计算机的软件介绍

第4章计算机软件和多媒体技术基础

本章主要介绍计算机软件和多媒体方面的一些基本常识、基本概念、名词术语，当前的常用软件类型及各类软件的功能。以及程序设计语言和编程中的基本概念。本章概要4.1软件的发展4.2软件及其分类4.3系统软件的类型4.4操作系统4.5计算机编程基础4.6应用软件4.7多媒体及其软件简介4.1软件的发展4.1.1自由软件“自由”是指用户运行、拷贝、研究、改进软件的自由。三种层次的自由：（1）研究程序运行机制，并根据你自己的需要修改它的自由（2）重新分发拷贝，以使其他人能够共享软件的自由（3）改进程序，为使他人受益而散发它的自由4.1.2商业软件含义:软件商业化，由专门的公司开发、销售和维护，并从中获利。4.1.3开放源码软件开放源码软件（open-source）指源代码可以被公众使用的软件，并且此软件的使用，修改和分发也不受许可证的限制。开放源码软件通常是有版权（copyright），它的许可证主要是保护源码的开放状态，保护原著者的著作权，或者软件开发的控制等。4.1软件的发展4.2软件及其分类软件指在计算机硬件设备上运行的程序及相关的文档资料和数据。程序是指示计算机如何去解决问题或是完成任务的一组详细的、逐步执行的指令的有序集合。数据是指人们能够识别的图、文、声像、数字、符号等在电脑中存储及处理的信息形式。软件和硬件具有相互依存和逻辑等价的关系。硬件是软件运行的基础，软件是硬件功能的扩充。用户通过使用软件来达到控制计算机硬件的目的。4.2.1软件的概念4.2.2软件的功能管理计算机系统，提高系统资源的利用率，协调计算机各组成部件之间的配合与合作。在硬件提供的设施与体系结构的基础上，不断扩大计算机的功能，提高计算机去实现和运行各类应用任务的能力。面向用户服务，向用户提供尽可能方便、合适的计算机使用界面与工作环境；为用户运行各类作业、完成各种任务提供相应的软件支持。为软件开发人员提供开发工具和开发环境，提供维护、诊断、调试计算机的工具。4.2.3软件的分类软件系统软件应用软件系统软件是为整个计算机系统配置的、不依赖于特定应用领域的通用软件，用来管理计算机的硬件系统和软件资源应用软件是指用于应用领域的各种应用程序及其文档资料，是各领域为解决各种不同的问题而编写的软件。计算机系统的层次硬件操作系统系统软件用户应用软件操作系统是硬件系统之上的第一层软件系统，其它系统软件借助操作系统的功能完成不同的功能（如语言处理程序，数据库管理系统等），应用软件是利用各种系统软件开发的应用系统，用户则常通过应用软件操作计算机系统，完成各种实际工作。4.3系统软件的类型系统软件操作系统（OS）语言处理程序数据库管理系统（DBMS）实用工具及诊断程序4.3.1操作系统（OperatingSystem）操作系统管理和控制计算机所有硬件、软件资源的程序。地位：“总管家”，其他软件的基础。目标：提高资源利用率。4.3.2网络和通信软件网络和通信软件的作用保证计算机联网工作的顺利进行，负责网上各类资源的管理与监控，以及计算机系统之间、计算机设备之间的通信交往，是计算机网络系统中必不可少的组成部分。网络操作系统（NOS）网络操作系统通过内核程序、传输规程软件、服务规程软件、网络文件系统、网络实用程序和网络管理及监控程序等软件模块，保证实施网上资源共享与数据通信。常用网络操作系统UNIX、NovellNetWare、WindowsNT、WindowsServer的各版本、OS/2及Linux等4.3.3计算机语言及处理程序计算机语言：用户通过计算机语言编写程序，指示计算机完成一定的工作！语言处理程序：把用户的程序转换为计算机能识别的指令的程序；它可分为编译系统和解释系统。4.3.4、数据库管理系统（DBMS）DBMS是管理数据库的系统软件，能够有效、正确地管理一个单位，企业，学校，工厂等的业务数据，并保证数据安全性。DBS=DB+DBMS+DBADBS：数据库系统。DBA：数据库管理员。DBMS是DBS的核心。用户应用程序DBMSDBDBMS的种类根据所基于的数据模型来分：层次型网状型关系型

目前最流行。

普及式：VisualFoxPro、Paradox、Access

完善的大型的：Oracle、DB2、SYBASE、Informix、SQLServer4.4操作系统每台计算机系统都必然要包含一个或多个操作系统，操作系统是运行在裸机之上的最基本的系统软件，它是对硬件系统的第一层扩充，其他的软件都必须在某个操作系统的支持下才能运行；操作系统是一组程序的集合，这组程序以合作运行的方式控制与管理计算机系统中的各类资源（主要包括硬件与软件资源），控制管理相应的应用程序，合理地组织与安排计算机系统的工作流程，向用户提供一些操作计算机的命令或编写程序的软件接口。

操作系统的分类操作系统单用户单任务单用户多任务多用户多任务分时操作系统实时操作系统批处理操作系统操作系统的功能

CPU管理：合理分配和利用CPU；存储管理：负责对内存的分配和扩充等；设备管理：控制外部设备的运行；文件管理：对文件和目录进行管理；作业管理：主要是作业调度控制等。常见的操作系统DOS(磁盘操作系统)Windows系统单机：Windows98;Windowsme;WindowsXP;Windows2000professional服务器：WindowsNT;Windows2000ServerUnixLinuxNetwareWindows系统的多任务调度1、硬盘上有许多数据和程序2、程序执时被从硬盘调入内存中,Windows可同时执行多个程序,每个程序占据一块不同的内存区域3、当应用程序需要更多的内存时，CPU就从未用的内存中为该应用程序分配需要的内存4、如果没有足够的内存分配，Windows将内存中久未被执行的代码拷贝到硬盘上的“虚拟内存”中，然后Winows将这块内存分配给应用程序，如果内存较小，就会频繁地发生内存与硬盘之间的数据交换，这就是程序运行较慢的原因之一。5、为了同时运行多个程序，Windows将CPU的运行时间分片，每一个时间片运行一个程序。比如，将1秒钟分为100等份，第一个1/100秒执行“打印程序”，第二个1/100秒执行“Excel”……4.5计算机编程基础4.5.1程序设计语言的发展机器语言——汇编语言——高级语言汇编程序面向过程面向对象BasicPascal、CVisualBasicJava、Delphi语言处理程序编译方式：源程序目标程序可执行程序编辑程序汇编程序或编译程序连接程序解释方式：解释一句执行一句，无目标程序生成。计算机语言的翻译翻译翻译指的是将计算机高级语程序程序转换成计算机能够识别的机器指令程序。翻译有两种方式：解释和编译编译编译是将高级语言程序（源程序）转换成与之对应的计算机机器指令程序，称为目标程序。目标程序经过链接后，就形成了可执行程序。几种计算机语言程序的对比完成3+9的计算机程序（基于Z80指令系统）取数指令的操作码操作数3的二进制码加法指令的操作码操作数9的二进制码停机指令的操作码内存中的程序代码不管是哪种程序设计语言写的程序，最后都要转换成同样的机器指令代码，存于内存，才能被CPU执行计算机语言的演化第1代：机器语言第2代：汇编语言第3代：高级语言C语言、Basic、COBOL、Fortran、Pascal、SQL第4代：面向对象程序设计语言C++、JAVA、J++、PowerBuilder、VB、VC、Delphi面向对象程序设计语言（OOP）的基本特征类（class）是面向对象程序设计用来模拟现实中实际对象的程序单元。同类对象的共有属性和行为被抽象成一人类，在类中用数据表示对象的属性，用函数表示对象的行为。抽象（abstract）是指有意忽略问题的某些细节和与当前目标无关的方面，以便把问题的本质表达得更清楚。封装（encapsulation）就是将数据抽象的外部接口与内部实现细节分离开来，将接口显示给用户并允许其访问，但将接口的实现细节隐藏起来，不让用户知道，也不允许他访问。继承（inheritance）所反映的是对象之间的相互关系，其实质是某类对象可以继承另外一类对象的特征和能力多态“一个接口，多种形态”4.5.3计算机程序设计方法1、结构化程序设计思想:自顶向下、逐步细化、模块化把要完成的复杂任务分解为若干个子任务，再把子任务分解为多个更小的子任务，直到每个子任务都只需要完成某个单一的功能为止，一个小任务称为一个模块。各个模块都可以分别由不同的人编写和调试。三大结构：顺序、分支和循环2．面向对象程序设计思想用计算机求解的都是现实世界中的问题，它们由一些相互联系，并且处于不断运动变化的事物（即对象）组成。每个事物都可以通过两个方面来刻画：描述事物状态的数据和描述事物行为的操作，应该把它们结合成一个整体，代表一个客观事物，这个整体就是对象。从客观世界中抽象出一个个对象，对象之间能够传递消息（一个对象向其他对象发出的服务请求信息），并通过特定的函数进行数据访问，禁止以任何未经允许的方式修改对象的数据，这就是面向对象程序设计的基本模式。4.5.3计算机程序设计方法4.5.4软件工程概述1、软件工程与软件危机软件危机是指软件开发和运行维护过程中所遇到的一系列严重问题。即如何开发软件，怎样满足日益增长的软件需求，以及如何才能有维护好数量不断膨胀的已有软件。2、软件工程按工程项目的管理办法来管理软件项目开发的全过程3、生命周期法生命周期是指软件系统从产生到灭忘的全过程。生命周期分为系统规则、系统分析、系统设计、系统实施、运行维护和系统评估五个阶段。每个阶段都完成相对独立的任务，完成后会形成相应的文档资料或工作报告，作为后阶段或软件维护的依据。各个阶段互相连接，前阶段的结束意味着后阶段的开始4.5.4软件工程概述3、软件开发模型瀑布模型

快速原型模型

增量模型

螺旋模型

喷泉模型

智能模型

敏捷软件开发模型

4.6应用软件文字处理软件：WPS、Word电子表格软件：Excel、Lotus1-2-3图形图像软件：PhotoShop、CorelDraw、3DS网络通信软件：IE、FTP、OutLook网页制作软件：FrontPage、DreamWaver辅助设计软件：AutoCAD简报软件：PowerPoint4.7多媒体及其软件简介4.7.1多媒体的概念指把文本、相片、图形、图像、语言、声音、视频动画等多种对象集成在一起的一种技术。多媒体计算机系统实际上是在普通计算机的基础上增配一些外围设备组成的，一个完整的多媒体计算机包括专用的音频设备（声卡、音箱、麦克风、录音机、光驱或DVD驱动器甚至音乐键盘等等）、视频设备（如数码相机、录像机等）、图形设备（如扫描仪、绘图仪）、打印机等

4.7.2多媒体信息的表示1.数字音频声音是一种模拟信号，可使用一种模拟（即连续变化的物理信号）波形来代表的，这种波形就是大家熟悉的声波。要在计算机中存储或播放声音必须先把它转换数字信号，方法是采样。声波的采样就是在声音波形上，每间隔相同时间取一个波形值，并用一个数字来表示采样频率人们把每秒钟采样的次数称为采样频率音频编码与音质的关系8位声卡与16位声卡的区别波形文件.wav.mod.voc多媒体信息的表示多媒体信息的表示2.数字视频视频采集帧位图位图编码分辨率图像灰度16位、24位图真彩色图形类型图形软件MIDI（Musical

Instrument

Digital

Interface），又称作乐器数字接口，是数字音乐及电子合成乐器的国际标准。它定义了计算机音乐程序、数字合成器及其它电子设备交换音乐信号的方式，规定了不同厂家的电子乐器与计算机连接的电缆和硬件及设备间数据传输的协议，可以使不同厂家生产的电子音乐合成器互相发送和接收音乐数据。MIDI音乐合成4.7.3多媒体信息压缩技术1.JPEGJPEG（JointPhotographicExpertsGroup）标准，是一种静态图像压缩技术。具有较高压缩比的图形文件（一张1000KB的BMP文件压缩成JPEG格式后可能只有20～30KB），在压缩过程中的失真程度很小。这种有损压缩在牺牲较少细节的情况下用典型的4:1到10:1的压缩比来存档静态图像2.MPEGMPEG压缩标准是针对运动图像而设计的，基本方法是在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩，其平均压缩比可达50:1，压缩率比较高，且又有统一的格式，兼容性好。在多媒体数据压缩标准中，较多采用MPEG系列标准，包括