大學計算機-計算思維視角 課件 3.3 軟件與操作系統(tǒng)簡介

軟件與操作系統(tǒng)簡介計算機系統(tǒng)章名：節(jié)名：軟件簡介操作系統(tǒng)簡介12計算機硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)調用,命令,圖標,窗口應用程序及實用程序用戶程序員系統(tǒng)設計者計算機系統(tǒng)層次示意圖

一個計算機系統(tǒng)可以看成是由硬件和軟件按層次結構組成的系統(tǒng)，自底向上各層是：硬件層、操作系統(tǒng)層、語言處理程序層、應用程序層。軟件的定義軟件是一系列按照特定順序組織的計算機數(shù)據(jù)和指令的集合。軟件通常以某種特定的開發(fā)語言作為描述語言，可以認為：軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔軟件的特點軟件是無形的，沒有物理形態(tài)，只能通過運行狀況來了解功能、特性、和質量。軟件滲透了大量的腦力勞動，人的邏輯思維、智能活動和技術水平是軟件產品的關鍵。軟件不會像硬件一樣老化磨損，但存在缺陷維護和技術更新。軟件的開發(fā)和運行必須依賴于特定的計算機系統(tǒng)環(huán)境，對于硬件有依賴性，為了減少依賴，開發(fā)中提出了軟件的可移植性。軟件具有可復用性，軟件開發(fā)出來很容易被復制，從而形成多個副本。軟件的分類按應用范圍劃分，一般來講軟件被劃分為系統(tǒng)軟件、應用軟件和介于這兩者之間的中間件。系統(tǒng)軟件是負責管理計算機系統(tǒng)中各種獨立的硬件，使得它們可以協(xié)調工作。可分為操作系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件，其中操作系統(tǒng)是最基本的軟件。應用軟件是為了某種特定的用途而被開發(fā)的軟件。比如繪圖軟件，文檔編輯處理軟件，視頻播放軟件等中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序，是連接兩個獨立應用程序或獨立系統(tǒng)的軟件。操作系統(tǒng)簡介計算機操作系統(tǒng)是隨著計算機研究和應用的發(fā)展逐步形成并發(fā)展起來的，它是計算機系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)軟件，其它軟件都在操作系統(tǒng)支持下工作。若操作系統(tǒng)遭到破壞，計算機就無法正常工作，甚至根本不能工作。在操作系統(tǒng)上我們可以通過安裝程序來看視頻，聽音樂，玩游戲、瀏覽網(wǎng)頁，還可以彈出移動硬盤和U盤、管理我們硬盤中的文件等等；我們通過操作系統(tǒng)來和計算機交互，系統(tǒng)協(xié)調我們安排給計算機的各種任務。

操作系統(tǒng)位于底層硬件與用戶之間，是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過操作系統(tǒng)的用戶界面，輸入命令。

操作系統(tǒng)則對命令進行解釋，驅動硬件設備，實現(xiàn)用戶要求。以現(xiàn)代標準而言，一個標準PC的操作系統(tǒng)應該提供以下的功能：操作系統(tǒng)的功能1.進程管理不管是常駐程序或者應用程序，都以進程為標準運行單位。進程管理指的是操作系統(tǒng)調整多個進程的功能。現(xiàn)代的操作系統(tǒng)，即使只擁有一個CPU，也可以利用多進程（multitask）功能同時執(zhí)行多個進程。在多內核或多處理器的情況下，所有進程通過許多協(xié)同技術在各處理器或內核上轉換。操作系統(tǒng)的功能2.內存管理操作系統(tǒng)的存儲器管理提供查找可用的記憶空間、配置與釋放記憶空間以及交換存儲器和低速存儲設備的內含物……等功能。此功能又被稱做虛擬內存管理，這大幅增加每個進程可獲得的記憶空間。操作系統(tǒng)的功能3.文件系統(tǒng)所謂的文件系統(tǒng)，通常指管理磁盤數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，可將數(shù)據(jù)以目錄或文件的型式存儲。每個文件系統(tǒng)都有自己的特殊格式與功能。每個文件系統(tǒng)都實現(xiàn)相似的目錄／子目錄架構。操作系統(tǒng)的功能4.網(wǎng)絡通信許多現(xiàn)代的操作系統(tǒng)都具備操作主流網(wǎng)絡通信協(xié)議TCP/IP的能力。也就是說這樣的操作系統(tǒng)可以進入網(wǎng)絡世界，并且與其他系統(tǒng)分享諸如文件、打印機與掃描儀等資源。操作系統(tǒng)的功能5.安全機制大多數(shù)操作系統(tǒng)都含有某種程度的信息安全機制。信息安全機制主要基于兩大理念：一、操作系統(tǒng)提供外界直接或間接訪問數(shù)據(jù)資源的管道。二、操作系統(tǒng)有能力認證資源訪問的請求。允許通過認證的請求并拒絕無法通過的非法請求，并有授權的能力。操作系統(tǒng)的功能6.用戶界面現(xiàn)在絕大部分的操作系統(tǒng)都包含圖形用戶界面（GUI）。許多近代的操作系統(tǒng)已模塊化，將圖形接口的副系統(tǒng)與內核分開。圖形用戶界面與時并進，例如Windows在每次新版本上市時就會將其圖形用戶界面改頭換面，而MacOS的GUI也在MacOSX上市時出現(xiàn)重大轉變。操作系統(tǒng)的功能7.驅動程序驅動程序是針對特定硬件與特定操作系統(tǒng)設計的軟件，通常以操作系統(tǒng)內核模塊、應用軟件包或普通電腦程序的形式在操作系統(tǒng)內核底下運行，以達到通透順暢地與硬件交互的效