计算机软件基础二概论

计算机软件根底第一页，共63页。软件系统的组成软件的概念:

IEEE：软件是计算机程序、方法、规那么、相关的文档以及在计算机上运行它时所必需的数据。软件＝程序＋数据＋文档用户与计算机硬件之间的桥梁。软件系统的组成与开展第二页，共63页。软件的分类操作系统系统软件应用软件语言处理程序数据库管理系统定制的应用软件通用应用软件文字处理软件电子表格软件图形、图象软件通信软件简报软件统计软件常用效劳程序解决各种

实际问题使用和管理计算机支撑软件第三页，共63页。应用软件硬件操作系统语言处理程序数据库管理系统网络与通信软件实用程序与工具软件用户计算机应用系统的层次构成如图第四页，共63页。软件系统的开展过程软件系统的开展大致经历了三个阶段：程序设计时代软件〔程序系统〕时代软件工程学时代软件危机定义：软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。包括两方面问题:如何开发软件，满足对软件的日益增长的需求如何维护数量不断膨胀的已有软件第五页，共63页。阶段时间描述第一阶段上世纪40年代到50年代中期科学与工程计算；使用低级语言编制程序第二阶段上世纪50年代到60年代后期第一个高级语言FORTRAN及其翻译程序出现。产生了操作系统。60年代初期，出现“软件”术语。60年代中期发生“软件危机”第三阶段上世纪70年代至今出现了“软件工程”的概念，用以满足高质高效编制软件的需求第六页，共63页。软件系统的开展过程软件工程(softwareengineering)背景

1968年，北大西洋公约组织的学术会议第一次创造了“软件工程〞这个词定义

IEEE：软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。应用实例

纽约时报情报库系统

空间实验室的飞行模拟系统第七页，共63页。

操作系统

(OperatingSystem，OS)第八页，共63页。操作系统的目的和作用操作系统的目的◆方便性 ◆有效性◆可扩大性 ◆开放性操作系统的作用OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS作为计算机系统资源的管理者OS用作扩大机器第九页，共63页。操作系统的功能

1.处理机管理功能创立和撤消进程〔线程〕对诸进程〔线程〕的运行进展协调实现进程〔线程〕之间的信息交换按照一定的算法把处理机分配给进程〔线程〕第十页，共63页。处理机管理功能

进程：

可以和其它程序并发执行的一次程序执行，用于描绘系统中的各种并发活动。

一个进程可以由零个、一个或多个线程构成根本特征：

动态性、并发性、独立性、异步性、构造性三种状态：运行态、等待态、就绪态第十一页，共63页。处理机管理功能1.进程控制作业(Job)：用户在一次计算过程中要求计算机系统所做工作的集合。2.进程同步两种协调方式：(1)进程互斥方式

(2)进程同步方式1.进程通信直接通信方式

4.调度作业调度&进程调度

第十二页，共63页。处理机管理功能作业的三种状态：后备状态——收容执行状态——运行完成状态——完成终止作业作业注册作业调度进程调度I/O请求中断I/O完成中断后备状态完成状态输出等待就绪运行执行状态第十三页，共63页。操作系统的功能2.存储器管理功能主要任务:为多道程序的运行提供良好的环境方便用户使用存储器进步存储器的利用率从逻辑上扩大内存第十四页，共63页。存储器管理功能内存分配静态或动态分配方式内存分配数据构造内存分配功能内存回收功能内存保护设置上界和下界两个界限存放器第十五页，共63页。存储器管理功能地址映射地址空间——逻辑地址/相对地址内存空间——物理地址内存扩大虚拟(virtual)存储技术恳求调入功能转换功能第十六页，共63页。操作系统的功能1.设备管理功能主要任务:完成用户进程提出的I/O恳求，为用户进程分配其所需的I/O设备进步CPU和I/O设备的利用率进步I/O速度方便用户使用I/O设备第十七页，共63页。设备管理功能缓冲(buffer)管理单缓冲机制、双缓冲机制、公用缓冲机制设备分配设备处理虚拟设备

通过假脱机(spooling)技术将原来独享的设备改造成能为假设干个用户共享的设备，即把一台物理设备改造成假设干台一样的虚拟设备。如打印机的共享第十八页，共63页。操作系统的功能4.文件管理功能主要任务：对用户文件和系统文件进展管理，以方便用户使用保证文件的平安性文件存储空间的管理离散分配方式以盘块为根本分配单位目录管理文件的读/写管理文件的共享与保护第十九页，共63页。操作系统的功能5.用户接口命令接口联机用户接口脱机用户接口〔批处理用户接口〕程序接口图形接口第二十页，共63页。操作系统分类单用户操作系统批处理操作系统单道批处理多道批处理实时操作系统分时操作系统网络操作系统分布式操作系统第二十一页，共63页。微机上的典型操作系统操作系统2.Windows操作系统1.UNIX操作系统4.Linux操作系统5.OS/2操作系统第二十二页，共63页。微机上的典型操作系统PCDOS&MSDOS〔单用户操作系统〕UNIX〔多用户多任务交互式操作系统〕Linux〔多用户多任务交互式操作系统)Windows〔图形窗口式操作系统〕OS/2〔多任务、图形用户界面操作系统)Netware〔网络操作系统〕第二十三页，共63页。DOS操作系统DOS是DiskOperationSystem〔磁盘操作系统〕一个基于磁盘管理的操作系统。是命令行形式的，靠输入命令来进展人机对话，并通过命令的形式把指令传给计算机，让计算机实现操作的。常见的DOS有两种：IBM公司的PC-DOS和微软公司的MS-DOS。DOS分为核心启动程序和命令程序两个部分。24第二十四页，共63页。DOS操作系统DOS的核心启动程序Boot系统引导程序、、和DOS命令分为内部命令和外部命令。内部命令是一些常用而所占空间不大的命令程序，如dir、cd等，存在于文件中，会在系统启动时加载到内存中，以方便调用。外部命令那么以单独的可执行文件存在，在使用时才被调入内存。25第二十五页，共63页。Windows操作系统从Windows95开场，Windows均是机器字长32位的单用户、多任务的操作系统。单用户：一台计算机一次只允许一个用户使用。多任务：允许一个用户同时运行多个应用程序26第二十六页，共63页。Windows操作系统Windows9x特点〔1〕支持图形用户界面〔2〕支持“即插即用〞的系统配置方法〔3〕提供通信软件，使用户的计算机系统联接到Internet上27第二十七页，共63页。Windows操作系统WindowsNT〔NewTechnology〕和NT工作站一个网络操作系统。网络中运行WindowsNT的计算机作为效劳器，它存储着诸多共享资源网络中除效劳器外，还有供用户使用的客户机部分。客户机可以是一般的PC机，其上可以运行NT客户机软件，也可运行Windows95或Windows98。28第二十八页，共63页。Windows操作系统WindowsNT〔NewTechnology〕和NT工作站WindowsNT含有内置的网络功能，支持许多通讯协议，并且具有一个集中的平安系统，以监测各种系统资源。与NT操作系统效劳器版本相对应的是NT的工作站标准版，称为NTWorkstation，它主要运行在点对点环境中，这个版本可提供多种管理软件和工具软件。29第二十九页，共63页。Windows操作系统WindowsXP和〔Windows2003〕WindowsXP是基于NT的内核，集成了其稳定性、平安性及多媒体和网络功能，使微软的前台OS不再采用9X系列的内核。Windows.NETserver以XML标准作为信息交换格式，具有无线接入、语言支持的OS新版本、其可靠性、平安性和易操作性方面有了进一步进步。30第三十页，共63页。UNIX操作系统UNIX操作系统是〔美〕Bell实验室开发的一种通用多用户交互式分时操作系统。UNIX系统已成为国际上目前使用最广泛、影响最大的主流操作系统之一。UNIX系统的体系构造可分为两大部分内核部分，负责利用硬件所提供的根本操作，向外层提供全部应用程序所需的效劳；外层应用子系统，包括UNIX系统的命令解释程序〔shell〕、文本处理程序、邮件通信程序及源代码控制系统等，用户可用“系统调用〞对其进展调用。31第三十一页，共63页。UNIX操作系统的特色构造简练。以树形目录构造的文件系统为根底，且将各种设备都定义为特殊文件，统一处理。功能强大易移植性好。该系统90%以上的代码使用C语言编写的。32第三十二页，共63页。UNIX操作系统的特色可伸缩性和互操作性强。可伸缩性是指系统在性能范围很宽的配置硬件上运行的才能互操作性是指在不同厂家的机器上运行和通信的才能。这两点是开放系统所应具有的根本特征。UNIX系统可以从笔记本电脑直到巨型计算机上都能运行。包容新技术的才能强。网络中效劳器安装的操作系统的首选。网络通信功能强。著名的TCP/IP网络协议是在UNIX上开发成功的。33第三十三页，共63页。Linux操作系统Linux系统是一种“自由软件〞。它属于一种GPL〔GeneralPublicLicense〕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。34第三十四页，共63页。语言及语言处理系统第三十五页，共63页。程序设计语言

语言代出现年代语言类别第一代语言1946-1950机器语言第二代语言1950-1960汇编语言第三代语言1960-1980过程化编程语言第四代语言1980-1995非过程化高级语言第五代语言1995应用程序开发用专家系统注意：语言的开展不是高一代取代低一代，而是多代共存。第三十六页，共63页。程序设计语言★机器语言(低级语言)机器指令：

由0，1组成并且能被计算机直接理解执行的代码机器语言：

机器指令的集合，即计算机可以直接接收、理解的语言特点:

直观性差、编写效率低、易出错、可读性差它是面向机器的第一代语言★计算机唯一能识别的语言是机器语言第三十七页，共63页。程序设计语言★汇编语言(低级语言)

——机器语言的符号表示

◆定义：

用助记符、符号地址、标号等符号来编写程序的语言，也被称为符号语言。◆特点：

易于理解与记忆、占用存储空间少、执行速度快◆注意：

不能在计算机上直接运行，必须先翻译成机器语言★它是面向机器的第二代语言第三十八页，共63页。★高级程序设计语言(高级语言)面向过程的第三代语言★语言处理程序用于把人们编制的汇编语言和高级语言源程序转换为机器可以理解的目的程序★高级语言源程序需经解释或编译后，转换为计算机能直接执行的目的程序。 例如：FORTRAN、Pascal、BASIC、C面向对象的语言——第四代

例如：C++、Java、Delphi程序设计语言第三十九页，共63页。程序设计语言语言语言语言语言和C++语言第四十页，共63页。汇编程序(assembler)汇编

将汇编语言程序(源程序)翻译加工成机器语言程序(目的程序)的过程，由汇编程序完成语言处理系统

源程序目的程序汇编程序汇编语言程序机器语言程序第四十一页，共63页。语言处理系统解释程序(interpreter)

将高级程序设计语言编写的源程序按动态的运行顺序逐句进展翻译并执行。编译程序(compiler)

将高级程序设计语言编写的源程序翻译成用汇编语言或机器语言表示的目的程序。五个阶段：

词法分析、语法分析、中间代码生成、

代码优化和目的代码第四十二页，共63页。汇编程序和编译程序都产生目的程序，但解释程序不产生目的程序；解释程序提供人机对话的工作方式，但源程序执行速度比较慢；编译程序对源程序进展编译产生目的

程序，将来执行的速度较快。编译系统的工作过程：语言处理系统编译

连接装配高级语言源程序目的程序模块可执行的目的程序程序库第四十三页，共63页。

数据库管理系统

第四十四页，共63页。数据管理的进展

数据管理：

指对数据的组织、编目、存储、检索、维护等，它是数据处理的中心问题。

经历三个阶段：人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段第四十五页，共63页。数据库的特点数据构造化

——数据库系统与文件系统的根本区别数据冗余度小数据具有独立性

——即数据和应用程序之间不存在依赖关系物理的独立性逻辑的独立性加强了对数据的保护平安性控制：保密性完好性控制：正确性、有效性、相容性并发控制故障的发现与恢复第四十六页，共63页。数据库系统数据库系统构成图应用1应用2应用n数据库(DB)数据库管理员(DBA)数据库管理系统(DBMS)数据库系统

由应用程序、DBMS、DBA和DB构成第四十七页，共63页。★DBMS——是一组软件的集合，用来定义数据库，帮助和控制用户为增加、删除、修改和检索数据时对数据库的访问和使用，提供数据独立性、完好性和平安性的保障，它是数据库系统的核心。三种类型：层次模型：IMS网状模型：IDMS，IMAG关系模型：FoxBASE，FoxPro，Access，Paradox Oracle、Sybase、Informix等★应用程序必须通过DBMS才能访问数据库数据库管理系统第四十八页，共63页。通用应用软件第四十九页，共63页。应用软件

在计算机硬件和系统软件的支持下，面向详细问题和详细用户的软件。

是一些具有一定功能并满足一定要求的应用程序的组合。软件包(package)

解决某类典型问题的应用程序组合。

如财务管理软件包、统计软件包、

运筹学软件包等。通用应用软件

第五十页，共63页。类别c功能流行的通用应用软件名称文字处理文本编辑、文字处理、桌面排版等WPS、Word、Wordperfect、pageMaker等电子表格表格定义、计算和处理等Excel、Lotus1-2-3等图形、图象图象处理、几何图形绘制等AutoCAD、Photoshop等网络通信电子邮件、网络文件管理、远程计算、浏览等OutlookExpress、Mail、CC-mail等简报软件幻灯片、演讲报告制作等PowerPoint、showpartner等统计软件统计、汇总、分析等SPSS、SAS、BMDP等第五十一页，共63页。常用的应用软件文字处理软件(WPS、Word)电子表格软件(Excel、Lotus1-2-1)图形、图像软件(AutoCAD、Photoshop)网络通信软件(Outlook、FTP、IE)简报软件(PowerPoint)统计软件(SPSS、SAS)第五十二页，共63页。

软件开发第五十三页，共63页。程序设计开展过程高级语言阶段构造程序设计阶段程序的正确性程序的三种根本构造：顺序、选择和循环GOTO语句程序设计方法论由顶向下法：由顶向下、逐步细化自底向上的方法：强调程序设计的模块化软件消费管理第五十四页，共63页。程序设计开展过程自动程序设计阶段软件工程支撑环境

CASE(computeraidedsoftwareengineering)程序设计根本方法的进一步改进快速原型法甚高级语言法/非过程化语言软件可重用法第五十五页，共63页。软件工程的根本概念软件生命周期〔softwarelifecycle〕定义

一个软件从定义到开发,使用和维护,直到最终被弃用,需要一个漫长的时期,通常把软件经历的这个漫长的时期称为生命周期。可分为二个时期、五个阶段二个时期：开发期、运行期五个阶段：分析、设计、编写、

测试、运行第五十六页，共63页。软件生命周期阶段关键问题需求分析系统必须做什么?软件设计概括地说,应该如何解决这个问题

编码和调试正确的程序模块软件测试符合要求的软件软件维护