西安交通大学计算机教学实验中心 计算机软件基础

第7阜无

收件概述

开场白

计算机软件索础

FundamentalsofComputersoftware

西安交通大学

计算机数学实验中心

《软件基础》教学大纲

一、课程的目的和任务

二、课程基本要求

三、课程基本内容

、实验内容

五、时间分配

上一页］

停止放电

六、考试方法

下一页I

第2页

课程的的和任务

《软件基础》是非电类专业的一门技术基础课,

涉及“计算机操作系统”、“数据结构”、

“数据库系统原理”和“软件工程”9门课

程的经典内容，通过该课程的学习，使学生

掌握开发应用软件所必需的软件基础知识，

为今后结合本专业开发应用软件打下必要的

基础。

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停止放映I

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第3页

课程基本要求

了解计算机软件的基本概念，理解有关的常用技术

术语。

了解程序设计中常用的数据结构及相应算法，初步

掌握对不同类型的问题求解选择适当的数据结构。

了解应用软件开发的最基本的环境;掌握操作系统

的基本概念和基本功能，了解计算机系统硬、软件

资源如何控制管理。

了解如何以近代软件工程的观点开发应用软件的基

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本概念和方法O

停止放映I

了解数据库的基本概念，初步掌握数据库系统的开

下一页_发方法。

第4页

三、课程基本内容

1、数据结构

2,操作系统原理

3、数据库系统原理

4、软件工程

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I

停止放映

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第5页

1、数据结构

学数据结构是计算机的专业技术基础课。它研

究的主要问题有:

@分析数据（计算机加工的对象）的特征

®选择适当逻辑存储结构和物理存储结构

©在存储结构的基础上实现对数据的操作

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停止放唤I

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第6页

2、操作系统原理

▲是研究计算机工作原理的一门学科：

研究的主要问题:

立提高系统资源的利用率

。更有效地组织、协调、管理计算机内

部的工作流程

。为用户提供更友好、便捷的操作界面

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停止放映I

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第7页

3、数据库系统原理

▲是一门综合性软件技术课。它研究的主

要问题是：

□描述数据记录（用数据描述语言）

□实现对数据记录的管理操作

□实现对数据库的应用管理

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停止放映I

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第8页

4、软件工程

上是一门交叉学科；它包括计算机科学、

数学、工程学和管理等学科。

会主果研究：

>克服、解决“软件危机”

>改进“软件生产”的方法、工具

>提高软件的生产率

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停止放映I

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第9页

全本课程实验内容提要:

1、操作系统及应用；Windows'(2000)

的操作。

2、数据结构程序设计；用程序设计语言实

现a二叉树链表的操作。

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3、数据库系统及应用；用ACCESS实现

停止放唤I

“学生成绩”数据库的操作。

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第10页

五、时间分配

1、课时分配：44学时

课程名称分配学时

操作系统8

数据结构16

数据库系统10

软件工程10

2、机时分配：20学时

实验名称分配机时

上一页操作系统及应用4

I

停止放映数据结构程序设计8

数据库及应用8

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六、说明

1、考核方法

期末笔试十大作业+平时实验的综合成绩

2、教材

《计算机软件技术基础》人民邮电出版社

3、参考书

《面向对象的理论与C++实践》清华大学出版社

《软件工程导论》清华大学出版社

《ACCESS2000实用教程》清华大学出版社

上一页《数据结构一00方法与C++描述》清华大学出版社

I

停止放映《大学计算机基础》高等教育出版社

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第12页

《软件基础》概述

容什么是“软件”?

好软件的特征

小软件的分类

.软件的发展

上一页琳软件危机

I

停止放映

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第13页

软件(Software)

随着信息化、网络15数字化时代的到来,

社会对“软件”的需求激增。如今，世

界发达国家都把软件列为国家发展的关键

技术领域。

美巨■巨家关键技术委员会将软件列为六大关

键技术之一；

欧洲共同体将“软件和信息处理”列为关键

技术；

臼

上一页我把信息产业放在优先发展的地位，看作

I是中目发展高新技术、赶超世界先进水平

停止放映

的一次千载难逢的机遇。

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第14页

软件的基本概念

士什么是软件？

,计算机系统由计算机硬件和软件构成。

.计算机神奇的功能是在软件的“指挥”下创造

出来的。

>软件是各种程序和有关资料的总称。

展程序是：

•为实现特定目标或解决特定问题而用计

算机语言编写的命令序列的集合

•是人们求解问题的逻辑思维活动的代码

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I化描述

停止放映身程序的最重要的目的是:

下一页_便于阅读、交流

第15页

软件的特征

♦软件是逻辑产品

♦软件产品质量的体现方式不同

e软件产品的失败曲线不同

.软件产品的成本构成不同

♦软件产品不存在同类零件替换

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I・软件产品的静态和动态属性

停止放j

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第16页

软件是逻辑产品

软件产品是:

一具有产值、价格、质量和功能的

特性

一看不见，是逻辑的、无形的

一是脑力劳动的结晶

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停止放映

下一页,

第17页

软件产品质量体现方式不同

年质量体现方式不同：

-实用、可靠、可操作性;

一可维护性强

一方傻用户

一不会折旧、损坏、老化

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停止放映

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第18页

软、硬件失败曲线

颊率

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硬件

停止放映;稳定期

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第19页

软、硬件比例示意图（成本构成）

人（单位:百万）

软、硬件成本比例软、硬簟霾眇美国软件供需图示

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I开发中：硬件成本小，人力成本大

停止放映

生产中：生产成本小，维护成本大

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计算机系统中：软件成本逐渐增大。必

第20页

软件产品不存在同类零件替换

:h当硬件产品中某个部件损坏后，可以用相

同的备用部件更换，便硬件系统恢复正常

工作。

：h而软件产品却没有相同的备用部件可言,

因为软件出现的每一个故障，要么是由于

设计考虑不周造成的，要么是编程错误造

成的。

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I:h由于软件无备用部件可供更换,而软件

停止放映

维护比硬件维护要复杂得多，成本也高得

下一页_多。

第21页

软件产品的铮态和动态属性

4软件是由程序和相关文档资料组成的。

-程序是具有双重属性的:

它是求解客观问题的逻辑描述，是供阅读和交流的,

它的表示是黔态的；

程序最终是通过运行去执行特定的操作和数据处理,

它又具有极其复杂和丰富内涵的动态属性。

二程序的双重决定判别程序是否正确也要有双重标准:

-港态的程序正确与否是检查它的语法和句法是否

上一页符合规则要求；

停止放映-动态的程序正确与否则要动态的测试程序的所有

逻辑流结构和数据结构是否正确O

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第22页

软件分类

软件按不同方式可以划分为

不同的类型：

-按功能划分

-按规模划分

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停止放映I

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第23页

按功能划分软件分类

r操作系统

网络系统

系统软件《语言编译器

I工具软件

软件V

r管理软件

应用软件实时软件

(J科学计算、数据处理

上一页嵌入式软件

I

停止放映人工智能软件

I专用领域软件

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第24页

系统软件

是支持计算机系统正常运行并实现用户操作

的那部分软件。

一般是在计算机系统购买时随机携带的，也

可以根据需要另行安装。

系统软件的主要特征是：

-与硬件有很强的交互性

-能对资源共享进行调度管理

上一页-能解决并发操作处理中存在的协调问漉

I

停止放映一其中的数据结构亥杂，夕卜部接口多样化，

下一页_便于用户反复使用

第25页

应用软件

应用软件是为满足用户不同领域、

不同问题的应用需求而提供的那部

分软件。

►它可以拓宽计算机系统的应用领域，

放大硬件的功能。

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应用软件具有无限丰富和美好的开

停止放映I

发前景。

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第26页

按规模划分软件分类

分类程序规模模块数开发时间开发人数

极

小

500行以下10〜201~4周1人

小

1K〜2K行25〜501〜6月1人

中

5K〜50K行250〜10001〜2年2〜5人

大

50K〜100K行1000以上2〜3屋5〜20人

大

甚行年人

大1M4〜5100〜1000

极

1M〜10M行5〜10年2000〜5000

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停止放映

下一页,

第27页

软件的发展

软件伴随计算机技术的发展经

历了三个阶段：

程序设计阶段

软件设计阶段

软件工程阶段

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停止放映I

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第28页

程序设计阶段

程序设计阶段（1946年~1955年）

特点

一尚无软件的概念，程序设计主要E呈

绕硬件进行开发

一规模很小、工具简单

一无明确分工（开发者和用户）

一程序设计追求节省空间和编程技巧,

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I天文档资料

停止放映一主要是用于科学计算

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第29页

软件设计阶段

软件设计阶段（1956年~1970年）

特点：

一硬件环境相对稳定，出现“软件作坊”的

开发组织

一开始使用产品软件（可购买）,从而建立

了软件的概念

一系统规模越来越庞大，高级编程语言层出

不穷，应用领域不断•拓宽

一开发者和用户有了明确分工，社会对软件

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的需求量剧增

停止放映I

一但是软件开发技术没有重大突破，生产效

下一页_率低下，从而导致“软件危机”产生。

第30页

软件工程阶段

软件工程阶段（1970年~至今）

由于软件危机的产生，迫使人们不得不研究、改变软

件开发的技术手段和管理方法。从此软件生产进入轨

件工程时代。

特点：

一硬件已向“四化”（巨型、微型、网络、智能）

发展，数据库技术已成熟并广泛应用，第三、四

代语言出现。

一第一代软件技术-----结构化程序设计在数值计算

领域取得优异成绩;

上一页-第二代软件技术-----软件测试技术、方法、原理

用于软件生产过程；

停止放映I

一第三代软件技术-----处理需求定义技术，用于软

下一页_件需求分析和描述。

第31页

软件危机

好硬件生产率大幅提高

小软件规模越来越大

字软件生产率很低

冷硬、软件供需失衡

字矛盾引发“软件危机”

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第32页

硬件生产率大幅提高

如今，计算机的发展已进入一个新的历史阶段;

硬件产品已系列化、标准化，“即插即用"o

硬件产品的生产可以采用最高精尖的现代化工

具和手段、自动生产。生产效率几百万倍

的提高。

生产能力过剩。

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第33页

软件生产随规模增大、

以美巨宇航局的软件系统为例

1963年水星计划系统200万条指令

1967年双子星座计划系统400万条指令

1973年阿波罗计划系统1000万条指令

1979年哥伦比班航天飞机系统4000万条指令

假设1个人一年生产一万条有效指令，那么是否

4000人生产一年，或400人生产10年就能完成任

务呢?答案是否定的。一万条指令的复杂度决

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I不仅仅是100条指令复杂度的100倍。

停止放映

下一页,

第34页

软件生产率很低

伴唠计算机的普及，整个社会对计

笄机应用的需求越来越大。

但软件的生产却还沿用“手工作坊”

的生产方式，人工编程生产。生产

效率仅提高了几倍。

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生产能力极其低下。

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第35页

硬、软件供需失衡

社会大量需求，生产成本高，生产

过程控制复杂，生产效率低等等因

素构成软件生产的恶性循环。

由此产生“软件危机”。

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第36页

矛盾别发“软件危机”

软件危机是指在计算机软件的开发和维

护过程中所遇到的一系列严董问题。

为了研究、解决软件危机，诞生了一

门新兴学科-----软件工程学。它把软

件作为工程对象，从技术措施和组织

管理两个方面来研究、解决软件危机。

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第37页

软件危机的具体体现

(1)软件开发进度难以预测

(2)软件开发成本难以控制

(3)用户对软件功能难以满足

(4)软件产品质量无法保证

(5)软件产品难以维护

(6)软件通常缺少适当的文档资料

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第38页

(1)软件开发进度难以预测

拖延工期几个月甚至几年的现象并不罕见，这种现象降

低了软件开发组织的信誉。

以丹佛新巨际机场为例

-该机场规模是曼哈顿机场的两倍，宽为希思机场

的10倍，可以全天侯同时起降三架喷气式客机；

一投资L93亿美元建立了一个地下行李传送系统，

总长21英里，有4,000台遥控车，可按不同线路在

20家不同的航空公旬柜台、登机门和行李领取处

之间发送和传递行李；

一支持该系统的是5,000个电子眼、400台无线电接

受机、56台条形码扫描仪和100台计算机

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I一按原定计划栗在1993年万圣节前启用，但一直到

停止放映1994年6月，机场的计划者还无法预测行李系统何

时能达到可使机场开放的稳定程度。

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第39页

(2)软件开发成本难以控制

投资一再追加，令人难于置信。往往是

实际成本比预算成本高出一个数量级。

而为了赶进度和节约成本所采取的一些

权宜之计又往往损害了软件产品的质量,

从而不可避免地会引起用户的不满。

上一页］

停止放4

下一页,

第40页

(3)用户对产品功能难以满足

开发人员和用户之间很难沟逋、矛盾很

难统一。往往是软件开发人员不能真正

了解用户的需求，而用户又不了解计算

机求解问题的模式和能力,双方无法用

共同熬悉的语言进行交流和描述。

在双方互不充分了解的情况下，就仓促

上阵设计系统、匆忙着手编写程序，这

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I种“闭门造车”的开发方式必然导致最

停止放映终的产品不符合用户的实际需要。

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第41页

(4)软件产品质量无法保证

系统中的错误难以消除。软件是逻

辑产品，质量问题很难以统一的标

准度量,而造成质量控制E3难。

软件产品并不是没有错误，而是盲

检测很难发现错误，而隐藏下来

的错误往往是造成重大事故的隐患。

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第42页

(5)软件产品难以维护

软件产品本质上是开发人员的代码化的

逻辑思维活动，他人难以替代。除非是

开发者本人，否则很难及时检测、排除

系统故障。

为使系统适应新的硬件环境，或根据用

户的需要在原系统中增加一些新的功能,

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又有可能增加系统中的错误。

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(6)软件缺少适当的文档资料

文档资料是软件必不可少的重要组成部分。

实际上，软件的文档资料是开发组织和用户

的之间权利和义务的合同书，是系统管理者、

总体设计者向开发人员下达的任务书，是系

统维护人员的技术指导手册，是用户的操作

说明书。

缺乏必要的文档资料或者文档资料不合格,

将给软件开发和维护带来许多严重的困难和

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I问题。

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第44页

最典型失败系统的例子

AIBM公旬开发0S/360系统，共

有4000多个模块，约100万条

指令，投入5000人年，耗资数

亿美元，结果还是延期交付。

在交付使用后的系统中仍发现

大量（2000个以上）的错误。

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软件危机产生的原因

A产生软件危机有两个方面的原

一与软件本身的特点有关；是内在

素、客观的存在，只能因势利导加

以解决。

一与软件开发和维护的技术方法有关；

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是外在因素，可以完善、提高。

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第46页

软件特点的因素（内因）I

软件是逻辑产品，是代码化了的人的思维活

动。在总体构思时，别人无法管理和干预。

在写出程序、并在机器上运行之前，进展情

况难以掌握，开发质量也无法评估。这些都

绐管理和控制带来不侵。

软件是特定问题在计算机上的运行描述。实

际问题的复杂性决定了一个实用软件系统规

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模往往十分庞大。大有大的难处。程序规模

停止放映

越大，控制、管理难度也就越大。

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第47页

软件开发