50计算机软件课件

第三章计算机软件第三章第一节概述第一节概述一、计算机软件

一个完整的计算机系统应该包括两个基本组成部分：计算机的硬件系统和计算机的软件系统。硬件是组成计算机各种物理设备的总称。软件是在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。一、计算机软件1、程序▲程序程序是指示计算机完成任务的一组指令。程序的特点

☆完成某一确定的信息处理任务

☆使用某种计算机语言描述如何完成该任务

☆存储在计算机中，并在启动运行后起作用计算机的灵活性和通用性表现在：

☆执行不同的程序来完成不同的任务

☆当输入不同的数据时将输出不同的结果程序是为解决某一特定问题而设计的一组计算机指令。1、程序▲数据数据是程序运行过程中需要处理的对象和必须使用的一些参数。▲文档文档是程序开发、维护及操作所涉及的资料。▲数据2、软件程序、以及与程序相关的数据和文档统称为软件。程序是软件的主体，单独的数据或文档一般不认为是软件。

软件产品是软件开发商交付给用户用于特定用途的一整套程序、数据及相关的文档。2、软件几个与软件的版权相关的问题：▲软件是一种知识作品，它受知识产权（版权）法的保护。▲软件版权所有者惟一地享有该软件的复制、发布、修改、署名、出售的诸多权利。▲购买软件之后，用户仅仅得到了使用该软件的权利，并没有获得它的版权。▲计算机软件也受到软件许可证的保护。几个与软件的版权相关的问题：二、计算机软件的特性▲不可见性软件是原理、规则、方法的体现，是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价。▲适用性不是只满足特定应用的需要，而是可以适应一类应用问题的需要。▲依附性依附于一定的环境。这种环境由特定的计算机硬件、网络和其它软件组成。▲复杂性由于对软件的多种特殊要求，因此任何一个商品软件几乎都很复杂。二、计算机软件的特性▲无磨损性只要它所赖以运行的硬件和软件环境不变，它的功能和性能就不会发生变化。▲易复制性可以非常轻而易举地进行软件的无失真复制。▲不断演变性软件需要不断地进行更新升级。▲有限责任软件的运行存在一定的风险。▲脆弱性易受黑客和病毒的攻击。▲无磨损性三、软件的分类1、系统软件和应用软件如果从应用的角度出发，通常将软件大致分为：▲系统软件系统软件是为了有效地运行计算机系统、给应用软件开发与运行提供支持、或者能为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件。其主要特征是：

☆与计算机硬件系统有很强的交互性，能对硬件资源进行统一的控制、调度和管理。

☆有一定的通用性，与具体的应用领域无关。在任何计算机系统的设计中，系统软件是必不可少的。三、软件的分类系统软件包括：☆操作系统负责管理系统的各种资源，提供人机交互接口，控制程序的执行。☆编译程序把高级语言编写的程序翻译成可执行的机器语言程序。☆数据库管理系统是用于建立、使用和维护数据库的系统软件。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。系统软件包括：▲应用软件应用软件是专门用于解决各种不同具体应用问题的软件。应用软件包括：☆通用应用软件☆专用应用软件（定制应用软件）▲中间件**作为应用软件与各种系统软件之间使用的标准化编程接口和协议，起承上启下的作用，使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统，在不同的服务器和工作站上实现相同的应用。▲应用软件2、商品软件、共享软件和自由软件

按软件的权益进行分类可以把软件分为：

▲商品软件用户付费才能得到其使用权，它受版权和软件许可证的保护。

▲共享软件买前免费使用的具有版权的软件。它允许用户试用一段时间，也允许用户进行拷贝和散发，但不可修改后散发。过了试用期还想继续使用，就得交注册费，成为注册用户。2、商品软件、共享软件和自由软件▲自由软件用户可共享自由软件，允许随意复制、修改其源代码，允许销售和自由传播。对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开。▲自由软件第二节操作系统第二节操作系统操作系统的概念

操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统中的一个最为重要的系统软件，它负责管理与控制计算机系统中的各种软、硬件资源，合理地组织计算机工作流程，控制和支持应用程序的运行，并向用户提供各种服务、使用户能灵活、方便、有效地使用计算机，也使整个计算机系统高效率地运行。操作系统的概念一、操作系统概述1、操作系统的作用操作系统有以下三个方面的重要作用：▲为运行程序管理和分配各种软硬件资源☆计算机系统中的所有硬件设备为硬件资源；程序和数据等信息为计算机的软件资源。

☆操作系统承担着资源的调度和分配任务，以避免冲突，保证程序正常有序地运行。

☆操作系统的主要管理功能包括：处理器管理、存储管理、I/O设备管理和文件管理等。一、操作系统概述▲为用户提供友善的人机界面

☆用户界面（用户接口或人机界面）是实现用户与计算机通信的软、硬件部分的总称。☆Windows操作系统向用户提供了图形用户界面，通过多个窗口分别显示正在运行的程序的状态。☆Windows操作系统用图标来表示计算机系统中的文件、程序、设备等对象；借助“菜单”来选择要求系统执行的命令或输入的参数。▲为用户提供友善的人机界面▲为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

☆只有硬件、没有任何软件支持的计算机称为裸机。☆操作系统屏蔽了几乎所有的物理设备的技术细节。以规范、高效的方式向应用程序提供了有力的支持。▲为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

操作系统位于各种软件的最底层，是直接面向计算机硬件的系统软件；用户通过操作系统管理计算机资源；操作系统在用户（或应用程序）与硬件之间提供一个接口。操作系统位于各种软件的最底层，是直接面向计算机硬件的操作系统其它系统软件应用软件计算机硬件各类用户操作系统其它系统软件应用软件计算机硬件各类用户2、操作系统的启动操作系统通常驻留在硬盘存储器上，只有把操作系统装载到内存并启动后，计算机才能执行存取或计算操作。操作系统的启动步骤大致为：▲CPU首先执行ROMBIOS中的自检程序，测试计算机中各部件的工作状态是否正常；▲CPU执行BIOS中的引导装入程序（自举程序），读出系统盘上的主引导记录并装入内存，然后将控制权交给其中的引导程序；▲由引导程序继续装入操作系统；▲操作系统装入成功，整个计算机处于操作系统的控制之下。操作系统的这个启动过程称作为“自举”。2、操作系统的启动RAM硬盘④装入引导程序CPUROMBIOS②执行自举程序③

读

出

主引

导

记

录①加电自检⑤执行引导程序⑥装入操作系统⑦执行操作系统RAM硬盘④装入引导程序CPUROMBIOS②执行自举程3、操作系统的功能操作系统的基本功能包括以下五个方面：▲任务管理主要是对CPU的管理，即对使用CPU的请求作出适当的分配。▲存储管理主要对内存储器的管理，即合理分配内存资源。▲设备管理是指对计算机系统中除CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。3、操作系统的功能▲文件管理文件管理的任务是计算机系统对计算机软件资源的管理。▲作业管理作业管理的任务是为用户使用系统提供一个良好环境，让用户有效地组织自己的工作流程，使整个系统能高效地运行。除此之外，操作系统一般还具有中断处理、错误处理等功能。操作系统的各个功能之间并不是完全独立的，它们之间存在着相互依赖的关系。▲文件管理二、多任务处理与处理器管理为了提高CPU的利用率，操作系统支持若干个程序同时运行，这称为多任务处理。▲任务是指装入内存并启动执行的一个应用程序。通常一个任务对应屏幕上的一个窗口。▲前台任务和后台任务当计算机执行多个任务时，屏幕上只有一个窗口是活动的（活动窗口），它所对应的任务即为前台任务，其它的窗口均为非活动窗口，所对应的任务即为后台任务。活动窗口通常位于其它窗口的前面，标题栏的颜色与非活动窗口颜色深浅不同。二、多任务处理与处理器管理▲并发多任务Windows操作系统采用并发多任务方式，即：不管是前台任务还是后台任务，它们都能分配到CPU的使用权，因而可以同时运行。

☆从宏观上看，这些任务是在“同时”执行；

☆从微观上看，任何时刻只有一个任务在执行，即这些程序是由CPU轮流执行的。用户可以借助于Windows的任务管理器查看系统中正在执行的任务及其状态，以及CPU的使用率等信息。▲并发多任务▲任务调度为了支持多任务处理，操作系统中有一个处理器调度程序。操作系统对任务的调度通常采用“分时”的方式。分时的基本思想：是将CPU的工作时间划分成时间片轮转的策略，即每个任务都能轮流得到一个时间片的CPU时间，只要时间片结束，不管多重要的任务或其执行到什么地步，都将被强行暂时终止，直到重新轮转到时间片。不同程序的重要性不完全一样，它们获得CPU使用权的优先级也不一样。▲任务调度三、存储管理存储管理的主要内容包括：内存的分配和回收、内存的共享和保护、内存自动扩充等。操作系统一般采用虚拟存储技术（虚拟内存技术）进行存储管理。三、存储管理▲虚拟存储技术的基本思想

☆虚拟存储器由计算机中的物理内存和硬盘上的虚拟内存（“交换文件”）组成，用户在一个假想的容量极大的虚拟存储器中编程和运行程序；

☆程序和数据被划分成若干个“页面”（每个页面的大小固定为4KB）；

☆在启动一个任务时，只将当前要执行部分的程序和数据页面装入内存中，其余的页面放在虚拟内存中；

☆程序执行过程中，操作系统通过在物理内存和虚拟内存之间来回自动交换程序和数据页面，达到扩大可用内存的目的。▲虚拟存储技术的基本思想页面1页面2页面3页面4……逻辑

地址

映射

成为

物理

地址物理内存已满，换出一页从虚拟内存读一页页面不在物理内存直接访问物理内存硬盘中的虚拟内存（交换文件）页面1页面2页面3页面4……逻辑

地址

映射

成为

物理

地☆假设计算机运行“迅雷”和“IE浏览器”这两个软件时，已全部占用计算机的的物理内存

；☆此时启动QQ，如果没有虚拟内存技术，根本不能启动QQ

；☆有了虚拟内存技术，系统将会释放一部分物理内存给QQ，假设释放的是迅雷所占用的物理内存，那么迅雷所占用的物理内存信息将会保存到硬盘上的pagefile.sys交换文件中；☆当再运行迅雷的时候，系统会从交换文件中查找相应的迅雷信息，同时把这些信息重新载入到物理内存里面，并把QQ的信息释放到交换文件。这样一个循环交换过程就是虚拟内存技术，一句话，虚拟内存就是用如硬盘等不是内存的介质来存储内存的信息。☆假设计算机运行“迅雷”和“IE浏览器”这两个软件时，已全部▲虚拟内存的调度原则LRU算法（最近最少使用）▲虚拟内存达到的效果

☆程序开发时不用考虑物理内存大小的限制

☆可以同时启动多个程序运行，其数目不受内存容量的限制，也不必担心程序间的冲突▲虚拟内存的交换文件名

☆Windows98Win386.swp（安装文件夹下）

☆WindowsXPpagefile.sys（系统盘根目录下）▲虚拟内存的查看与设置

☆在系统工具中的“系统信息”中查看

☆在控制面板中的“系统”中设置▲虚拟内存的调度原则四、文件管理1、文件的基本概念▲

文件是一组相关信息的集合计算机中的程序、数据、文档均以文件的形式存储于存储器；用户以文件为单位对外存储器中的信息进行访问。▲

每个文件都有其文件名，用户通过文件名使用文件在Windows中文件名可长达255个字符。四、文件管理▲

文件包括文件内容和文件的说明信息

☆文件内容即所包含的程序或数据；文件内容存储于磁盘的数据区。

☆文件说明信息包括文件名、文件大小、文件时间（创建、修改、最近访问时间）、文件创建者、文件的属性等。文件说明信息存放于文件的目录中。▲

文件的属性

☆只读文件 ☆隐藏文件

☆存档文件 ☆系统文件Windows操作系统允许一个文件兼有多种属性。▲文件包括文件内容和文件的说明信息2、文件目录（文件夹）

计算机对文件的管理采用多级层次式结构（树形目录结构）。▲每一个磁盘即是一个根目录（根文件夹）▲文件夹下可包含多个文件及下一级的子文件夹▲文件夹中的文件或文件夹名不能相同，不同文件夹下的文件名可以相同▲文件夹也有其说明信息2、文件目录（文件夹）多级文件夹结构为文件的存储、查找、共享和保护提供了方便。

☆共享文件夹该文件夹下的所有文件可被网络上的其他用户共享（可以规定其他用户的访问权限）。

☆非共享文件夹该文件夹下的所有文件只能由用户本人使用。多级文件夹结构为文件的存储、查找、共享和保护提供了方3、文件管理操作系统的文件管理主要是对外存储器中的存储空间的管理，是由文件管理程序完成。其基本功能包括：▲创建文件即为创建或保存的文件分配存储空间。▲删除文件回收被删除的文件所占用的空间。▲读取和保存文件将外存储器中指定的文件读到内存或将内存中的程序或数据存储到外存储器的指定位置。Windows操作系统对文件的管理是通过文件分配表和文件目录表进行的。3、文件管理五、设备管理**设备管理是指对计算机系统中各种输入输出设备进行的管理，处理用户（或应用程序）的I/O请求，方便、有效、安全地完成输入/输出操作。设备管理的基本任务是：解决I/O设备与CPU性能的不匹配的反差，并尽可能不降低处理器的性能。为提高设备的使用效率和整个系统的运行速度，通常采用中断技术、通道技术、虚拟设备技术和缓冲技术。五、设备管理**六、作业管理**作业管理的任务是为用户使用系统提供一个良好环境，让用户有效地组织自己的工作流程，使整个系统能高效地运行。操作系统的各个功能之间并不是完全独立的，它们之间存在着相互信赖的关系。六、作业管理**七、常用操作系统1、操作系统的类型▲批处理系统提高系统资源的利用率，增大作业吞吐量，实现作业流程的自动化。▲分时处理系统分时处理系统的主要目标是对用户响应的及时性。▲实时系统操作系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在规定的时间范围内完成对该事件的处理。实时系统可分为实时控制系统和实时信息处理系统。七、常用操作系统▲个人计算机操作系统一种联机交互的单用户多任务处理的操作系统。▲网络操作系统网络操作系统一般包括两部分：服务器部分和客户机部分，是一种多用户多任务处理的操作系统。▲嵌入式操作系统用于嵌入式计算机，是一种快速、高效、具有实时处理功能、代码紧凑的操作系统。▲个人计算机操作系统2、PC机和服务器的常用操作系统▲Windows操作系统

☆Windows9x（Windows95、Windows98、Windows98SE和WindowsME）

☆WindowsNT

☆Windows2000

☆WindowsXP（家庭版、专业版等）

☆WindowsServer2003

☆WindowsVista2、PC机和服务器的常用操作系统▲UNIX操作系统通用型、多用户交互式分时操作系统。▲Linux操作系统是一种自由软件，其源代码向世人公开，吸引对该系统感兴趣的人们共同工作。其优势反映在网络服务器方面。▲OS/2操作系统是一个多任务、图形用户界面的操作系统。具有较强的多媒体功能。▲UNIX操作系统第三节程序设计语言及语言处理程序第三节一、程序设计语言分类1、机器语言

▲是使用计算机指令系统的程序语言。▲机器语言采用二进制代码形式，可以被计算机直接执行。

▲不同型号的计算机，其机器语言是不相同的，因而机器语言是一种面向机器的程序设计语言。

▲机器语言不易记忆和理解，难于修改和维护。机器语言B87F01BB210203D8B81F042BC3一、程序设计语言分类机器语言2、汇编语言

▲用助记词来代替机器指令的操作码和操作数，使它的每条指令都有明显的符号标识。

▲与机器语言相比，较直观和易记忆。▲汇编语言仍是面向机器指令系统的，不同的机器有不同的汇编语言。汇编语言MOVAX383MOVBX545ADDBXAXMOVAX1055SUBAXBX2、汇编语言汇编语言3、高级语言

▲一种接近于人们的自然语言的程序设计语言。可对具体算法进行描述（算法语言）。

▲高级语言具有通用性，在一定程度上与机器无关。▲高级语言易学、易用、易维护。

▲高级语言有极严格的语法规则。高级语言s=1055-(383+545)3、高级语言高级语言三、程序设计语言处理系统语言处理系统的作用是把用汇编或高级语言编写的源程序变换成可在计算机上执行的程序，或进而直接执行得到最终的计算结果。语言处理系统包含一个翻译程序，其作用是：把一种语言的程序（源程序）翻译成等价的另一种语言的程序（目标程序）。三、程序设计语言处理系统按不同的翻译处理方法，可把翻译程序分为：▲汇编程序从汇编语言到机器语言的翻译程序，其翻译过程称汇编，其逆过程称反汇编。▲解释程序按源程序中语句的执行顺序，逐条翻译并立即执行相应功能的处理程序。解释程序不形成目标程序。 ▲编译程序从高级语言到机器语言的翻译程序，称编译程序。按不同的翻译处理方法，可把翻译程序分为：1、解释程序解释程序对源程序中语句的执行顺序，逐句扫描、翻译，且翻译一句执行一句，不形成目标程序。▲优点：实现算法简单，且易于在解释过程中灵活方便地插入所需要的修改和调试措施。▲缺点：运行效率低。1、解释程序2、编译程序编译程序对源程序中语句扫描、翻译，最终形成一个可在计算机上执行的目标程序。▲缺点：实现算法复杂。▲优点：可一次性地产生高效运行的目标程序，并把它保存后可多次执行。适合规模大、结构复杂、运行时间长的大型应用程序。2、编译程序高级语言源程序解释程序执行结果解释高级语言源程序编译程序目标程序连接装配编译可执行程序高级语言解释程序执行结果解释高级语言编译程序目标程序连接装配四、常用程序设计语言▲FORTRAN语言▲BASIC和VB语言▲Java语言▲C语言、C++和C#四、常用程序设计语言第四节计算机软件理论基础和算法第四节一、算法与数据结构1、算法要使计算机完成某一问题的解题任务，首先必须针对这一问题设计一个解题的步骤，然后再根据所设计的解题步骤编写程序。这里所说的解题步骤即为算法。在算法中精确定义了一系列的规则，这些规则指定了相应的操作顺序，并在有限的步骤内得到所求问题的解答。因此，算法是问题求解的规则的一种过程描述；而程序则是用程序语言对解题对象和解题步骤进行的一种描述。一、算法与数据结构算法的设计一般采用由粗到细、由抽象到具体的逐步求精的方法。即：▲首先给出解题的粗略的思路；▲然后对此思路进行细化，设计具体的做法；▲最终得到求解的精确算法。一个问题的算法可以不是惟一的，且同一个问题往往有多个不同的算法。算法的设计一般采用由粗到细、由抽象到具体的逐步求精的尽管算法是千变万化的，但算法都必须满足下列基本性质：▲算法中的每一步运算必须有确切的定义，无二义性（确定性）▲一个算法在执行了有穷步的运算之后，将终止（有穷性）▲算法中的运算都是可执行的，即在计算机的能力范围之内，且在有限时间内完成（能行性）▲算法要有0个以上的输入，即要对算法给出初始量（输入）▲算法至少要产生一个输出（输出）尽管算法是千变万化的，但算法都必须满足下列基本性质：评价一个算法的好坏，除了该算法必须正确之外，还应考虑以下因素：▲算法运行所耗费的时间要少▲算法实现时所占用的存储空间要小▲算法容易理解、容易调试和容易测试实际的算法设计不可能做到十全十美，因以上几条在实现时往往会相矛盾的。因此，应该针对不同的实际情况，作出不同的选择。评价一个算法的好坏，除了该算法必须正确之外，还应考虑2、数据结构问题：在图书馆借阅图书时需要查阅目录卡。图书目录卡可以按书名，或按作者名，或按分类号等编排。如何利用计算机来存放这些目录卡？最简单的方法是建立一张表，每本书的信息在表上占一行，表中的各列分别是：书名、作者名、出版社、分类号、……。书名作者名出版社……信息技术教程张福炎南京大学出版社信息技术实验指导张明南京大学出版社多媒体技术钟玉琢清华大学出版社………………2、数据结构最简单的方法是建立一张表，每本书的信息在此时计算机操作的对象（数据元素）便是表项，它们之间的关系是顺序排列的，计算机对数据的操作是按某个特定的要求（如给定书名）进行查询，找到表中满足要求的一行信息。由此，从计算机管理图书目录的问题抽象出来的数学模型即是包含图书目录的表和对表进行查找运算。此时计算机操作的对象（数据元素）便是表项，它们之间的计算机在处理上述问题时，其数学模型已不再是数值方程，而是诸如表、树和图等非数值性的数据对象及其运算。简单地说，数据结构就是一门研究非数值性程序设计中计算机操作的对象以及它们之间的关系和运算等的学科。

具体地说，研究数据结构一般包括三个方面的内容：数据的逻辑结构、数据的存储结构以及在这些数据上定义的运算的集合。计算机在处理上述问题时，其数学模型已不再是数值方程，◆数据的逻辑结构数据的逻辑结构是数据间关系的描述，它只抽象地反映数据元素间的逻辑关系，而不管其在计算机中的存储方式。例：●在以“图书”为数据元素的图书目录表的数据结构中，每一本图书的信息占表中的一行，各图书在表中按顺序排列。这种数据结构就是一种线性表结构。◆数据的逻辑结构●在以“部门”为数据元素的学校部门设置表的数据结构中，各个部门之间存在层次性关系。其最高层为“学校”（称之为“根”），其下为校属各部门，各部门可能有若干个下属部门，除根以外的每个部门均有其惟一的上属部门（“双亲”）。这种数据结构称为树。数据的逻辑结构还有：栈、队列、二叉树、图等。●在以“部门”为数据元素的学校部门设置表的数据结构中，◆数据的存储结构数据的存储结构实质上是数据的逻辑结构在计算机上存储器上的具体实现。它可以分为顺序存储结构和非顺序存储结构两类。●顺序存储结构是用一组地址连续的存储单元依次存储数据元素。A1A2A3An……采用顺序存储结构时，如果要对元素进行插入、删除等操作时，则需要对大量的元素进行移动操作；为长度变化较大的表预先分配空间时，必须按最大空间分配，且表的容量难以扩充。◆数据的存储结构A1A2A3An……采用顺序存储结●链接表结构是一种非顺序结构。它是以指针的方式表示逻辑结构的。在链接表结构中，每个数据元素需存储两部分信息：一部分是元素本身的信息（数据域）；另一部分则是该元素的直接后继元素的存储位置（指针域），它在链接表中为一个指针。最后一个元素该部分的值是∧（空指针，表示为最后一个元素）。infolinkinfolinkinfo∧……第1个元素第2个元素第n个元素●链接表结构是一种非顺序结构。它是以指针的方式表示逻辑◆数据运算对各种数据逻辑结构有相应的各类运算，每种逻辑结构都有一个运算的集合，常用的运算有检索、插入、删除、更新、排序等。数据的运算定义在数据逻辑结构上，而其运算的具体实现要在存储结构上进行。◆数据运算计算机和算法与数据结构是密切相关的，每一个算法无不依赖于具体的数据结构，数据结构直接影响算法的选择和效率（例如查阅图书目录时，目录表中图书的排列方法将直接影响到查询的方式与速度）。著名计算机科学家尼·沃思（N.Wirth）曾提出过一个著名的公式：数据结构＋算法＝程序计算机和算法与数据结构是密切相关的，每一个算法无不依50计算机软件课件所谓中断是指在计算机执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时停止当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序。待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。所谓中断是指在计算机执行期间，系统内发生任何非寻语言处理系统还包括：☆正文编辑程序用于建立和修改源程序文件。☆连接编辑程序将多个分别编译或汇编过和目标程序和库文件进行组合。☆装入程序将目标程序装入内存并启动执行。语言处理系统还包括：▲簇

☆簇是操作系统为文件分配存储空间的最小单位。

☆簇的大小与磁盘容量有关。

☆磁盘上的每一个簇都有一个顺序的编号（簇号），由簇号可计算出它在磁盘上的实际物理扇区位置。▲簇▲文件分配表（FAT）**

☆用于记载磁盘上数据区中簇的分配情况。

☆簇有三种状态信息：已使用簇、空闲簇、坏簇。

☆文件分配表中的簇链：每个簇的状态值是存储该文件的下一簇的簇号，最后一个簇为-1。▲文件目录表（FDT）

☆用于记录磁盘根目录下每个文件（包括文件夹）的说明信息以及存储该文件的首簇号。▲给文件分配的存储空间，在FAT表中表示成为一个“簇链”。▲文件分配表（FAT）**01234567891011121314151617181920212223242526272829文件名起始

簇号FILE…………9012…910…16…25…1016251-1FDTFAT012345678910111213141516171819▲文件管理程序

☆FAT12文件管理程序（软盘）

☆FAT16文件管理程序（2GB以内硬盘）☆FAT32文件管理程序12、16、32指的是FAT表中每一个簇号的二进位位数。位数越大，可支持的磁盘容量也就越大。▲文件管理程序经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写ThankYou在别人的演说中思考，在自己的故事里成长ThinkingInOtherPeople‘SSpeeches，GrowingUpInYourOwnStory讲师：XXXXXXXX年XX月XX日ThankYou第三章计算机软件第三章第一节概述第一节概述一、计算机软件

一个完整的计算机系统应该包括两个基本组成部分：计算机的硬件系统和计算机的软件系统。硬件是组成计算机各种物理设备的总称。软件是在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。一、计算机软件1、程序▲程序程序是指示计算机完成任务的一组指令。程序的特点

☆完成某一确定的信息处理任务

☆使用某种计算机语言描述如何完成该任务

☆存储在计算机中，并在启动运行后起作用计算机的灵活性和通用性表现在：

☆执行不同的程序来完成不同的任务

☆当输入不同的数据时将输出不同的结果程序是为解决某一特定问题而设计的一组计算机指令。1、程序▲数据数据是程序运行过程中需要处理的对象和必须使用的一些参数。▲文档文档是程序开发、维护及操作所涉及的资料。▲数据2、软件程序、以及与程序相关的数据和文档统称为软件。程序是软件的主体，单独的数据或文档一般不认为是软件。

软件产品是软件开发商交付给用户用于特定用途的一整套程序、数据及相关的文档。2、软件几个与软件的版权相关的问题：▲软件是一种知识作品，它受知识产权（版权）法的保护。▲软件版权所有者惟一地享有该软件的复制、发布、修改、署名、出售的诸多权利。▲购买软件之后，用户仅仅得到了使用该软件的权利，并没有获得它的版权。▲计算机软件也受到软件许可证的保护。几个与软件的版权相关的问题：二、计算机软件的特性▲不可见性软件是原理、规则、方法的体现，是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价。▲适用性不是只满足特定应用的需要，而是可以适应一类应用问题的需要。▲依附性依附于一定的环境。这种环境由特定的计算机硬件、网络和其它软件组成。▲复杂性由于对软件的多种特殊要求，因此任何一个商品软件几乎都很复杂。二、计算机软件的特性▲无磨损性只要它所赖以运行的硬件和软件环境不变，它的功能和性能就不会发生变化。▲易复制性可以非常轻而易举地进行软件的无失真复制。▲不断演变性软件需要不断地进行更新升级。▲有限责任软件的运行存在一定的风险。▲脆弱性易受黑客和病毒的攻击。▲无磨损性三、软件的分类1、系统软件和应用软件如果从应用的角度出发，通常将软件大致分为：▲系统软件系统软件是为了有效地运行计算机系统、给应用软件开发与运行提供支持、或者能为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件。其主要特征是：

☆与计算机硬件系统有很强的交互性，能对硬件资源进行统一的控制、调度和管理。

☆有一定的通用性，与具体的应用领域无关。在任何计算机系统的设计中，系统软件是必不可少的。三、软件的分类系统软件包括：☆操作系统负责管理系统的各种资源，提供人机交互接口，控制程序的执行。☆编译程序把高级语言编写的程序翻译成可执行的机器语言程序。☆数据库管理系统是用于建立、使用和维护数据库的系统软件。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。系统软件包括：▲应用软件应用软件是专门用于解决各种不同具体应用问题的软件。应用软件包括：☆通用应用软件☆专用应用软件（定制应用软件）▲中间件**作为应用软件与各种系统软件之间使用的标准化编程接口和协议，起承上启下的作用，使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统，在不同的服务器和工作站上实现相同的应用。▲应用软件2、商品软件、共享软件和自由软件

按软件的权益进行分类可以把软件分为：

▲商品软件用户付费才能得到其使用权，它受版权和软件许可证的保护。

▲共享软件买前免费使用的具有版权的软件。它允许用户试用一段时间，也允许用户进行拷贝和散发，但不可修改后散发。过了试用期还想继续使用，就得交注册费，成为注册用户。2、商品软件、共享软件和自由软件▲自由软件用户可共享自由软件，允许随意复制、修改其源代码，允许销售和自由传播。对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开。▲自由软件第二节操作系统第二节操作系统操作系统的概念

操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统中的一个最为重要的系统软件，它负责管理与控制计算机系统中的各种软、硬件资源，合理地组织计算机工作流程，控制和支持应用程序的运行，并向用户提供各种服务、使用户能灵活、方便、有效地使用计算机，也使整个计算机系统高效率地运行。操作系统的概念一、操作系统概述1、操作系统的作用操作系统有以下三个方面的重要作用：▲为运行程序管理和分配各种软硬件资源☆计算机系统中的所有硬件设备为硬件资源；程序和数据等信息为计算机的软件资源。

☆操作系统承担着资源的调度和分配任务，以避免冲突，保证程序正常有序地运行。

☆操作系统的主要管理功能包括：处理器管理、存储管理、I/O设备管理和文件管理等。一、操作系统概述▲为用户提供友善的人机界面

☆用户界面（用户接口或人机界面）是实现用户与计算机通信的软、硬件部分的总称。☆Windows操作系统向用户提供了图形用户界面，通过多个窗口分别显示正在运行的程序的状态。☆Windows操作系统用图标来表示计算机系统中的文件、程序、设备等对象；借助“菜单”来选择要求系统执行的命令或输入的参数。▲为用户提供友善的人机界面▲为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

☆只有硬件、没有任何软件支持的计算机称为裸机。☆操作系统屏蔽了几乎所有的物理设备的技术细节。以规范、高效的方式向应用程序提供了有力的支持。▲为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

操作系统位于各种软件的最底层，是直接面向计算机硬件的系统软件；用户通过操作系统管理计算机资源；操作系统在用户（或应用程序）与硬件之间提供一个接口。操作系统位于各种软件的最底层，是直接面向计算机硬件的操作系统其它系统软件应用软件计算机硬件各类用户操作系统其它系统软件应用软件计算机硬件各类用户2、操作系统的启动操作系统通常驻留在硬盘存储器上，只有把操作系统装载到内存并启动后，计算机才能执行存取或计算操作。操作系统的启动步骤大致为：▲CPU首先执行ROMBIOS中的自检程序，测试计算机中各部件的工作状态是否正常；▲CPU执行BIOS中的引导装入程序（自举程序），读出系统盘上的主引导记录并装入内存，然后将控制权交给其中的引导程序；▲由引导程序继续装入操作系统；▲操作系统装入成功，整个计算机处于操作系统的控制之下。操作系统的这个启动过程称作为“自举”。2、操作系统的启动RAM硬盘④装入引导程序CPUROMBIOS②执行自举程序③

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导

记

录①加电自检⑤执行引导程序⑥装入操作系统⑦执行操作系统RAM硬盘④装入引导程序CPUROMBIOS②执行自举程3、操作系统的功能操作系统的基本功能包括以下五个方面：▲任务管理主要是对CPU的管理，即对使用CPU的请求作出适当的分配。▲存储管理主要对内存储器的管理，即合理分配内存资源。▲设备管理是指对计算机系统中除CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。3、操作系统的功能▲文件管理文件管理的任务是计算机系统对计算机软件资源的管理。▲作业管理作业管理的任务是为用户使用系统提供一个良好环境，让用户有效地组织自己的工作流程，使整个系统能高效地运行。除此之外，操作系统一般还具有中断处理、错误处理等功能。操作系统的各个功能之间并不是完全独立的，它们之间存在着相互依赖的关系。▲文件管理二、多任务处理与处理器管理为了提高CPU的利用率，操作系统支持若干个程序同时运行，这称为多任务处理。▲任务是指装入内存并启动执行的一个应用程序。通常一个任务对应屏幕上的一个窗口。▲前台任务和后台任务当计算机执行多个任务时，屏幕上只有一个窗口是活动的（活动窗口），它所对应的任务即为前台任务，其它的窗口均为非活动窗口，所对应的任务即为后台任务。活动窗口通常位于其它窗口的前面，标题栏的颜色与非活动窗口颜色深浅不同。二、多任务处理与处理器管理▲并发多任务Windows操作系统采用并发多任务方式，即：不管是前台任务还是后台任务，它们都能分配到CPU的使用权，因而可以同时运行。

☆从宏观上看，这些任务是在“同时”执行；

☆从微观上看，任何时刻只有一个任务在执行，即这些程序是由CPU轮流执行的。用户可以借助于Windows的任务管理器查看系统中正在执行的任务及其状态，以及CPU的使用率等信息。▲并发多任务▲任务调度为了支持多任务处理，操作系统中有一个处理器调度程序。操作系统对任务的调度通常采用“分时”的方式。分时的基本思想：是将CPU的工作时间划分成时间片轮转的策略，即每个任务都能轮流得到一个时间片的CPU时间，只要时间片结束，不管多重要的任务或其执行到什么地步，都将被强行暂时终止，直到重新轮转到时间片。不同程序的重要性不完全一样，它们获得CPU使用权的优先级也不一样。▲任务调度三、存储管理存储管理的主要内容包括：内存的分配和回收、内存的共享和保护、内存自动扩充等。操作系统一般采用虚拟存储技术（虚拟内存技术）进行存储管理。三、存储管理▲虚拟存储技术的基本思想

☆虚拟存储器由计算机中的物理内存和硬盘上的虚拟内存（“交换文件”）组成，用户在一个假想的容量极大的虚拟存储器中编程和运行程序；

☆程序和数据被划分成若干个“页面”（每个页面的大小固定为4KB）；

☆在启动一个任务时，只将当前要执行部分的程序和数据页面装入内存中，其余的页面放在虚拟内存中；

☆程序执行过程中，操作系统通过在物理内存和虚拟内存之间来回自动交换程序和数据页面，达到扩大可用内存的目的。▲虚拟存储技术的基本思想页面1页面2页面3页面4……逻辑

地址

映射

成为

物理

地址物理内存已满，换出一页从虚拟内存读一页页面不在物理内存直接访问物理内存硬盘中的虚拟内存（交换文件）页面1页面2页面3页面4……逻辑

地址

映射

成为

物理

地☆假设计算机运行“迅雷”和“IE浏览器”这两个软件时，已全部占用计算机的的物理内存

；☆此时启动QQ，如果没有虚拟内存技术，根本不能启动QQ

；☆有了虚拟内存技术，系统将会释放一部分物理内存给QQ，假设释放的是迅雷所占用的物理内存，那么迅雷所占用的物理内存信息将会保存到硬盘上的pagefile.sys交换文件中；☆当再运行迅雷的时候，系统会从交换文件中查找相应的迅雷信息，同时把这些信息重新载入到物理内存里面，并把QQ的信息释放到交换文件。这样一个循环交换过程就是虚拟内存技术，一句话，虚拟内存就是用如硬盘等不是内存的介质来存储内存的信息。☆假设计算机运行“迅雷”和“IE浏览器”这两个软件时，已全部▲虚拟内存的调度原则LRU算法（最近最少使用）▲虚拟内存达到的效果

☆程序开发时不用考虑物理内存大小的限制

☆可以同时启动多个程序运行，其数目不受内存容量的限制，也不必担心程序间的冲突▲虚拟内存的交换文件名

☆Windows98Win386.swp（安装文件夹下）

☆WindowsXPpagefile.sys（系统盘根目录下）▲虚拟内存的查看与设置

☆在系统工具中的“系统信息”中查看

☆在控制面板中的“系统”中设置▲虚拟内存的调度原则四、文件管理1、文件的基本概念▲

文件是一组相关信息的集合计算机中的程序、数据、文档均以文件的形式存储于存储器；用户以文件为单位对外存储器中的信息进行访问。▲

每个文件都有其文件名，用户通过文件名使用文件在Windows中文件名可长达255个字符。四、文件管理▲

文件包括文件内容和文件的说明信息

☆文件内容即所包含的程序或数据；文件内容存储于磁盘的数据区。

☆文件说明信息包括文件名、文件大小、文件时间（创建、修改、最近访问时间）、文件创建者、文件的属性等。文件说明信息存放于文件的目录中。▲

文件的属性

☆只读文件 ☆隐藏文件

☆存档文件 ☆系统文件Windows操作系统允许一个文件兼有多种属性。▲文件包括文件内容和文件的说明信息2、文件目录（文件夹）

计算机对文件的管理采用多级层次式结构（树形目录结构）。▲每一个磁盘即是一个根目录（根文件夹）▲文件夹下可包含多个文件及下一级的子文件夹▲文件夹中的文件或文件夹名不能相同，不同文件夹下的文件名可以相同▲文件夹也有其说明信息2、文件目录（文件夹）多级文件夹结构为文件的存储、查找、共享和保护提供了方便。

☆共享文件夹该文件夹下的所有文件可被网络上的其他用户共享（可以规定其他用户的访问权限）。

☆非共享文件夹该文件夹下的所有文件只能由用户本人使用。多级文件夹结构为文件的存储、查找、共享和保护提供了方3、文件管理操作系统的文件管理主要是对外存储器中的存储空间的管理，是由文件管理程序完成。其基本功能包括：▲创建文件即为创建或保存的文件分配存储空间。▲删除文件回收被删除的文件所占用的空间。▲读取和保存文件将外存储器中指定的文件读到内存或将内存中的程序或数据存储到外存储器的指定位置。Windows操作系统对文件的管理是通过文件分配表和文件目录表进行的。3、文件管理五、设备管理**设备管理是指对计算机系统中各种输入输出设备进行的管理，处理用户（或应用程序）的I/O请求，方便、有效、安全地完成输入/输出操作。设备管理的基本任务是：解决I/O设备与CPU性能的不匹配的反差，并尽可能不降低处理器的性能。为提高设备的使用效率和整个系统的运行速度，通常采用中断技术、通道技术、虚拟设备技术和缓冲技术。五、设备管理**六、作业管理**作业管理的任务是为用户使用系统提供一个良好环境，让用户有效地组织自己的工作流程，使整个系统能高效地运行。操作系统的各个功能之间并不是完全独立的，它们之间存在着相互信赖的关系。六、作业管理**七、常用操作系统1、操作系统的类型▲批处理系统提高系统资源的利用率，增大作业吞吐量，实现作业流程的自动化。▲分时处理系统分时处理系统的主要目标是对用户响应的及时性。▲实时系统操作系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在规定的时间范围内完成对该事件的处理。实时系统可分为实时控制系统和实时信息处理系统。七、常用操作系统▲个人计算机操作系统一种联机交互的单用户多任务处理的操作系统。▲网络操作系统网络操作系统一般包括两部分：服务器部分和客户机部分，是一种多用户多任务处理的操作系统。▲嵌入式操作系统用于嵌入式计算机，是一种快速、高效、具有实时处理功能、代码紧凑的操作系统。▲个人计算机操作系统2、PC机和服务器的常用操作系统▲Windows操作系统

☆Windows9x（Windows95、Windows98、Windows98SE和WindowsME）

☆WindowsNT

☆Windows2000

☆WindowsXP（家庭版、专业版等）

☆WindowsServer2003

☆WindowsVista2、PC机和服务器的常用操作系统▲UNIX操作系统通用型、多用户交互式分时操作系统。▲Linux操作系统是一种自由软件，其源代码向世人公开，吸引对该系统感兴趣的人们共同工作。其优势反映在网络服务器方面。▲OS/2操作系统是一个多任务、图形用户界面的操作系统。具有较强的多媒体功能。▲UNIX操作系统第三节程序设计语言及语言处理程序第三节一、程序设计语言分类1、机器语言

▲是使用计算机指令系统的程序语言。▲机器语言采用二进制代码形式，可以被计算机直接执行。

▲不同型号的计算机，其机器语言是不相同的，因而机器语言是一种面向机器的程序设计语言。

▲机器语言不易记忆和理解，难于修改和维护。机器语言B87F01BB210203D8B81F042BC3一、程序设计语言分类机器语言2、汇编语言

▲用助记词来代替机器指令的操作码和操作数，使它的每条指令都有明显的符号标识。

▲与机器语言相比，较直观和易记忆。▲汇编语言仍是面向机器指令系统的，不同的机器有不同的汇编语言。汇编语言MOVAX383MOVBX545ADDBXAXMOVAX1055SUBAXBX2、汇编语言汇编语言3、高级语言

▲一种接近于人们的自然语言的程序设计语言。可对具体算法进行描述（算法语言）。

▲高级语言具有通用性，在一定程度上与机器无关。▲高级语言易学、易用、易维护。

▲高级语言有极严格的语法规则。高级语言s=1055-(383+545)3、高级语言高级语言三、程序设计语言处理系统语言处理系统的作用是把用汇编或高级语言编写的源程序变换成可在计算机上执行的程序，或进而直接执行得到最终的计算结果。语言处理系统包含一个翻译程序，其作用是：把一种语言的程序（源程序）翻译成等价的另一种语言的程序（目标程序）。三、程序设计语言处理系统按不同的翻译处理方法，可把翻译程序分为：▲汇编程序从汇编语言到机器语言的翻译程序，其翻译过程称汇编，其逆过程称反汇编。▲解释程序按源程序中语句的执行顺序，逐条翻译并立即执行相应功能的处理程序。解释程序不形成目标程序。 ▲编译程序从高级语言到机器语言的翻译程序，称编译程序。按不同的翻译处理方法，可把翻译程序分为：1、解释程序解释程序对源程序中语句的执行顺序，逐句扫描、翻译，且翻译一句执行一句，不形成目标程序。▲优点：实现算法简单，且易于在解释过程中灵活方便地插入所需要的修改和调试措施。▲缺点：运行效率低。1、解释程序2、编译程序编译程序对源程序中语句扫描、翻译，最终形成一个可在计算机上执行的目标程序。▲缺点：实现算法复杂。▲优点：可一次性地产生高效运行的目标程序，并把它保存后可多次执行。适合规模大、结构复杂、运行时间长的大型应用程序。2、编译程序高级语言源程序解释程序执行结果解释高级语言源程序编译程序目标程序连接装配编译可执行程序高级语言解释程序执行结果解释高级语言编译程序目标程序连接装配四、常用程序设计语言▲FORTRAN语言▲BASIC和VB语言▲Java语言▲C语言、C++和C#四、常用程序设计语言第四节计算机软件理论基础和算法第四节一、算法与数据结构1、算法要使计算机完成某一问题的解题任务，首先必须针对这一问题设计一个解题的步骤，然后再根据所设计的解题步骤编写程序。这里所说的解题步骤即为算法。在算法中精确定义了一系列的规则，这些规则指定了相应的操作顺序，并在有限的步骤内得到所求问题的解答。因此，算法是问题求解的规则的一种过程描述；而程序则是用程序语言对解题对象和解题步骤进行的一种描述。一、算法与数据结构算法的设计一般采用由粗到细、由抽象到具体的逐步求精的方法。即：▲首先给出解题的粗略的思路；▲然后对此思路进行细化，设计具体的做法；▲最终得到求解的精确算法。一个问题的算法可以不是惟一的，且同一个问题往往有多个不同的算法。算法的设计一般采用由粗到细、由抽象到具体的逐步求精的尽管算法是千变万化的，但算法都必须满足下列基本性质：▲算法中的每一步运算必须有确切的定义，无二义性（确定性）▲一个算法在执行了有穷步的运算之后，将终止（有穷性）▲算法中的运算都是可执行的，即在计算机的能力范围之内，且在有限时间内完成（能行性）▲算法要有0个以上的输入，即要对算法给出初始量（输入）▲算法至少要产生一个输出（输出）尽管算法是千变万化的，但算法都必须满足下列基本性质：评价一个算法的好坏，除了该算法必须正确之外，还应考虑以下因素：▲算法运行所耗费的时间要少▲算法实现时所占用的存储空间要小▲算法容易理解、容易调试和容易测试实际的算法设计不可能做到十全十美，因以上几条在实现时往往会相矛盾的。因此，应该针对不同的实际情况，作出不同的选择。评价一个算法的好坏，除了该算法必须正确之外，还应考虑2、数据结构问题：在图书馆借阅图书时需要查阅目录卡。图书目录卡可以按书名，或按作者名，或按分类号等编排。如何利用计算机来存放这些目录卡？最简单的方法是建立一张表，每本书的信息在表上占一行，表中的各列分别是：书名、作者名、出版社、分类号、……。书名作者名出版社……信息技术教程张福炎南京大学出版社信息技术实验指导张明南京大学出版社多媒体技术钟玉琢清华大学出版社………………2、数据结构最简单的方法是建立一张表，每本书的信息在此时计算机操作的对象（数据元素）便是表项，它们之间的关系是顺序排列的，计算机对数据的操作是按某个特定的要求（如给定书名）进行查询，找到表中满足要求的一行信息。由此，从计算机管理图书目录的问题抽象出来的数学模型即是包含图书目录的表和对表进行查找运算。此时计算机操作的对象（数据元素）便是表项，它们之间的计算机在处理上述问题时，其数学模型已不再是数值方程，而是诸如表、树和图等非数值性的数据对象及