第五讲 计算机软件系统

第五讲计算机软件系统及软件开发（1）本讲学习目标本讲主要介绍计算机软件系统。通过对系统软件和应用软件的功能分析，以期对微机软件有一个感性的认识。通过本讲的学习，应该掌握以下内容：l

什么是软件l

计算机软件的分类

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系统软件及其分类

语言处理程序、高级语言编译解释系统l

应用软件及其使用

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计算机系统组成的层次结构1计算机软件系统5.1软件概述5.2系统软件5.3应用软件5.4系统组成的层次结构25.1软件概述3一、什么是软件

软件定义：软件是指用来指挥计算机运行的各种程序的总和以及开发、使用和维护这些程序所需的技术资料。即软件是计算机系统中的程序及其文档的总和。

程序：计算任务的处理对象和处理规则的描述。

文档：为了便于了解程序所需的阐明性资料。程序必须装入机器内部才能工作文档是给人看的，不一定装入机器4正确理解：“程序必须装入机器内部才能工作”5

IEEE对软件的定义(1983)：软件是计算机程序、方法、规则、相关的文档资料以及在计算机上运行的程序时所必需的数据的集合。程序：是计算机需要遵照执行的一系列指令，它作为一种具有逻辑结构的信息，精确而完整地描述计算任务中的处理对象和处理规则。方法、规则：通常是在文档中说明并在程序中实现的。文档：开发、使用和维护程序所需要的图文资料。数据：向一个程序提供的输入。6

软件有三层含义：①个体含义：即指计算机系统中的程序及其文档；②整体含义：即指在特定计算机系统中所有上述个体含义下的软件的总体；③学科含义：即指在研究、开发、维护以及使用前述含义下的软件所涉及的理论、原则、方法和技术所构成的学科。在这种含义下，软件宜称为软件学，但一般仍称作软件。7软件系统的主要任务：提高机器的使用效率、发挥和扩大机器的功能和用途，为用户使用计算机系统提供方便。8二、发展过程软件的发展受到应用和硬件发展的推动和制约，其发展过程大致可分为三个阶段：第一阶段1946-1958第二阶段1956-1968第三阶段1968以后第一个程序出现→实用的高级程序设计语言出现，这期间重点考虑程序本身，尚未出现软件一词。实用的高级程序设计语言出现→软件工程出现，这期间出现软件一词，融程序及其有关的文档于一体。软件危机软件工程出现→现在，1968年大西洋公约学术会议提出软件工程。9三、软件的分类

软件主要分为系统软件和应用软件。

系统软件又分为：操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、软件工具等。应用软件又包括：应用软件包和用户程序。10

系统软件：居于计算机系统中最靠近硬件的一层，其他软件一般通过系统软件发挥作用。如操作系统、编译程序、网络软件系统、数据库系统、人机交互软件系统等。此外还包括一些支撑软件，如环境数据库、各种接口软件和工具组等。

应用软件：特定应用领域专用的软件。11四、软件与硬件的关系

硬件：构成计算机系统的物理装置。软件：用计算机指令和算法语言编写的程序以及运行程序所需的文档、数据。关系：硬件是软件运行的基础软件是对硬件功能的扩充和完善软件的运行最终被转换为对硬件的操作计算机：硬件、软件→人工生命人：躯体、灵魂→自然生命125.2系统软件

一般把靠近内层、为方便使用和管理计算机资源的软件，称为系统软件。系统软件的功能：主要是简化计算机操作，扩展计算机处理能力和提高计算机的效益。两个主要特点：一是通用性。即无论哪个应用领域的计算机用户都要用到它们；二是基础性，即应用软件要在系统软件支持下编写和运行。135.2.1操作系统系统软件的核心是操作系统。操作系统（OperatingSystem，简称OS）是由指挥与管理计算机系统运行的程序模块和数据结构组成的一种大型软件系统，其功能是管理计算机的全部硬件资源和软件资源，为用户提供高效、周到的服务界面。例如，IBM－PC及其兼容机的运行要有PC－DOS或Windows的支持。14没有配备任何软件的硬件计算机称为裸机。裸机向外部世界提供的界面只是机器指令，为了驯服令人费解且难以使用的裸机，用户及其他程序都利用了系统软件，即通过操作系统来使用计算机。

15文件管理功能：对信息资源的管理，操作系统将这些资源以文件的形式存储在外存上。

文件：按一定格式建立在存储设备上的一批相关信息的有序集合。

文件名：每个文件必须起一个名字。主文件名.扩展名/文件类型

目录：文件的存放通过目录形式来实现一个目录→可以有子目录可以存放一组文件16盘符:\子目录1\子目录2\…\子目录n\文件名C:\ProgramFiles\MicrosoftOffice\OFFICE11\

winword.exe

多级目录结构：17常用的操作系统操作系统是现代计算机必不可少的系统软件，它是计算机的灵魂所在。1.操作系统的诞生--盘古开天地最初的操作系统出现在IBM704大型机上.微型计算机的操作系统则诞生于20世纪70年代--CP/M。它能够进行文件管理，具有磁盘驱动装置，可控制磁盘的I/O,显示器的显示以及打印的输出。182.操作系统早期霸主--DOS

1981年IBM公司首次推出IBMPC,就采用了Microsoft公司开发的DOS操作系统。

DOS是在CP/M的基础上进行了较大扩充,增加了许多内部和外部命令，使该操作系统具有较强的功能及性能优良的文件系统。

由于Microsoft软件有向下兼容的特点,因此决定了Windows出问题时,很多时候需要在DOS下才能得到解决。19用户命令处理程序文件管理程序I/O管理程序COMMAND.COMMSDOS.SYSIO.SYSROMBIOS引导程序用户程序键盘命令

DOS的发展历史：

DOS的组成：203.单用户操作系统当代大亨--Windows

1981年，微软公司内部制定了发展界面管理者的计划。到1983年5月,微软公司决定把这一计划命名为MicrosoftWindows。

1983年11月，Bill宣布推出Windows1.0版本，但不成功。直到1985年才正式发布。

1987年，微软公司推出Windows2.0。直到1990年，微软公司推出Windows3.0，才逐渐取代DOS成为主流操作系统。21

4.天皇巨星--UNIX

UNIX是使用比较广泛、影响比较大的主流操作系统之一。UNIX结构简练、功能强，可移植性和兼容性都比较好，因而它被认为是开放系统的代表。

UNIX是1969年贝尔实验室开发的多用户操作系统，最早用于PDP-7和PDP-11小型机,并很快得到普及。迄今已成为跨越从微型机到巨型机范围的唯一操作系统。22UNIX发展简图23UNIX系统的框架结构245.诱人的小企鹅--Linux

1991年，芬兰赫尔辛基大学的21岁学生LinusTorvolds在学习操作系统时，将自己开发的Linux系统源程序完整地上传到FTP服务器上，供大家下载测试。OperatingSystems:DesignandImplementationAndrewS.Tanenbaum&AlbertS.Woodhull2526ubuntu11.04桌面27LinuxMint11桌面openSUSElogoTux（一只企鹅，全称为tuxedo，JoeingYouthy的网络ID）是Linux的标志Linux操作系统的组成用户应用程序操作系统服务Linux内核硬件控制器用户应用程序直接提供用户使用的应用程序，如文字处理、浏览器操作系统服务用户与操作系统低层功能交互的接口程序如Shell、编译器、程序库等Linux内核用户及较高子系统与底层硬件的交互接口，实现对CPU、内存、文件系统、I/O设备等的控制和管理硬件控制器直接完成对各种硬件设备的识别和驱动28

6.天使的化身--MacOSXAppleⅠ/Ⅱ→Lisa→Macintosh19841985198719881991199419971998.101999.51999.10System1.0System2.0System5.0System6System7System7.5System7.6MACOS8MACOS8.5MACOS8.6MACOS92000.12001.32001.9200220042005200720092011MACOSXMACOSX10.0MACOSX10.1MACOSX10.2MACOSX10.3MACOSX10.4MacOSX10.5Leopard（美洲豹）MacOSXv10.6SnowLeopard（雪豹）MacOSXLion（10.7）1976198319842930MacOSX10.5LeopardMACOSX登陆界面5.2.2语言处理程序程序设计语言文章汉语、英语字、词、语法结构写文章程序计算机语言数据表示、表达式、语句结构编程序

计算机语言：计算机所能够识别的语言

程序：利用计算机语言编写的能够完成一定功能的一组代码。

程序设计：利用计算机语言编写程序的过程。程序设计语言＝计算机语言311.语言的分类应用范围通用语言、专用语言系统程序设计语言、科学计算语言事务处理语言、实时控制语言程序设计方法结构化语言模块化语言面向对象语言与硬件的联系程度机器语言汇编语言高级语言→与计算机硬件基本无关依赖于计算机硬件(低级语言)32

⑴机器语言从本质上说，计算机只能识别0和1两个数字，因此，计算机能够直接识别的指令是由一连串的0和1组合起来的二进制编码。机器指令＝操作码＋操作数机器语言：指计算机能够直接识别的指令的集合。即以二进制代码表示的机器指令集合，它是计算机能够直接识别和执行的语言。33优点：占用内存少，执行速度快；缺点：面向机器语言，通用性差，不易阅读和记忆，编程工作量大，难以维护。[例题]用Intel8086指令系统来编写机器语言程序，要求完成9+8=？34优点：比机器语言程序容易阅读和修改缺点：面向机器语言，通用性差。

⑵汇编语言

汇编语言：用符号代替机器指令所产生的语言。例如，8086汇编语言对9+8=?编程35源程序：用汇编语言编写的程序。汇编程序：负责翻译的软件。

主要作用→源程序转换成用二进制代码表示的目标程序。连接程序：将目标程序与库文件或其他目标程序连接起来形成可执行程序。汇编语言源程序目标程序可执行程序汇编程序连接程序3637⑶高级语言高级语言：用接近自然语言和数学语言的语法、符号描述基本操作的程序设计语言

BASIC、FORTRAN、Pascal、COBOL、C

VB、VC++、Delphi、Java、C#例如前面9+8=?，用C语言编程：

main()

{intal;

al=9+8;}38

优点：符合人类习惯，简单易学,通用性强，便于维护

源程序：用高级语言编写的程序。

翻译程序：将源程序翻译成用二进制代码表示的目标程序。

翻译程序的工作方式：①解释方式：边解释边执行②编译方式：写程序、编译程序

运行程序39高级语言源程序执行结果解释程序解释方式编译方式可执行程序高级语言源程序编译程序目标程序连接程序40用C语言编写的源程序

#include<stdio.h>main()｛inti,num;floatsum;printf("Enternumbers:＼ｎ");sum＝０;for(i＝０;i<１０;i＋＋)｛scanf("%d",＆num);sum＝sum＋num;｝printf（"sum＝％３．１ｆ＼ｎ",sum）;printf（"Average＝％３．１ｆ＼ｎ",sum／１０.０）;｝

编译程序结构图

目标程序优化后的中间代码

源程序

词法分析

中间代码生成

目标代码生成

语法分析

优化

出错处理表格

管理单词语法单位中间代码图4－3编译程序的结构与工作过程

高级程序设计语言解释系统

高级程序设计语言解释系统是按照源程序中的语句的动态顺序逐条翻译并立即执行相应功能的处理系统。

源程序解释系统（逐句解释、执行）

结果图4-4源程序解释器

原始数据2.程序设计语言的选择选择编程语言涉及很多因素：①人的因素：编程小组精通这门语言吗②任务需要：选择的语言能否实现任务的全部功能？能跨平台吗？有数据库接口功能吗？能直接控制声卡等硬件吗？③客户指定，或要通过串行口控制一个外部设备，C+汇编语言是最明智的选择。了解一些流行的语言，对于做出合理选择会有帮助。448086汇编语言用它编写的程序只能运行在装有80x86计算机上。现在汇编语言仅用于那些要求程序尽可能短或速度要求很高的场合，如为了控制硬件在操作系统、多媒体底层控制时使用它。FORTRAN1954年出现，其他的高级语言几乎都直接或间接地从它发展而来。FORTRAN对于数值类型和计算功能支持较强，一般科学家用来编制科学计算程序，应用面较窄。BasicBasic是为初学者设计的，开发于1964年。它从FORTRANⅣ和ALGOL60改造而来。目前流行的是VB，它的集成开发环境支持调试时解释执行和对最终版本的编译。开发商业软件。PascalPascal最初是70年代为帮助学生学习编程而开发的编译型语言。它最先提出结构化程序设计，但很少用于商业开发。DelphiDelphi是Inprise公司于1995年推出的可视化编程语言。它以Pascal为基础，扩充了面向对象和可视化的开发手段，使得Delphi有能力与VB相抗衡。Delphi适用于应用软件、数据库系统、系统软件等软件的开发。CC语言是美国电报与电话公司为了实现UNIX系统的设计思想而发展起来的语言工具。其特点是兼顾了高级语言和汇编语言，既提供了结构化程序设计，又带有低级语言的接口C++C++语言是在C语言的基础上为支持面向对象的程序设计而研制的一个通用目的的程序设计语言。它可以用于编写从简单的交互程序到高度成熟和复杂的工程科学中的任何程序，目前流行的版本是MSVC++、BorlandC++BuilderJavaJava语言于1991年在SunMicrosystems公司设计出来，源于对独立平台的语言需求。这种语言可创建嵌入各种(具有不同CPU的)电器设备(如微波炉等)的软件，其特点是可移植、跨平台，正好迎合了Internet的需要。标记语言HTML(HyperTextMarkupLanguage)、XML(eXtensibleMarkupLanguage)都属于语言，但它们都没有传统语言的基本控制结构和复杂的数据结构定义以及子程序定义，其主要用途是描述网页的数据和格式。5.2.3数据库管理系统数据库管理系统就是在具体计算机上实现数据库技术的系统软件，用户用它来建立、管理、维护、使用数据库等。数据库管理系统的作用是管理数据库。一般具有：建立数据库、编辑、修改、增删数据库内容等对数据的维护功能：对数据的检索、排序、统计等使用数据库的功能：友好的交互式输入／输出能力：使用方便、高效的数据库编程语言；允许多用户同时访问数据库；提供数据独立性、完整性、安全性的保障。47

不同的数据库管理系统是以不同方式将数据组织到数据库中，组织数据的方式称为数据模型。数据模型一般有三种形式：层次型——采用树型结构组织数据；网络型——采用网状结构组织数据；关系型——以表格形式组织数据。

目前，常用的数据库管理系统有Access、VisualFoxPro、SQLServer、Oracal、SyBase和MySQL等。485.2.4服务性程序

服务性程序是一类辅助性的程序，是为了帮助用户使用和维护计算机，向用户提供服务性手段而编写的一类程序，通常包括编辑程序、调试程序、诊断程序、硬件维护和网络管理程序等。49计算机软件系统中，除了系统软件以外的所有软件都称为应用软件。应用软件是由计算机生产厂家或软件公司为支持某一应用领域、解决某个实际问题而专门研制的应用程序，包括科学计算类软件、工程设计类软件、数据处理类软件、信息管理类软件、自动控制类软件、情报检索类软件等。

505.3应用软件例如，文字处理软件Office、WPS；信息管理软Assces数据库、mysql数据库；辅助设计软件AutoCAD、caxa、Photoshop；媒体播放软件WindowsMediaPlayer、RealPlayer；图形图像软coreldraw

、3DSMAX、MAYA、Photoshop；数学软件Matlab；杀毒软件诺顿、卡巴斯基、江民、瑞星等。51

5.3.1文字处理软件

文字处理软件是办公软件的一种，主要用于文档的编辑、修改、保存、打印等。常用的中文文字处理软件主要是微软公司的Word和金山公司的WPS

。52Word文字处理软件可方便地进行文字、图形、图像和数据处理，制作具有专业水准的文档。Word的窗口内的主要元素有：标题栏、菜单栏、“常用”工具栏、“格式”工具栏、标尺、文本区、状态栏和滚动条。5354

5.3.2表格处理软件

表格处理软件主要用来处理各式各样的表格。目前最常用的表格处理软件是Microsoft公司的Excel。Excel不仅具有强大的数据组织、计算、分析和统计功能，还可以通过图表、图形等多种形式对处理结果加以形象地显示，更能够方便地与办公软件中其他组件相互调用数据，实现资源共享。Excel的窗口如图3-10所示。5556

5.3.3演示文稿软件

PowerPoint是目前最常用的一种演示文稿软件，专用于制作和演示多媒体投影片/幻灯片利用PowerPoint，可以非常方便地制作各种文字，绘制图形，加入图像、声音、动画、视频影像等各种媒体信息，并根据需要设计各种演示效果。57

5.3.4辅助设计软件

计算机辅助设计(CAD)技术是近二十年来最具有成效的工程技术之一。

计算机辅助设计软件能高效率地绘制、修改、输出工程图纸。设计中的常规计算帮助设计人员寻找较好的方案。设计周期大幅度缩短，而设计质量却大为提高。应用该技术能使各行各业的设计人员从繁重的绘图设计中解脱出来，使设计工作计算机化。

目前常用的软件有AutoCAD、caxa、Photoshop等。59

5.3.5实时控制软件

用于生产过程自动控制的计算机一般都是实时控制，对计算机的速度要求不高，但可靠性要求很高，否则会生产出不合格产品，或造成重大事故。

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用于控制的计算机，其输入信息往往是电压、温度、压力、流量等模拟量，要先将模拟量转换成数字量，然后计算机才能进行处理或计算。处理或计算后，以此为依据根据预定的控制方案对生产过程进行控制。目前，比较流行的PC机上的SCADA软件有FIX、InTouch、Lookout等。615.3.6工具软件

在访问各类网站时,需要将其中感兴趣的软件、文档、图像、乐曲等各类信息资源下载到自己的计算机内。为了提高下载速度，许多下载工具软件应运而生，其中比较流行的有网际快车FlashGet(JetCar)、网络蚂蚁和GetRight等。 网际快车的基本功能是提高网上下载速度它采用的技术：

多点连接,是指在下载文件时，把一个文件分成几个部分，通过多条传输路径同时下载各部分的数据，从而达到充分挖掘现有线路的传输能力、提高传输速度的目的。一、下载软件

下载软件（续）

断点续传，是指用户下载过程中如果由于种种原因造成下载被中断，那么再次下载同一文件时可从中断处继续进行，而不必从头开始重新下载。可采用手动或自动方式，利用FTPSearch自动查找镜像站点，通过其中最快的站点下载文件。用户可按计划，避开网络使用高峰时间，在某些比较空闲的时段进行下载。用户可以调整下载任务的先后次序，重要的文件可提前下载。可以按照树型结构分门别类地存放下载文件，可以创建不限数目的类别，每个类别具有单独的文件目录，便于将不同类别的下载文件保存到不同的目录中。下载软件“网际快车”的使用用户可以从它的主页（/）下载该软件的试用版和相关资料。网际快车安装好后，会在浏览器的快捷菜单中添加“使用网际快车下载”和“使用网际快车下载全部链接”两个命令。单击“使用网际快车下载”则下载所选中的单个链接；单击“使用网际快车下载全部链接”则下载本页所有的链接。在“添加新的下载任务”对话框内，可改变下载文件的保存类别、路径以及其他设置，如果不加改变，则采用默认的下载属性，其中下载类别为“已下载”，该类别对应的路径为“C:＼Downloads”。FTP工具软件

FTP(FileTransferProtocol，文件传输协议)既代表一种服务——支持在Internet上通过FTP传输文件，又表示一种协议——即详细描述文件如何在Internet上被上传到FTP服务器的主机或从FTP服务器的主机下载到用户计算机的约定。但是，作为普通用户，即使不了解协议本身复杂的细节，仍然可以使用FTP。CuteFTP是由GlobalSCAPE公司开发的FTP工具软件，用户使用该软件可以方便地向Internet上各种类型的FTP站点上传和下载文件，充分实现信息共享。FTP工具软件（续）

除了可以在Internet上传输文件功能外，CuteFTP还支持断点续传、设置传输队列、制定传输计划、远程编辑、服务器对传、目录比较、目录删除等功能。访问CuteFTP软件版权所有的GlobalSCAPE公司，了解该软件的具体情况。网址是/。

二、图像浏览软件

图像浏览软件是帮助用户获取、浏览和管理图片的实用工具。ACDSystems公司开发的ACDSee软件是一款功能完善、声誉很好的图像浏览软件，它支持50多种多媒体文件格式的预览，可以在BMP、GIF、JPG、PCX、PCD、TIF等10多种图形文件格式之间进行相互转换，既能高速优质地显示图像、播放幻灯片和音乐，又能高效方便地查找和处理图像。ACDSee对文件的操作方法十分方便，既可使用菜单命令或工具按钮，也可使用剪贴板操作和鼠标拖曳操作。

图像浏览软件（续）对图片文件的删除、复制、改名、移动等，只要单击“Edit”（编辑）菜单，选择其中相应的命令即可，其操作方法与Windows的资源管理器十分相似。访问ACDSystems公司的主页（），下载最新的ACDSee试用版软件以及其他相关资料。

截图软件

截图软件是用来帮助用户截取计算机屏幕图像的实用工具软件。用户使用截图软件可对截取到的图像进行编辑和保存。在截图软件中，HyperSnap-DX是一个常用的实用工具。（可以从上下载HyperSnap-DX非注册版试用软件）

截图软件（续）HyperSnap-DX提供截取整个屏幕、截取活动窗口、截取任意指定的一个或多个区域等多种截图方式。可以对截取的图像作简单的编辑加工，如剪裁、亮度调整、绘图、添加注释、选择背景色等处理。用户可以将截取的图像存储为GIF、BMP、JPEG、TIFF等多种流行格式的文件，同时还提供对ProgressiveJPEG的支持。可自动将截取到的图像保存为文件，或打印输出，或复制到剪贴板。可以按照用户设定的时间间隔，自动连续截取活动图像（如游戏软件的运行画面等），并将截取到的图片自动按序号递增的文件名保存。

三、PDF文件阅读软件

Adobe公司推出的PDF格式是一种全新的电子文档阅读格式，其中AcrobatReader就是一款由Adobe公司开发的PDF文件阅读软件。借助于AcrobatReader，用户可以在不同平台上十分方便地查阅采用PDF格式出版的所有文档。PDF是PortableDocumentFormat(可移植文档格式)的英文缩写，所谓“可移植”,是指该文档格式不依赖于特定的硬件、操作系统或创建PDF文档的应用程序，它可以在不同的计算机平台上直接进行查阅，无需作任何修改或转换，因而成为在Internet、企业内部网、CD-ROM上发行和传播电子书刊、产品广告和技术资料等电子文档的标准格式。可以访问Adobe公司的主页（），下载AcrobatReader试用版软件以及其他相关资料。

四、词典工具

金山词霸是目前十分流行的多功能电子词典工具，是一款由金山公司开发的英汉、汉英词典软件，主要功能如下：可以对屏幕任何地方的单词或词组即指即译。支持进入金山词霸的主界面进行词典查询。支持Internet搜索引擎，提供将近30000个网址和十几万关键字供选择查询。对于词霸没有查到的单词，可以直接链接到金山词霸网站上进行查询。通过金山词霸网站，可以获取最新的词库。囊括各种普通词典和专业词典，方便各行各业。具有生词本功能，能将用户所查过的单词自动记录下来，以便于复习。可以访问金山公司网站（）下载该软件的试用版和其他相关资料。五、文件压缩软件

所谓文件压缩，实际上是用某种新的更紧凑的格式来存储文件的内容，其目的是节省文件所占的磁盘空间，减少文件在通信线路上传输时所占的时间。在使用文件时，必须恢复文件的本来面目（称为释放或解压缩）。国内流行着若干种实用有效的文件压缩软件，其中NicoMakComputing公司开发的Win