大学计算机课件第三章 计算机软件

第三章计算机软件系统

;13.1概述

内容：计算机软件的定义

计算机软件的特性

计算机软件的分类

：13.1.1计算机软件的定义

目前的主流计算机都是按冯•诺依曼“存储程序”

的思想设计的。

程序、与程序相关的数据和文档称为软件。

H3.1.1计算机软件的定义

程序：指示计算机如何去解决问题或完成任务

的一组详细的、逐步执行的语句（或指

令），是软件的主体。

数据：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：与程序开发、维护及操作有关的资料。

13.1.2软件的分类

1、商品软件、共享软件和自由软件

（按照软件权益如何处置进行分类）

•商品软件

•共享软件

•自由软件

13」.2软件的分类（重点）

2、系统软件和应用软件（会应用和分辨）

（从应用的角度出发）：

-系统软件

-应用软件

3」.2软件的分类

(1)系统软件

有效运行计算机系统、给应用软件开发与运

行提供支持或能为用户管理与使用计算机提供方

便的一类软件

具有一定的通用性

(2)应用软件

专门用于解决各种具体应用问题的软件

:13」2软件的分类

三◎一

I按开发方式和适用范围，应用软件可再分为:

-通用应用软件：可在许多行业和部门共同使用

-定制应用软件：按不同领域用户的特定应用要求而

专门设计的

:13」2软件的分类

通用应用软件类别和功能（重难点）：

类别功能部分流行的软件名称

文字处理文本编辑、文字处理、桌面WPS、Word、Pagemaker>

排版等AcrobatReader

电子表格表格定义、计算和处理等Excel>Lotus123等

图形、图像图像处理、几何图形绘制等AutoCAD、Photoshop等

网络通信电子邮件、网络文件管理、OutlookExpress^Mail、

远程计算、浏览等CC-mail>IE

简报软件幻灯片、演讲报告制「作等Powerpoint>show

partner

媒体播放软播放各种数字音频和视频文MediaPlayer、Real

件件Player、Winamp

统计软件统计、汇总、分析等SPSS、SAS、BMDP

13.1.3计算机软件与硬件的关系

硬件是软件运行的基础

软件是对硬件功能的扩充和完善

软件的运行最终都被转换为对硬件设备的操作

13.1.4计算机软件的特点

不可见性。易复制性

♦:♦适用性♦:♦不断演变性

♦:♦依附性♦:♦有限责任

。复杂性♦:♦脆弱性

。无磨损性

;13.2操作系统

重点：操作系统的作用、启动

多任务处理方式

文件的基本概念

常用操作系统

难点：虚拟存储技术

13.2操作系统

1、操作系统（简称OS）定义

❖是一些程序模块的集合，能以尽量有效、合理的方式

组织和管理计算机的软硬件资源，合理地安排计算机的

工作流程，控制和支持应用程序的运行

❖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。

13.2.1操作系统的定义和启动过程

2、操作系统的启动

加电启动计算机工作，CPU首先执行BIOS中

自检程序，无异常时CPU将继续执行BIOS中自举

程序，它从硬盘中读出引导程序，把它装入内存。

然后就将控制权交给引导程序，由引导程序继续装

入OS。

OS装入成功后，整个计算机就在OS控制下了，

用户可正常使用计算机了。

：13.2.2操作系统的作用

1、操作系统的作用

•为计算机中运行的程序管理和分配各种软硬件资源

•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

操作系统的地位

@V

计算机硬件

1323操作系统的基本类型

按照操作系统功能特征可分为：

A批处理操作系统

»分时操作系统

»实时操作系统

3.2.4操作系统的基本特征和功能

处理机管理：为了提高CPU的利用率，操作系统一

般都支持若干个程序同时运行，这称为“多任务处理器”

任务指的是装入内存并启动执行的一个应用程序。

Windows操作系统采用的是并发多任务方式支持

系统中多个任务的执行。

“并发多任务”，指的是不管前台还是后台任务，

它们都能分配到CPU的使用权，因而可以同时运行。

T踊管理

存储管理：管理内存资源的高效、合理使用。

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。

存储管理采取虚拟存储技术

组成：物理内存（主板上的RAM）和硬盘上的

虚拟内存联合组成

页面大小：4KB

例：页面调度算法LRU最近最少使用算法

即选择最近一段时间内很长时间没有被访问的页面予以淘汰。

若M=3时要访问页面432143543215

工设备管理（自读）

=Q­

/缓冲区管理

/设备分配

/设备驱动

/设备无关性

「I文件管理

1、文件的基本概念

文件是一组相关信息的集合。

用户（或程序）必须以文件为单位对外存储器中

的信息进行访问和操作。

文件中除了它所包含的程序或数据之外，为了管

理的需要，还包含了一些关于该文件的说明信息。

注：为便于区别，每个文件都有自己的名字（称为文件

名），用户（或程序）可以通过文件名来使用文件。

在WINDOWS中，文件名可以长达255个字符。

在WINDOWS中，文件名不能含有下面的字符：

*?“v>

文件的组成

•文件说明信息

存放在该文件的目录中，其中的文件属性很重要,

用于将文件标注为系统文件、隐藏文件、存档

文件和只读文件。

•文件的具体内容

全部保存在磁盘的数据区中。

Ill

2、文件目录（文件夹）

WINDOWS中文件目录也称为文件夹，它采

用多级层次式结构。

多级文件夹既可以帮助用户把不同类型和不同

用途的文件分类存储，又方便了文件的查找，还允

许不同文件夹中的文件使用相同的名字。

使用文件夹最大的优点是它为文件的共享和保

护提供了方便。

例：“文件共享”问题

13.2.5常用操作系统介绍

1、Windows操作系统

Windows操作系统是一种在微型计算机

上运行的系统软件。由（美）微软公司开发,

最初作为DOS的图形化扩充而推出的。

单用户、多任务的图形用户界面系统

」3.2.5常用操作系统介绍

•Windows9x的三个产品

-Windows95

-Windows98

-WindowsMe—在Windows98基础上推出的版本

：I3.2.5常用操作系统介绍

WindowsNT

＞能主动的保护自身免受内部异常和外部有意或无

意破坏的影响，并且必须对软件和硬件的错误做

出可预测的响应，具有高性能。

>WindowsNT4.0

WindowsNT5.0

：I3.2.5常用操作系统介绍

Windows2000

在即插即用方面，它支持USB设备，支持功率的调节和各

种硬件编程接口等。在实用性、安全性和稳定性方面都有所

超越Windows2000有以下几种不同的版本：

•Windows2000Professional

•Windows2000Server/AdvancedServer

•Windows2000DatacenterServer

WindowsXP

-是第一个既适合家庭用户，也适合商业用户的Windows操作

系统。

13.2.5常用操作系统介绍

2、UNIX操作系统

多用户交互式分时操作系统

具有结构简练、功能强大、可移植性好、

网络通信功能强等特点。

13.2.5常用操作系统介绍

3、Linux操作系统

多用户、多任务操作系统

系统原代码公开，集众多用户智慧，共享

系统资源的开发模式

3.3程序设计语言及其处理程序

重点：程序设计语言的分类

常用程序设计语言

程序设计语言的成分

13.3.1程序设计语言分类

程序设计语言按其级别可以划分为机器

语言、汇编语言和高级语言三大类

J3.3.1程序设计语言分类

三&_

1、机器语言

•机器语言：使用计算机指令系统的程序语言。

•用机器语言编写的程序，全部都是二进制代码

形式，可以被计算机直接执行。

•机器语言直接依赖机器的指令系统，不同类型

甚至不同型号的计算机，其机器语言是不同的。

•机器语言不易记忆和理解，所编写的程序也难

于修改和维护。

13.3.1程序设计语言分类

2、汇编语言

＞汇编语言：用助记符来代替机器指令的操作码和操作数，

如用ADD表示加法，用SUB表示减法等。

用汇编语言编写程序与编写机器语言程序相比，比较

MOVAX383直观和易记忆，但汇编语言仍然是面向机器指令系统的，

还保留了机器语言的各项缺点。

|例：MOVBX545

ADDBXAX

13.3.1程序设计语言分类

3、高级语言

＞高级语言：在一定程度上与机器无关,是一种接近人们自然

语言（主要是英语）的程序设计语言。

＞特点：易学、易用，易维护，人们可以更有效、更方便地

用它来编制各种用途的计算机程序。

＞高级语言虽然接近自然语言，但和自然语言仍有很大差距。

主要表现在语法规则极为严格O其主要原因是高级语言处

理系统是执行程序的计算机，而自然语言的处理系统则是

人。

13.3.2程序语言中的数据分和控制成分

程序语言基本成分

•高级语言种类千差万别，但是其基本成份都可归

纳为四种：

-数据成分：描述程序所处理的数据对象。

-运算成分：描述程序所包含的运算

-控制成分：用以表达程序中的控制构造

-传输成分：用以表达程序中的数据的传输

j3.3.2程序语言中的数据分和控制成分

1、数据成分

数据作为程序操作的对象，具有名称、类型、作用域等特

征。使用前要对数据的这些特征加以说明。

数据名称由用户通过标识符命名，类型说明数据需占用存

储单元的多少和存放形式，作用域说明数据可以使用的范围。

以c语言为例，其数据构造方式可分为基本类型和派生类型：

r整型

，算术类型1单精度

f基本类型＜双精度

字符类型

枚举类型

数据类型1

［数组

、派生类型,指针

〔用户定义类型

:।3.3.2程序语言中的数据分和控制成分

2、控制成分

•程序语言中控制成分的作用：提供一种基本框

架，在此基本框架支持下，可以将数据和对数

据的运算组合成程序。

(1)顺序结构

(2)条件选择结构

(3)重复结构

;13.3.2程序语言中的数据分和控制成分

控制成分

顺序控制结构条件选择结构While型重复结构

।3.3.3程序设计语言处理系统

语言处理系统的作用：把用程序语言（包括汇

编语言和高级语言）编写的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计算结果。

程序设计语言处理系统包括：

-编译程序

-解释程序

-汇编程序

；13.3.4主要程序语言介绍

1、FORTRAN语言

FORTRAN：主要用于数值计算的面向过程的

程序设计语言。接近数学公式、简单易用。

2、BASIC和VB语言

BASIC语言的特点是简单易学。

VB是基于BASIC基础上开发的一种程序设

计语言，是图形用户界面。

3.3.4主要程序语言介绍

3、Java语言

•Java语言：一种面向对象的、用于网络环境的

程序设计语言。具有一定的平台独立性、安全

性和稳定性。

3.3.4主要程序语言介绍

4、C语言和C++语言

•著名的UNIX操作系统就是用c语言编写的。

•C++语言：以c语言为基础发展起来的通用程序设计语言。

•C++语言是对C语言的扩充。

•C++语言既有数据抽象和面向对象能力，运行性能高，又

能与C语言相兼容，近年来C++语言迅速流行，成为当前面

向对象程序设计的主流语言。

;13.4软件设计基础

重点：

算法和数据结构的基本概念

难点：

常见的数据结构

J3.4.1算法

=©­=

I1、什么是算法

•算法就是解决问题的方法与步骤。

•它是问题求解规则的一种过程描述。

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。

Ill3.4.1算法

算法的性质

•确定性：每一步运算应执行何种操作必须是最清楚明确、

无二义性的

•有穷性：一个算法总是在执行了有穷步的运算后终止

•能行性：在计算机能力范围内且在有限时间内能完成

•输出：至少产生一个输出

算法与程序的区别：

•一个程序不一定满足有穷性

•程序中的指令必须是机器可执行的，而算法中的运算语句

则无此限制

113.4.1算法

2、算法分析

分析一个算法的好坏，除其正确性外，还应

考虑以下因素：

•执行算法所要占用的计算机资源

-时间资源

-空间资源

•算法是否容易理解、是否易调试和测试等

J3.4.2数据结构

I、什么是数据结构

•数据结构：主要研究程序设计中计算机所操作的对象以及

它们-之数间据的的关存系储和结运构算。

-数据的逻辑结构

-在数据上定义的运算集合

I•数据结构一般包括三个方面的内容：

:13.4.2数据结构

2、数据的逻辑结构

数据的逻辑结构只抽象地反映数据的成分及其

约束关系，而不管其在计算机中的存储方式。

例：线性表结构树形结构

；13.4.2数据结构

3、数据的存储结构

-数据的存储结构实质上是它的逻辑结构在计算机存储器上

的实现。

-为全面地反映一个数据元素的逻辑结构，它在存储器中的

映象应包括两方面的内容：

•数据元素自身

•数据元素之间关系

-链接表是以指针方式表示的“线性表结构”

第1个学生第2个学生第n个学生

]A|学号、姓名..二

学号、姓名……学号、姓名……A

infolinkinfolinkinfolink

学生表的链接结构

J3.4.2数据结构

4、数据的运算

-对实各质种上数，据数逻据辑的结运算构定有义相在应数的据各逻类辑运结算构，每上种，

逻而辑其运结算构的都具有体一实个现运要算在的存集储合结，构上进行。

-常用的运算有：检索、插入、删除、更改、排

序等。

1数据结构+算法=程序

1习题总结

1、下列软件属于系统软件的是（）。①金山毒霸、②SQLServer、

③FrontPage、@CoreDraw>⑤编译器、⑥Linux、⑦银行会计软件、

⑧Oracle、⑨Sybase、⑩民航售票软件

A.①、③、④、⑦、⑩B.②、⑤、⑥、⑧、⑨

C.①、③、⑧、⑨D.①、③、⑥、⑨、⑩

2、计算机完成最基本操作任务的软件和协助用户完成某项特定任务的软

件分别是（）。

A.系统软件和系统软件B.系统软件和应用软件

C.应用软件和系统软件D.应用软件和应用软件

3、下面关于虚拟存储器的说明中正确的是（）。

A.虚拟存储器是提高计算机运算速度的设备

B.虚拟存储器由RAM加