软件和数据存储

高等学校计算机公共教学改革与实践山东大学计算机学院张鹏algzhang@1/大学计算机基础第一章计算机基础知识1.1计算机的产生与发展1.2二进制与数据的编码1.3计算机的硬件系统1.4计算机的软件系统

1.5数据存储1.6计算机与信息的安全1.4计算机软件系统

计算机软件系统的组成

程序工作原理计算机语言与程序设计软件开发技术与软件工程1.4.1计算机软件系统的组成系统软件应用软件工具软件1系统软件系统软件举例：操作系统软件开发环境（开发平台）数据库管理系统(1)操作系统定义：操作系统（OperatingSystem，OS）是管理和控制计算机的软、硬件资源，并提供用户支持以方便用户使用计算机的软件系统。作用：操作系统是界于用户和计算机硬件之间的操作平台，只有通过操作系统才能使用户在不必了解计算机系统内部结构的情况下正确使用计算机。所有的应用软件和其他的系统软件都是在操作系统下运行的。主流操作系统：Unix是传统的运行在大型计算机、超级计算机和服务器上的操作系统。Windows、Linux是微机或服务器上的操作系统等。MS-DOS是早期的PC机上的操作系统。(2)软件开发环境（开发平台）一个好的“软件开发环境”主要包括如下内容：对开发者友好的“用户界面”（userinterface）；完善的开发工具；内容丰富的系统类库和应用组件；完善的与外部程序的数据接口以及多样的数据交流能力；提供足够的技术支持服务。软件开发平台很多，如微软公司的MicrosoftVisualStudio，其中就包含了多种不同语言的应用软件开发环境：VisualC#、VisualC++、VisualBasic等，以及大量的系统开发工具。(3)数据库管理系统数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS）以数据库的方式组织和管理数据，实现数据的存储、检索和更新等工作。DBMS的功能包括：对数据库的建立与维护功能；对数据库中的数据进行排序、检索和统计的功能；数据或查询结果的输出功能；方便的编程功能。另外，还应具有数据的安全性、完整性以及并发控制等。目前常用的数据库管理系统有Oracle(Oracle)、DB2(IBM)、SQLServer(Microsoft)，以及Sybase(Sybase)、VisualFoxPro(Microsoft)、Access(Microsoft)等。2应用软件文字处理软件：编辑文档，如Word，WPS等。图形及图像处理软件：AutoCAD、3DSMax、Photoshop等。信息管理系统：用于输入、存储、修改、检索、报表制作等各种。如财务管理系统、仓库管理系统、人事档案管理系统、设备管理系统、计划管理系统等。各种应用领域的专用软件1.4.2程序工作原理冯·诺依曼结构的特点之一就是存储程序原理，即：把计算机要进行的工作以程序的形式保存到计算机中（把程序像数据一样存储在计算机中）。计算机按顺序执行程序的每一条指令（由专门的机制解释执行程序中的每一条指令），从而完成计算任务。

指令的基本概念指令：所谓“指令”，就是指CPU能够一步完成的基本操作的二进制代码。指令系统：CPU所能执行的全部指令的集合称为指令系统。计算机内存中CPU能够直接执行的程序，就是由一条条的指令构成的。指令的完整格式

操作码：指明操作的种类：如加、减、传送、转移等。操作数地址：将要对哪个数操作，即操作数所在的地址（位置）。目的操作数地址：运算结果存放的地址（位置）。下一条指令的地址：本条指令执行完毕后，要执行的下一条指令的地址，即，要到哪一条指令处继续执行。指令的常用格式(1)（三地址指令）用程序计数器保存下一条指令的存放地址，CPU每从指令序列中取得一条指令后，可以使程序计数器自动加1。这样就不要在每一指令中都包含下一指令的地址信息，于是形成三地址指令，其格式如下：此格式的指令可将两个操作数地址中的数据处理后，保存到目的地址中。(2)（二地址指令）操作数地址之一同时也作为目的地址，即对一个操作数地址的数据完成操作后再送回该地址。这样就形成二地址指令，格式如下：(3)（单地址指令）目的操作数地址隐含在操作码中。这种隐含地址可以是累加器或者寄存器，从而形成一地址指令。格式如下：此指令的功能是将累加器或寄存器中的数和操作数运算后再放回累加器或寄存器中。(4)（零地址指令）在指令系统中还有一些不带操作数的指令，如停机、中断开、中断关等。这种指令也称为无地址指令或者无操作数指令。其格式如下：指令的分类数据处理指令：数据处理指令能以某种方式对数据进行算术运算、逻辑运算、移位和比较。这些指令的操作功能由运算器的算术逻辑单元（ALU）完成。进一步分为：(1)算术运算指令(2)逻辑运算指令(3)移位指令(4)比较指令(5)其他专用指令指令的分类数据传送指令：指可以将数据从一个位置（寄存器、内存地址、I/O接口、堆栈等）传送到另一位置的指令，而不改变数据的内容。进一步分为：(1)寄存器传送指令(2)内部传送指令(3)输入输出指令(4)堆栈操作指令指令的分类程序（流程）控制指令：可以更改程序计数器的内容，从而改变程序的正常执行顺序。进一步分为：(1)无条件跳转指令(2)条件跳转指令(3)子程序调用指令(4)停机和空操作指令状态管理指令（CPU状态控制指令）：这类指令的功能是改变CPU的工作状态，而不影响其他指令和数据。指令执行过程微型计算机每执行一条指令都是分成三个阶段进行：取指令、分析指令（也称为译码）和执行指令。(1)取指令：根据程序计数器PC中的值从存储器读出现行指令，送到指令寄存器IR，然后PC自动加1，指向下一条指令地址。(2)分析指令：将IR中的指令操作码译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。(3)执行指令：取出操作数，执行指令规定的操作。根据指令不同还可能写入操作结果。五、微型计算机的工作过程

取指译码执行一条指令的执行过程称为一个指令周期，分为“取指，译码，执行”三个阶段。指令周期是CPU工作时间的基本单位，也成为CPU周期、机器周期。计算机的执行过程，实际上就是周而复始地完成这三阶段操作。1.4.3计算机语言与程序设计程序设计语言分类机器语言（Machinelanguage）是一种面向计算机的程序设计语言，用它所设计的程序是一系列的指令。机器语言作为面向机器的语言，机器语言程序的可移植性较差。汇编语言（Assemblylanguage）是一种接近机器语言的符号语言。目前汇编语言在实时控制等方面的编程中仍有不少应用。高级语言（High-levellanguage）是一种完全符号化的语言，其中采用自然语言（英语）中的词汇和语法习惯，容易为人们理解和掌握；它完全独立于具体的计算机，具有很强的可移植性。

目前流行的语言有C/C++、VB、Java、Delphi等高级语言程序有解释方式和编译方式两种执行方式。编译方式运行高级语言程序如何将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序，通常要经过以下几步：编译，由编译程序（Compiler）将用户源代码编译成若干个目标模块；链接，由链接程序（Linker）将编译后形成的目标模块以及它们所需要的库函数，链接在一起，形成一个装入模块（通常是可执行程序）；装入，由装入程序（Loader）将装入模块装入内存。1.4.4软件开发技术与软件工程软件开发技术软件工程1软件开发技术1）瀑布模型软件开发过程分为“分析、设计、编码、测试”四个阶段。2）结构化设计方法在“分析、设计”阶段时采用自顶向下、逐步分解的方法，在“编码和实施”阶段采用“自底向上、逐步组装”的方法。3）面向对象的设计方法对象技术——软件技术中对现实世界中对象的一种描述方法。2软件工程采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件。强调“软件生命周期”的概念。软件生命周期分成8个阶段：问题定义可行性研究需求分析总体设计详细设计编码和单元测试综合测试软件维护第一章计算机基础知识1.1计算机的产生与发展1.2二进制与数据的编码1.3计算机的硬件系统1.4计算机软件系统1.5数据存储

1.6计算机与信息的安全1.5数据存储

硬盘及其分区文件和文件目录硬盘分区和“簇”分区和簇都是逻辑单位，是通过软件来划分的。一块硬盘可划分为若干分区(partition)。每一个硬盘分区也称为一个逻辑磁盘，用一个不同的字母表示，即盘符。“簇”是文件存储的最小单位，1簇＝若干扇区。对于早期常用的软磁盘（目前已经逐渐被淘汰），每个簇只有一个扇区。在硬磁盘上，簇的大小和硬盘分区大小以及所采用的文件系统有关，一般1簇＝4～64个扇区。磁盘的格式化磁盘（硬盘分区）必须格式化之后才能使用。磁盘格式化的功能就是对磁盘进行格式设置，建立磁盘的磁道、扇区以及柱面，创建文件系统，建立数据读写的引导信息以及文件存取的配置信息等，完成存储数据的准备。另外，磁盘的格式化还可以检查磁盘是否有缺陷，它会在有缺陷的磁道和扇区作一标记，使这些有缺陷区域不会用来存放文件。应该注意的是：因为格式化会把磁盘上已有的信息全部破坏，所以使用时一定要十分小心。盘符的规定和当前盘为了区分不同的外存，操作系统将各个外存用一个字母表示，我们称之为盘符，如“A:”、“C:”等。外存：软盘、硬盘、光盘、移动存储设备等。在Windows操作系统中规定：第一个软驱为A盘；第二个软驱（如果有的话）为B盘，硬盘的第一个分区为C盘；硬盘的第二个分区为D盘等，光盘驱动器排在最后。当前盘是指目前已经打开，正在操作或者正在查看的磁盘或光盘。在“我的电脑”中，打开的文件夹所在的盘即是当前盘。在命令行下，由状态提示符中的字母表示。1.5.2文件和文件目录文件文件目录目录结构当前目录文件路径1．文件

文件是指存储于外存介质上的一组信息的集合。计算机内的所有程序和数据都是以文件的形式存放在磁盘上的。每一个文件都有一个文件名，系统按文件名识别和管理。文件名分两部分：主文件名和扩展名。两者之间用句点“.”隔开。主文件名用来标识不同的文件，不能省略；扩展名则用来表示文件的类型，有时可省略。文件名的完整格式：[盘符:][路径\]主文件名[.扩展名]文件名的长度和构成在Windows中规定，文件名最长不能超过260个字符。因为完整路径（如C:\ProgramFiles\filename.txt）都包含在此字符数值中，实际的主文件名和扩展名的长度必须少于这一数值。这就是为什么有时候将文件复制到比当前位置路径长的某个位置时会出现错误的原因。文件名中允许使用空格和汉字。在文件名中不能出现\、/、*、?、“、<、>、|等字符。因为这些字符在命令提示符下有特殊的意义。通配符所谓“通配符”，是指在同时处理多个文件时，在输入文件名时使用的能表示出多个文件的符号。在Windows操作系统中，规定了符号“*”和“?”作为通配符，前者可以代表多个任意字符，后者只可以代表一个任意字符。例：*.*：表示当前盘上的所有文件C:*.EXE：表示C盘上的所有EXE文件AB*.*：表示当前盘所有文件名前2个字符为“AB”的文件E:AB*.?：表示E盘上主文件名的前2个字符为“AB”，扩展名为一个字符的所有文件

2．文件目录磁盘上有很多的文件，为了便于文件的管理，把它们分别保存在磁盘的不同的文件目录中。文件目录也称为文件夹（这是对它的形象地称呼）。目录名的规定和文件名的规定一样，但是一般不带扩展名。在目录当中，除保存了多个文件外，还可以建立和保存子目录，即子文件夹。

3目录结构Windows操作系统中文件系统是采用树型结构（也称为层次结构）组织的。每个盘符都有一个根目录“\”。在根目录下，除文件之外，还可以有多个子目录，每一个子目录当中又可以包含若干子目录和文件。上下级目录之间为父子关系。根目录在磁盘格式化时生成，用户无法随意创建或删除，其他各级目录则由用户根据需要创建、更名或删除。4当前目录当前处于打开状态下的目录称为当前目录。在GUI中，当前目录显示为“”。在命令行下，当前目录显示在命令提示符中。5文件路径“路径”用于描述文件所在的具体位置（目录）。路径的描述有两种：绝对路径：从根目录开始描述，直到文件所在的子目录。例：C:\WINDOWS\SYSTEM\System.ini

相对路径（命令提示符下的概念）：从当前盘的当前目录开始描述，直到文件所在的子目录。常用到两个特殊的符号：“.”表示当前目录；“..”表示上一级目录。例：..\..\System.ini第一章计算机基础知识1.1计算机的产生与发展1.2二进制与数据的编码1.3计算机的硬件系统1.4计算机软件系统1.5数据存储1.6计算机与信息的安全

1.6计算机与信息的安全

一、计算机病毒及其防治

二、网络及信息安全1．计算机病毒的特性

计算机病毒（ComputerVirus）的概念独立存在或者在计算机程序中插入的，破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用，并且能够自我复制的程序代码。计算机病毒的一般特性：破坏性——占用资源，损坏文件，个别病毒损坏硬件。良性：仅占用资源，而不破坏软硬件。恶性传染性——自我复制隐蔽性——将自身隐藏，不容易被发现。潜伏性——在很多情况下，病毒并不是一旦入侵计算机系统就开始实施破坏，而是潜伏一段时间后才开始进行破坏。2．常见计算机病毒的传播途径通过Internet传播通过电子邮件传播通过浏览网页和下载软件传播通过即时通信软件传播通过网络游戏传播局域网内病毒通过移动存储设备传播手机病毒

3．计算机病毒的防治

预防为主，防治并举几点参考意见

1)提高计算机用户的病毒防护意识

2)反毒软件必须经常更新

3)不要浏览不健康的网站和从上面下载内容

4)不要打开那些不明来历的电子邮件

5)拒绝盗版软件

6)定期备份数据4．反病毒软件一个优秀反毒软件应该针对病毒传播的途径、方式提供全方位的防护，形成一个完善的防护体系几种常用的反病毒软件AviraAntivirus360杀毒、360安全卫士江民杀毒软件（KV系列）瑞星杀毒软件金山毒霸NortonAntiVirusKasperskyKILL2003杀毒

1.6计算机与信息的安全

一、计算机病毒及其防治

二、网络及信息安全1．网络安全的基本概念

概括地说，网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，网络服务不中断。网络设备安全——物理层面的安全问题。网络信息安全—