、拷貝、研究、改進軟件的自由。三種層次的自由：（1）研究程序運行機制，并根據(jù)你自己的需要修改它的自由（2）重新分發(fā)拷貝，以使其他人能夠共享軟件的自由（3）改進程序，為使他人受益而散發(fā)它的自由4.1.2商業(yè)軟件含義:軟件商業(yè)化，由專門的公司開發(fā)、銷售和維護，并從中獲利。4.1.3開放源碼軟件開放源碼軟件（open-source）指源代碼可以被公眾使用的軟件，并且此軟件的使用，修改和分發(fā)也不受許可證的限制。開放源碼軟件通常是有版權(quán)（copyright），它的許可證主要是保護源碼的開放狀態(tài)，保護原著者的著作權(quán)，或者軟件開發(fā)的控制等。4.1軟件的發(fā)展4.2軟件及其分類軟件指在計算機硬件設備上運行的程序及相關(guān)的文檔資料和數(shù)據(jù)。程序是指示計算機如何去解決問題或是完成任務的一組詳細的、逐步執(zhí)行的指令的有序集合。數(shù)據(jù)是指人們能夠識別的圖、文、聲像、數(shù)字、符號等在電腦中存儲及處理的信息形式。軟件和硬件具有相互依存和邏輯等價的關(guān)系。硬件是軟件運行的基礎，軟件是硬件功能的擴充。用戶通過使用軟件來達到控制計算機硬件的目的。4.2.1軟件的概念4.2.2軟件的功能管理計算機系統(tǒng)，提高系統(tǒng)資源的利用率，協(xié)調(diào)計算機各組成部件之間的配合與合作。在硬件提供的設施與體系結(jié)構(gòu)的基礎上，不斷擴大計算機的功能，提高計算機去實現(xiàn)和運行各類應用任務的能力。面向用戶服務，向用戶提供盡可能方便、合適的計算機使用界面與工作環(huán)境；為用戶運行各類作業(yè)、完成各種任務提供相應的軟件支持。為軟件開發(fā)人員提供開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境，提供維護、診斷、調(diào)試計算機的工具。4.2.3軟件的分類軟件系統(tǒng)軟件應用軟件系統(tǒng)軟件是為整個計算機系統(tǒng)配置的、不依賴于特定應用領(lǐng)域的通用軟件，用來管理計算機的硬件系統(tǒng)和軟件資源應用軟件是指用于應用領(lǐng)域的各種應用程序及其文檔資料，是各領(lǐng)域為解決各種不同的問題而編寫的軟件。計算機系統(tǒng)的層次硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件用戶應用軟件操作系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)之上的第一層軟件系統(tǒng)，其它系統(tǒng)軟件借助操作系統(tǒng)的功能完成不同的功能（如語言處理程序，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等），應用軟件是利用各種系統(tǒng)軟件開發(fā)的應用系統(tǒng)，用戶則常通過應用軟件操作計算機系統(tǒng)，完成各種實際工作。4.3系統(tǒng)軟件的類型系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)（OS）語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）實用工具及診斷程序4.3.1操作系統(tǒng)（OperatingSystem）操作系統(tǒng)管理和控制計算機所有硬件、軟件資源的程序。地位：“總管家”，其他軟件的基礎。目標：提高資源利用率。4.3.2網(wǎng)絡和通信軟件網(wǎng)絡和通信軟件的作用保證計算機聯(lián)網(wǎng)工作的順利進行，負責網(wǎng)上各類資源的管理與監(jiān)控，以及計算機系統(tǒng)之間、計算機設備之間的通信交往，是計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中必不可少的組成部分。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（NOS）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)通過內(nèi)核程序、傳輸規(guī)程軟件、服務規(guī)程軟件、網(wǎng)絡文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡實用程序和網(wǎng)絡管理及監(jiān)控程序等軟件模塊，保證實施網(wǎng)上資源共享與數(shù)據(jù)通信。常用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)UNIX、NovellNetWare、WindowsNT、WindowsServer的各版本、OS/2及Linux等4.3.3計算機語言及處理程序計算機語言：用戶通過計算機語言編寫程序，指示計算機完成一定的工作！語言處理程序：把用戶的程序轉(zhuǎn)換為計算機能識別的指令的程序；它可分為編譯系統(tǒng)和解釋系統(tǒng)。4.3.4、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）DBMS是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，能夠有效、正確地管理一個單位，企業(yè)，學校，工廠等的業(yè)務數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)安全性。DBS=DB+DBMS+DBADBS：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。DBA：數(shù)據(jù)庫管理員。DBMS是DBS的核心。用戶應用程序DBMSDBDBMS的種類根據(jù)所基于的數(shù)據(jù)模型來分：層次型網(wǎng)狀型關(guān)系型

目前最流行。

普及式：VisualFoxPro、Paradox、Access

完善的大型的：Oracle、DB2、SYBASE、Informix、SQLServer4.4操作系統(tǒng)每臺計算機系統(tǒng)都必然要包含一個或多個操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)是運行在裸機之上的最基本的系統(tǒng)軟件，它是對硬件系統(tǒng)的第一層擴充，其他的軟件都必須在某個操作系統(tǒng)的支持下才能運行；操作系統(tǒng)是一組程序的集合，這組程序以合作運行的方式控制與管理計算機系統(tǒng)中的各類資源（主要包括硬件與軟件資源），控制管理相應的應用程序，合理地組織與安排計算機系統(tǒng)的工作流程，向用戶提供一些操作計算機的命令或編寫程序的軟件接口。

操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)單用戶單任務單用戶多任務多用戶多任務分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能

CPU管理：合理分配和利用CPU；存儲管理：負責對內(nèi)存的分配和擴充等；設備管理：控制外部設備的運行；文件管理：對文件和目錄進行管理；作業(yè)管理：主要是作業(yè)調(diào)度控制等。常見的操作系統(tǒng)DOS(磁盤操作系統(tǒng))Windows系統(tǒng)單機：Windows98;Windowsme;WindowsXP;Windows2000professional服務器：WindowsNT;Windows2000ServerUnixLinuxNetwareWindows系統(tǒng)的多任務調(diào)度1、硬盤上有許多數(shù)據(jù)和程序2、程序執(zhí)時被從硬盤調(diào)入內(nèi)存中,Windows可同時執(zhí)行多個程序,每個程序占據(jù)一塊不同的內(nèi)存區(qū)域3、當應用程序需要更多的內(nèi)存時，CPU就從未用的內(nèi)存中為該應用程序分配需要的內(nèi)存4、如果沒有足夠的內(nèi)存分配，Windows將內(nèi)存中久未被執(zhí)行的代碼拷貝到硬盤上的“虛擬內(nèi)存”中，然后Winows將這塊內(nèi)存分配給應用程序，如果內(nèi)存較小，就會頻繁地發(fā)生內(nèi)存與硬盤之間的數(shù)據(jù)交換，這就是程序運行較慢的原因之一。5、為了同時運行多個程序，Windows將CPU的運行時間分片，每一個時間片運行一個程序。比如，將1秒鐘分為100等份，第一個1/100秒執(zhí)行“打印程序”，第二個1/100秒執(zhí)行“Excel”……4.5計算機編程基礎4.5.1程序設計語言的發(fā)展機器語言——匯編語言——高級語言匯編程序面向過程面向?qū)ο驜asicPascal、CVisualBasicJava、Delphi語言處理程序編譯方式：源程序目標程序可執(zhí)行程序編輯程序匯編程序或編譯程序連接程序解釋方式：解釋一句執(zhí)行一句，無目標程序生成。計算機語言的翻譯翻譯翻譯指的是將計算機高級語程序程序轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的機器指令程序。翻譯有兩種方式：解釋和編譯編譯編譯是將高級語言程序（源程序）轉(zhuǎn)換成與之對應的計算機機器指令程序，稱為目標程序。目標程序經(jīng)過鏈接后，就形成了可執(zhí)行程序。幾種計算機語言程序的對比完成3+9的計算機程序（基于Z80指令系統(tǒng)）取數(shù)指令的操作碼操作數(shù)3的二進制碼加法指令的操作碼操作數(shù)9的二進制碼停機指令的操作碼內(nèi)存中的程序代碼不管是哪種程序設計語言寫的程序，最后都要轉(zhuǎn)換成同樣的機器指令代碼，存于內(nèi)存，才能被CPU執(zhí)行計算機語言的演化第1代：機器語言第2代：匯編語言第3代：高級語言C語言、Basic、COBOL、Fortran、Pascal、SQL第4代：面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言C++、JAVA、J++、PowerBuilder、VB、VC、Delphi面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言（OOP）的基本特征類（class）是面向?qū)ο蟪绦蛟O計用來模擬現(xiàn)實中實際對象的程序單元。同類對象的共有屬性和行為被抽象成一人類，在類中用數(shù)據(jù)表示對象的屬性，用函數(shù)表示對象的行為。抽象（abstract）是指有意忽略問題的某些細節(jié)和與當前目標無關(guān)的方面，以便把問題的本質(zhì)表達得更清楚。封裝（encapsulation）就是將數(shù)據(jù)抽象的外部接口與內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)分離開來，將接口顯示給用戶并允許其訪問，但將接口的實現(xiàn)細節(jié)隱藏起來，不讓用戶知道，也不允許他訪問。繼承（inheritance）所反映的是對象之間的相互關(guān)系，其實質(zhì)是某類對象可以繼承另外一類對象的特征和能力多態(tài)“一個接口，多種形態(tài)”4.5.3計算機程序設計方法1、結(jié)構(gòu)化程序設計思想:自頂向下、逐步細化、模塊化把要完成的復雜任務分解為若干個子任務，再把子任務分解為多個更小的子任務，直到每個子任務都只需要完成某個單一的功能為止，一個小任務稱為一個模塊。各個模塊都可以分別由不同的人編寫和調(diào)試。三大結(jié)構(gòu)：順序、分支和循環(huán)2．面向?qū)ο蟪绦蛟O計思想用計算機求解的都是現(xiàn)實世界中的問題，它們由一些相互聯(lián)系，并且處于不斷運動變化的事物（即對象）組成。每個事物都可以通過兩個方面來刻畫：描述事物狀態(tài)的數(shù)據(jù)和描述事物行為的操作，應該把它們結(jié)合成一個整體，代表一個客觀事物，這個整體就是對象。從客觀世界中抽象出一個個對象，對象之間能夠傳遞消息（一個對象向其他對象發(fā)出的服務請求信息），并通過特定的函數(shù)進行數(shù)據(jù)訪問，禁止以任何未經(jīng)允許的方式修改對象的數(shù)據(jù)，這就是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的基本模式。4.5.3計算機程序設計方法4.5.4軟件工程概述1、軟件工程與軟件危機軟件危機是指軟件開發(fā)和運行維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。即如何開發(fā)軟件，怎樣滿足日益增長的軟件需求，以及如何才能有維護好數(shù)量不斷膨脹的已有軟件。2、軟件工程按工程項目的管理辦法來管理軟件項目開發(fā)的全過程3、生命周期法生命周期是指軟件系統(tǒng)從產(chǎn)生到滅忘的全過程。生命周期分為系統(tǒng)規(guī)則、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實施、運行維護和系統(tǒng)評估五個階段。每個階段都完成相對獨立的任務，完成后會形成相應的文檔資料或工作報告，作為后階段或軟件維護的依據(jù)。各個階段互相連接，前階段的結(jié)束意味著后階段的開始4.5.4軟件工程概述3、軟件開發(fā)模型瀑布模型

快速原型模型

增量模型

螺旋模型

噴泉模型

智能模型

敏捷軟件開發(fā)模型

4.6應用軟件文字處理軟件：WPS、Word電子表格軟件：Excel、Lotus1-2-3圖形圖像軟件：PhotoShop、CorelDraw、3DS網(wǎng)絡通信軟件：IE、FTP、OutLook網(wǎng)頁制作軟件：FrontPage、DreamWaver輔助設計軟件：AutoCAD簡報軟件：PowerPoint4.7多媒體及其軟件簡介4.7.1多媒體的概念指把文本、相片、圖形、圖像、語言、聲音、視頻動畫等多種對象集成在一起的一種技術(shù)。多媒體計算機系統(tǒng)實際上是在普通計算機的基礎上增配一些外圍設備組成的，一個完整的多媒體計算機包括專用的音頻設備（聲卡、音箱、麥克風、錄音機、光驅(qū)或DVD驅(qū)動器甚至音樂鍵盤等等）、視頻設備（如數(shù)碼相機、錄像機等）、圖形設備（如掃描儀、繪圖儀）、打印機等

4.7.2多媒體信息的表示1.數(shù)字音頻聲音是一種模擬信號，可使用一種模擬（即連續(xù)變化的物理信號）波形來代表的，這種波形就是大家熟悉的聲波。要在計算機中存儲或播放聲音必須先把它轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，方法是采樣。聲波的采樣就是在聲音波形上，每間隔相同時間取一個波形值，并用一個數(shù)字來表示采樣頻率人們把每秒鐘采樣的次數(shù)稱為采樣頻率音頻編碼與音質(zhì)的關(guān)系8位聲卡與16位聲卡的區(qū)別波形文件.wav.mod.voc多媒體信息的表示多媒體信息的表示2.數(shù)字視頻視頻采集幀位圖位圖編碼分辨率圖像灰度16位、24位圖真彩色圖形類型圖形軟件MIDI（Musical

Instrument

Digital

Interface），又稱作樂器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂及電子合成樂器的國際標準。它定義了計算機音樂程序、數(shù)字合成器及其它電子設備交換音樂信號的方式，規(guī)定了不同廠家的電子樂器與計算機連接的電纜和硬件及設備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，可以使不同廠家生產(chǎn)的電子音樂合成器互相發(fā)送和接收音樂數(shù)據(jù)。MIDI音樂合成4.7.3多媒體信息壓縮技術(shù)1.JPEGJPEG（JointPhotographicExpertsGroup）標準，是一種靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)。具有較高壓縮比的圖形文件（一張1000KB的BMP文件壓縮成JPEG格式后可能只有20～30KB），在壓縮過程中的失真程度很小。這種有損壓縮在犧牲較少細節(jié)的情況下用典型的4:1到10:1的壓縮比來存檔靜態(tài)圖像2.MPEGMPEG壓縮標準是針對運動圖像而設計的，基本方法是在單位時間內(nèi)采集并保存第一幀信息，然后就只存儲其余幀相對第一幀發(fā)生變化的部分，以達到壓縮的目的。MPEG壓縮標準可實現(xiàn)幀之間的壓縮，其平均壓縮比可達50:1，壓縮率比較高，且又有統(tǒng)一的格式，兼容性好。在多媒體數(shù)據(jù)壓縮標準中，較多采用MPEG系列標準，包括