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第三章计算机软件 第三章计算机软件 本章介绍了软件的基础知识 软件的分类 软件工程 软件体系结构和常用软件的应用 学完本章 你将能够 软件分类分为系统软件和应用软件 理解软件与硬件的差别 描述计算机操作系统的用途 介绍常用的软件开发过程模型 常握常用软件的使用 3 1软件概述3 2系统软件3 3应用软件3 4软件工程3 5计算机软件的应用 软件与硬件的关系 软件这个词是相对硬件而言的 硬件是看得见摸得到的实体 如CPU 存储器 显示器 键盘等 在计算机工业的早期时代 通常把计算机系统除硬件以外的所有部分称为软件 即软件是指计算机程序以及程序所使用的数据 软件通常分为系统软件与应用软件 系统软件是管理计算机的软件 而应用软件是为解决各种实际问题而设计的软件 由于人机的统一性 二者之间的界限也越来越模糊 3 1计算机软件 软件是指能指挥计算机工作的程序与程序运行时所需要的数据 以及与这些程序和数据相关的文档说明 文字说明和图表资料又称为文档 程序是指示计算机如何完成任务的一组详细的 逐步执行的指令集合 3 1 2软件版权 软件就同书籍一样受版权保护 版权是授予程序的作者或者版权所有者的独占权利的一种合法的保护形式 版权的所有者惟一享有拷贝 发布 出售 更改软件的诸多权利 因而 虽然软件很容易被复制 传播 但有些复制会引起法律问题 盗版现状 有一样东西 没有了它 中国的电脑产业至少倒退个十年 有一样东西冒牌的比正牌的方便买到 有一样东西 卖的人要躲躲藏藏 买的人却理直气壮 是的 这就是盗版 简装版Vista全家福 居然有北京政府版和上海政府专版 盒装果然看起来较象真版 盗版总汇 盗版现状 各种包装Vista的售价 我国在2001年12月20日公布并于2002年1月1日起实施的 计算机软件保护条例 对计算机程序 文档 软件开发者和软件著作权人都做了明确的定义 有关软件版权的法律规定 各国不完全一样 因而在软件使用中涉及这些问题时 要注意法律细节 下图所示为AutoCAD的版权声明 软件通常分为系统软件与应用软件 系统软件是管理计算机的软件 而应用软件是为解决各种实际问题而设计的软件 由于人机的统一性 二者之间的界限也越来越模糊 3 1 3软件与硬件 计算机软件系统 软件分类 3 1 3软件与硬件 系统软件 应用软件通过系统软件使硬件工作 从而得到运行结果系统软件连接应用软件和计算机硬件 它是计算机中基本和必备的软件 主要是协助计算机管理自己的内部资源 执行最基本的操作任务 使计算机硬件有效地起作用系统软件主要包括 操作系统 使用工具 计算机语言翻译系统软件和设备驱动程序等 计算机系统层次结构 软件分类 3 1 5软件兼容性 软件兼容问题是指某一软件能否在你的计算机上正常使用 两种软件兼容问题 计算机系统不能满足软件运行需求 如 有的软件是针对Windows系统开发的 而在Linux系统上可能无法运行 有的软件对机器的内存要求较高 当机器实际内存达不到要求时 软件或者运行慢或者根本就不能运行 有的软件需要有高质量的显卡才能生成高质量的图形 而实际使用的机器可能不满足要求 软件安装时可能会发生版本冲突 如微软的S2002和Office2003 如果在一台机器上同时安装微软的这两种软件 就会发生软件不能正常使用的情况 3 1 6帮助 用户购买的软件一般都带有用户手册 用以介绍软件的使用和可能遇到问题的解决办法 通常这一部分内容被放在光盘或软盘内 也有的公司把这部分内容做成多媒体教程 供用户使用 但这些内容一般都比较简单 仅用于用户熟悉软件的基本功能 软件环境中一般带有 帮助 功能 单击 帮助 用户可以获得软件功能的详细资料 3 2系统软件 3 2 1操作系统3 2 2几种典型的计算机操作系统3 2 3语言处理程序3 2 4实用工具程序 操作系统是最基本 最重要的系统软件 由一组控制计算机系统并对计算机系统进行管理的程序所组成 是用户与计算机硬件系统的接口 并为用户和应用软件提供了访问与控制计算机硬件的桥梁 硬件 操作系统 应用软件之间的层次关系如下图所示 加载操作系统的过程 必须把操作系统安装到计算机后 计算机才可以执行任何读 写或计算操作 计算机通电后 操作系统从硬盘加载到内存 实际上 计算机的ROM中固化了一小部分操作系统指令 这部分指令称为基本输入 输出系统 BIOS 用于启动操作系统的装载过程 先把一部分操作系统从磁盘中读入内存 然后再由读入的这部分操作系统装载所有的操作系统软件 装载操作系统的过程称为自举或引导 计算机系统完成引导后 只有一部分操作系统驻留计算机内存 常驻内存的这部分操作系统有多种不同的称呼 如内核 执行程序 监控程序或管理程序等 它主要包括经常使用的内部命令 没有常驻内存的操作系统软件主要是使用频率不高的命令 这些命令称为外部命令 外部命令在使用时才被装载到内存 通过鞋带把自己举起来 资源管理 操作系统的功能 CPU的管理与控制 内存的分配与管理 外部设备的分配与管理 文件管理 作业的管理与控制 操作系统的功能 用户界面 命令行界面 CUI ms dos图形化用户界面 GUI 按用户界面分类 DOSUNIX Windows 窗口图形界面 命令行界面 操作系统分类 操作系统的功能 运行应用软件 单用户单任务单用户多任务多用户多任务 操作系统按使用方式分类 单用户单任务单用户多任务多用户多任务 DOS Windows UNIX 操作系统分类 用户与计算机及操作系统的关系 3 2 2几种典型的计算机操作系统 1 DOS2 Windows系列操作系统3 Linux 1 DOS DOS DiskOperationSystem 磁盘操作系统 简称DOS 是早期微型计算机最常用的一种操作系统 1980年 IBM推出的IBMPC新机型采用Intel8086CPU 具有160KB的磁盘驱动器和常用输入输出设备 1987年4月 微软推出的MS DOS3 3支持1 44MB的磁盘驱动器和更大容量的硬盘 它的流行确立了MS DOS在个人电脑操作系统的霸主地位 MS DOS的最后一个版本是6 22版 以后的DOS就和Windows相结合了 在今天的大多数计算机上 DOS已被Windows操作系统所取代 DOS的构成 命令处理程序模块 COMMAND COM 文件管理模块 MSDOS SYS 输入 输出管理模块 IO SYS 引导程序 Boot 磁盘文件 核心程序 外部命令 DOS概述 内部命令 Windows是基于图形界面的多任务操作系统 在计算机与用户之间打开了一个窗口 用户通过这个窗口直接管理 使用和控制计算机 WINDOWS概述 2 windows Windows2000 Windows9X ME Windows3 x Windows发展 WindowsXP WINDOWS概述 图形界面统一的窗口和操作方法多任务多窗口先进的内存管理及与DOS的兼容性实现数据共享丰富的应用程序支持即插即用 多媒体与网络技术 Windows特点 WINDOWS概述 3 Linux Linux是与国际上流行的Unix同类的操作系统 但Unix是商品软件 而Linux则为GPL GeneralPublicLicense 共用许可证 简称GPL 保护下开发的自由软件 用户可以免费获得其源代码 Linux由芬兰赫尔辛基大学的一个大学生LinusB Torvolds在1991年首次编写 其标志性的图标是一个可爱的小企鹅 Linux是一种类Unix系统 Linus当时编写它的目的是为了替代一种名叫Minix的操作系统 Linux的应用也十分广泛 如 PS2游戏机 电影 泰坦尼克号 的数字技术合成工作 3 2 3语言处理程序 现有的程序设计语言一般分为机器语言 汇编语言和高级语言三类 机器语言是最低级且依赖硬件的计算机语言 汇编语言是用助记符和地址符号来表示指令的语言 高级语言是一类面向问题的程序设计语言 又称为算法语言 语言处理程序是一类系统软件 用来把汇编语言或高级语言编写的程序汇编 解释和编译成计算机能直接执行的目标程序 语言处理程序主要有 汇编程序 解释程序和编译程序 实用工具软件 实用工具是系统软件的一个子类 用来提供一些让用户控制 分配 使用计算机资源的方法 备份 磁盘格式化 磁盘分区和磁盘整理工作常用的有 磁盘软件 分区魔术师诊断软件 Norton杀毒软件 瑞星 金山压缩软件 Winzip winrar实用工具有些是操作系统自带的 有些是独立的软件或软件包 3 3应用软件 应用软件是为解决各类实际问题而设计的软件 可以认为是最终用户所需要的软件 如数据库应用软件 文字处理软件 计算软件和图形图像处理软件等 计算机软件的大多数都是应用软件 按照其服务对象 应用软件分为 3 3 1通用应用软件3 3 2专用应用软件3 3 3中间件 3 3 1通用应用软件 文字处理 电子表格和数据库管理都属于通用应用软件 它们是为人们完成一些基本任务而设计的 因而又称为基础应用软件 这类软件一般都有一些共同的设计特征 如 窗口 菜单 工具栏 帮助等 目前较为流行的通用应用软件主要有文字处理 WordProcessor 电子表格 Spreadsheet 图形软件 多媒体软件 数据库管理 DataBase 计算机辅助设计与辅助制造 CAD与CAM 计算机通信与网络 Computercommunication NETwork 等 3 3 2专用应用软件 专用应用软件是专门为少数用户设计的 目标单一的应用软件 如用于某实验仪器的数据采集与数据处理的专用软件 某机床设备的自动控制软件 为专门学习某门课程而设计的辅助教学软件等 这类软件一般用户平时接触很少 3 3 3中间件 现在还有一种称为 中间件 的热门软件 从技术上讲 介于系统软件和应用软件之间 它是基于计算机硬件和操作系统之上 支持应用软件开发和运行的系统软件 它能够使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台 为当今的大型分布式应用搭起了一个标准的平台 把大型企业分散的系统和技术组合在一起 实现大型企业应用软件系统的集成 中间件具有标准的程序接口和协议 可以实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用操作 在具体实现上 中间件是一个用API定义的分布式软件管理框架 具有强大的通信能力和良好的可扩展性 3 4软件工程 1软件危机2软件危机产生的原因3软件工程4软件开发过程模型 3 4 1软件危机 软件危机的主要表现有 1 软件需求增长得不到满足 2 软件生产成本高 价格昂贵 3 软件生产进度无法控制 4 软件需求定义不准确 易偏离用户需求 5 软件质量不易保证 6 软件可维护性差 3 4 2软件危机产生的原因 导致软件开发过程中出现问题的原因有很多 主要与软件的特点以及软件的开发和维护方法有关 大体有 程序的复杂程度急剧增加如何保证庞大的开发团体协同开发复杂程度急剧增加的软件当程序员对用户的需求还没有完整的认识时就开始着手编写程序人们最初对软件完成后维护工作的重要性认识不足人们的理论和实践总体还是不足 3 4 3软件工程 面对软件危机的出现 1968年和1969年 北大西洋公约组织成员国软件工作者两次召开会议 NATO会议 讨论摆脱软件危机的办法 并提出软件工程的概念 人们发现 将传统工程的原理 技术和方法应用于软件开发可以起到使软件生产规范化的作用 有利于组织软件生产 提高开发质量 降低成本和控制进度 因此软件工程的比较准确的定义为 以工程化的方式组织软件的开发 IE