大學計算機課件第三章 計算機軟件

第三章計算機軟件系統(tǒng)

;13.1概述

內(nèi)容：計算機軟件的定義

計算機軟件的特性

計算機軟件的分類

：13.1.1計算機軟件的定義

目前的主流計算機都是按馮?諾依曼“存儲程序”

的思想設計的。

程序、與程序相關(guān)的數(shù)據(jù)和文檔稱為軟件。

H3.1.1計算機軟件的定義

程序：指示計算機如何去解決問題或完成任務

的一組詳細的、逐步執(zhí)行的語句（或指

令），是軟件的主體。

數(shù)據(jù)：程序運行過程中需要處理的對象和必須

使用的一些參數(shù)。

文檔：與程序開發(fā)、維護及操作有關(guān)的資料。

13.1.2軟件的分類

1、商品軟件、共享軟件和自由軟件

（按照軟件權(quán)益如何處置進行分類）

?商品軟件

?共享軟件

?自由軟件

13」.2軟件的分類（重點）

2、系統(tǒng)軟件和應用軟件（會應用和分辨）

（從應用的角度出發(fā)）：

-系統(tǒng)軟件

-應用軟件

3」.2軟件的分類

(1)系統(tǒng)軟件

有效運行計算機系統(tǒng)、給應用軟件開發(fā)與運

行提供支持或能為用戶管理與使用計算機提供方

便的一類軟件

具有一定的通用性

(2)應用軟件

專門用于解決各種具體應用問題的軟件

:13」2軟件的分類

三◎一

I按開發(fā)方式和適用范圍，應用軟件可再分為:

-通用應用軟件：可在許多行業(yè)和部門共同使用

-定制應用軟件：按不同領(lǐng)域用戶的特定應用要求而

專門設計的

:13」2軟件的分類

通用應用軟件類別和功能（重難點）：

類別功能部分流行的軟件名稱

文字處理文本編輯、文字處理、桌面WPS、Word、Pagemaker>

排版等AcrobatReader

電子表格表格定義、計算和處理等Excel>Lotus123等

圖形、圖像圖像處理、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、OutlookExpress^Mail、

遠程計算、瀏覽等CC-mail>IE

簡報軟件幻燈片、演講報告制「作等Powerpoint>show

partner

媒體播放軟播放各種數(shù)字音頻和視頻文MediaPlayer、Real

件件Player、Winamp

統(tǒng)計軟件統(tǒng)計、匯總、分析等SPSS、SAS、BMDP

13.1.3計算機軟件與硬件的關(guān)系

硬件是軟件運行的基礎(chǔ)

軟件是對硬件功能的擴充和完善

軟件的運行最終都被轉(zhuǎn)換為對硬件設備的操作

13.1.4計算機軟件的特點

不可見性。易復制性

?:?適用性?:?不斷演變性

?:?依附性?:?有限責任

。復雜性?:?脆弱性

。無磨損性

;13.2操作系統(tǒng)

重點：操作系統(tǒng)的作用、啟動

多任務處理方式

文件的基本概念

常用操作系統(tǒng)

難點：虛擬存儲技術(shù)

13.2操作系統(tǒng)

1、操作系統(tǒng)（簡稱OS）定義

?是一些程序模塊的集合，能以盡量有效、合理的方式

組織和管理計算機的軟硬件資源，合理地安排計算機的

工作流程，控制和支持應用程序的運行

?向用戶提供各種服務，使用戶能靈活、方便、有效

地使用計算機，也使整個計算機系統(tǒng)高效率地運行。

13.2.1操作系統(tǒng)的定義和啟動過程

2、操作系統(tǒng)的啟動

加電啟動計算機工作，CPU首先執(zhí)行BIOS中

自檢程序，無異常時CPU將繼續(xù)執(zhí)行BIOS中自舉

程序，它從硬盤中讀出引導程序，把它裝入內(nèi)存。

然后就將控制權(quán)交給引導程序，由引導程序繼續(xù)裝

入OS。

OS裝入成功后，整個計算機就在OS控制下了，

用戶可正常使用計算機了。

：13.2.2操作系統(tǒng)的作用

1、操作系統(tǒng)的作用

?為計算機中運行的程序管理和分配各種軟硬件資源

?為用戶提供友善的人機界面

?為應用程序的開發(fā)和運行提供一個高效率的平臺

操作系統(tǒng)的地位

@V

計算機硬件

1323操作系統(tǒng)的基本類型

按照操作系統(tǒng)功能特征可分為：

A批處理操作系統(tǒng)

?分時操作系統(tǒng)

?實時操作系統(tǒng)

3.2.4操作系統(tǒng)的基本特征和功能

處理機管理：為了提高CPU的利用率，操作系統(tǒng)一

般都支持若干個程序同時運行，這稱為“多任務處理器”

任務指的是裝入內(nèi)存并啟動執(zhí)行的一個應用程序。

Windows操作系統(tǒng)采用的是并發(fā)多任務方式支持

系統(tǒng)中多個任務的執(zhí)行。

“并發(fā)多任務”，指的是不管前臺還是后臺任務，

它們都能分配到CPU的使用權(quán)，因而可以同時運行。

T踴管理

存儲管理：管理內(nèi)存資源的高效、合理使用。

主要內(nèi)容包括內(nèi)存的分配和回收、內(nèi)存的共享和保護、

內(nèi)存自動擴充。

存儲管理采取虛擬存儲技術(shù)

組成：物理內(nèi)存（主板上的RAM）和硬盤上的

虛擬內(nèi)存聯(lián)合組成

頁面大?。?KB

例：頁面調(diào)度算法LRU最近最少使用算法

即選擇最近一段時間內(nèi)很長時間沒有被訪問的頁面予以淘汰。

若M=3時要訪問頁面432143543215

工設備管理（自讀）

=Q-

/緩沖區(qū)管理

/設備分配

/設備驅(qū)動

/設備無關(guān)性

「I文件管理

1、文件的基本概念

文件是一組相關(guān)信息的集合。

用戶（或程序）必須以文件為單位對外存儲器中

的信息進行訪問和操作。

文件中除了它所包含的程序或數(shù)據(jù)之外，為了管

理的需要，還包含了一些關(guān)于該文件的說明信息。

注：為便于區(qū)別，每個文件都有自己的名字（稱為文件

名），用戶（或程序）可以通過文件名來使用文件。

在WINDOWS中，文件名可以長達255個字符。

在WINDOWS中，文件名不能含有下面的字符：

*?“v>

文件的組成

?文件說明信息

存放在該文件的目錄中，其中的文件屬性很重要,

用于將文件標注為系統(tǒng)文件、隱藏文件、存檔

文件和只讀文件。

?文件的具體內(nèi)容

全部保存在磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)中。

Ill

2、文件目錄（文件夾）

WINDOWS中文件目錄也稱為文件夾，它采

用多級層次式結(jié)構(gòu)。

多級文件夾既可以幫助用戶把不同類型和不同

用途的文件分類存儲，又方便了文件的查找，還允

許不同文件夾中的文件使用相同的名字。

使用文件夾最大的優(yōu)點是它為文件的共享和保

護提供了方便。

例：“文件共享”問題

13.2.5常用操作系統(tǒng)介紹

1、Windows操作系統(tǒng)

Windows操作系統(tǒng)是一種在微型計算機

上運行的系統(tǒng)軟件。由（美）微軟公司開發(fā),

最初作為DOS的圖形化擴充而推出的。

單用戶、多任務的圖形用戶界面系統(tǒng)

」3.2.5常用操作系統(tǒng)介紹

?Windows9x的三個產(chǎn)品

-Windows95

-Windows98

-WindowsMe—在Windows98基礎(chǔ)上推出的版本

：I3.2.5常用操作系統(tǒng)介紹

WindowsNT

＞能主動的保護自身免受內(nèi)部異常和外部有意或無

意破壞的影響，并且必須對軟件和硬件的錯誤做

出可預測的響應，具有高性能。

>WindowsNT4.0

WindowsNT5.0

：I3.2.5常用操作系統(tǒng)介紹

Windows2000

在即插即用方面，它支持USB設備，支持功率的調(diào)節(jié)和各

種硬件編程接口等。在實用性、安全性和穩(wěn)定性方面都有所

超越Windows2000有以下幾種不同的版本：

?Windows2000Professional

?Windows2000Server/AdvancedServer

?Windows2000DatacenterServer

WindowsXP

-是第一個既適合家庭用戶，也適合商業(yè)用戶的Windows操作

系統(tǒng)。

13.2.5常用操作系統(tǒng)介紹

2、UNIX操作系統(tǒng)

多用戶交互式分時操作系統(tǒng)

具有結(jié)構(gòu)簡練、功能強大、可移植性好、

網(wǎng)絡通信功能強等特點。

13.2.5常用操作系統(tǒng)介紹

3、Linux操作系統(tǒng)

多用戶、多任務操作系統(tǒng)

系統(tǒng)原代碼公開，集眾多用戶智慧，共享

系統(tǒng)資源的開發(fā)模式

3.3程序設計語言及其處理程序

重點：程序設計語言的分類

常用程序設計語言

程序設計語言的成分

13.3.1程序設計語言分類

程序設計語言按其級別可以劃分為機器

語言、匯編語言和高級語言三大類

J3.3.1程序設計語言分類

三&_

1、機器語言

?機器語言：使用計算機指令系統(tǒng)的程序語言。

?用機器語言編寫的程序，全部都是二進制代碼

形式，可以被計算機直接執(zhí)行。

?機器語言直接依賴機器的指令系統(tǒng)，不同類型

甚至不同型號的計算機，其機器語言是不同的。

?機器語言不易記憶和理解，所編寫的程序也難

于修改和維護。

13.3.1程序設計語言分類

2、匯編語言

＞匯編語言：用助記符來代替機器指令的操作碼和操作數(shù)，

如用ADD表示加法，用SUB表示減法等。

用匯編語言編寫程序與編寫機器語言程序相比，比較

MOVAX383直觀和易記憶，但匯編語言仍然是面向機器指令系統(tǒng)的，

還保留了機器語言的各項缺點。

|例：MOVBX545

ADDBXAX

13.3.1程序設計語言分類

3、高級語言

＞高級語言：在一定程度上與機器無關(guān),是一種接近人們自然

語言（主要是英語）的程序設計語言。

＞特點：易學、易用，易維護，人們可以更有效、更方便地

用它來編制各種用途的計算機程序。

＞高級語言雖然接近自然語言，但和自然語言仍有很大差距。

主要表現(xiàn)在語法規(guī)則極為嚴格O其主要原因是高級語言處

理系統(tǒng)是執(zhí)行程序的計算機，而自然語言的處理系統(tǒng)則是

人。

13.3.2程序語言中的數(shù)據(jù)分和控制成分

程序語言基本成分

?高級語言種類千差萬別，但是其基本成份都可歸

納為四種：

-數(shù)據(jù)成分：描述程序所處理的數(shù)據(jù)對象。

-運算成分：描述程序所包含的運算

-控制成分：用以表達程序中的控制構(gòu)造

-傳輸成分：用以表達程序中的數(shù)據(jù)的傳輸

j3.3.2程序語言中的數(shù)據(jù)分和控制成分

1、數(shù)據(jù)成分

數(shù)據(jù)作為程序操作的對象，具有名稱、類型、作用域等特

征。使用前要對數(shù)據(jù)的這些特征加以說明。

數(shù)據(jù)名稱由用戶通過標識符命名，類型說明數(shù)據(jù)需占用存

儲單元的多少和存放形式，作用域說明數(shù)據(jù)可以使用的范圍。

以c語言為例，其數(shù)據(jù)構(gòu)造方式可分為基本類型和派生類型：

r整型

，算術(shù)類型1單精度

f基本類型＜雙精度

字符類型

枚舉類型

數(shù)據(jù)類型1

［數(shù)組

、派生類型,指針

〔用戶定義類型

:?3.3.2程序語言中的數(shù)據(jù)分和控制成分

2、控制成分

?程序語言中控制成分的作用：提供一種基本框

架，在此基本框架支持下，可以將數(shù)據(jù)和對數(shù)

據(jù)的運算組合成程序。

(1)順序結(jié)構(gòu)

(2)條件選擇結(jié)構(gòu)

(3)重復結(jié)構(gòu)

;13.3.2程序語言中的數(shù)據(jù)分和控制成分

控制成分

順序控制結(jié)構(gòu)條件選擇結(jié)構(gòu)While型重復結(jié)構(gòu)

?3.3.3程序設計語言處理系統(tǒng)

語言處理系統(tǒng)的作用：把用程序語言（包括匯

編語言和高級語言）編寫的程序變換成可在計算機

上執(zhí)行的程序，或進而直接執(zhí)行得到計算結(jié)果。

程序設計語言處理系統(tǒng)包括：

-編譯程序

-解釋程序

-匯編程序

；13.3.4主要程序語言介紹

1、FORTRAN語言

FORTRAN：主要用于數(shù)值計算的面向過程的

程序設計語言。接近數(shù)學公式、簡單易用。

2、BASIC和VB語言

BASIC語言的特點是簡單易學。

VB是基于BASIC基礎(chǔ)上開發(fā)的一種程序設

計語言，是圖形用戶界面。

3.3.4主要程序語言介紹

3、Java語言

?Java語言：一種面向?qū)ο蟮摹⒂糜诰W(wǎng)絡環(huán)境的

程序設計語言。具有一定的平臺獨立性、安全

性和穩(wěn)定性。

3.3.4主要程序語言介紹

4、C語言和C++語言

?著名的UNIX操作系統(tǒng)就是用c語言編寫的。

?C++語言：以c語言為基礎(chǔ)發(fā)展起來的通用程序設計語言。

?C++語言是對C語言的擴充。

?C++語言既有數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο竽芰Γ\行性能高，又

能與C語言相兼容，近年來C++語言迅速流行，成為當前面

向?qū)ο蟪绦蛟O計的主流語言。

;13.4軟件設計基礎(chǔ)

重點：

算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念

難點：

常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

J3.4.1算法

=?-=

I1、什么是算法

?算法就是解決問題的方法與步驟。

?它是問題求解規(guī)則的一種過程描述。

算法的設計一般采用由粗到細，由抽象

到具體的逐步求精的方法。

Ill3.4.1算法

算法的性質(zhì)

?確定性：每一步運算應執(zhí)行何種操作必須是最清楚明確、

無二義性的

?有窮性：一個算法總是在執(zhí)行了有窮步的運算后終止

?能行性：在計算機能力范圍內(nèi)且在有限時間內(nèi)能完成

?輸出：至少產(chǎn)生一個輸出

算法與程序的區(qū)別：

?一個程序不一定滿足有窮性

?程序中的指令必須是機器可執(zhí)行的，而算法中的運算語句

則無此限制

113.4.1算法

2、算法分析

分析一個算法的好壞，除其正確性外，還應

考慮以下因素：

?執(zhí)行算法所要占用的計算機資源

-時間資源

-空間資源

?算法是否容易理解、是否易調(diào)試和測試等

J3.4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

I、什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：主要研究程序設計中計算機所操作的對象以及

它們-之數(shù)間據(jù)的的關(guān)存系儲和結(jié)運構(gòu)算。

-數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)

-在數(shù)據(jù)上定義的運算集合

I?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般包括三個方面的內(nèi)容：

:13.4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)只抽象地反映數(shù)據(jù)的成分及其

約束關(guān)系，而不管其在計算機中的存儲方式。

例：線性表結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)

；13.4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3、數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)

-數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是它的邏輯結(jié)構(gòu)在計算機存儲器上

的實現(xiàn)。

-為全面地反映一個數(shù)據(jù)元素的邏輯結(jié)構(gòu)，它在存儲器中的

映象應包括兩方面的內(nèi)容：

?數(shù)據(jù)元素自身

?數(shù)據(jù)元素之間關(guān)系

-鏈接表是以指針方式表示的“線性表結(jié)構(gòu)”

第1個學生第2個學生第n個學生

]A|學號、姓名..二

學號、姓名……學號、姓名……A

infolinkinfolinkinfolink

學生表的鏈接結(jié)構(gòu)

J3.4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4、數(shù)據(jù)的運算

-對實各質(zhì)種上數(shù)，據(jù)數(shù)邏據(jù)輯的結(jié)運算構(gòu)定有義相在應數(shù)的據(jù)各邏類輯運結(jié)算構(gòu)，每上種，

邏而輯其運結(jié)算構(gòu)的都具有體一實個現(xiàn)運要算在的存集儲合結(jié)，構(gòu)上進行。

-常用的運算有：檢索、插入、刪除、更改、排

序等。

1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序

1習題總結(jié)

1、下列軟件屬于系統(tǒng)軟件的是（）。①金山毒霸、②SQLServer、

③FrontPage、@CoreDraw>⑤編譯器、⑥Linux、⑦銀行會計軟件、

⑧Oracle、⑨Sybase、⑩民航售票軟件

A.①、③、④、⑦、⑩B.②、⑤、⑥、⑧、⑨

C.①、③、⑧、⑨D.①、③、⑥、⑨、⑩

2、計算機完成最基本操作任務的軟件和協(xié)助用戶完成某項特定任務的軟

件分別是（）。

A.系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)軟件B.系統(tǒng)軟件和應用軟件

C.應用軟件和系統(tǒng)軟件D.應用軟件和應用軟件

3、下面關(guān)于虛擬存儲器的說明中正確的是（）。

A.虛擬存儲器是提高計算機運算速度的設備

B.虛擬存儲器由RAM加