信息技术 第一册（五年制高职）教案 1.2.5 计算机软件系统-文档

.2.5计算机软件系统图1计算机系统层次关系图相对于硬件而言，软件是计算机的灵魂。软件（Software）是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合，可划分为系统软件、应用软件和介于二者之间的中间件。用户主要是通过软件与计算机进行交流，计算机系统层次关系如图1所示。图1计算机系统层次关系图系统软件系统软件是无须用户干预的各种程序的集合，其主要功能是进行调度、监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中的硬件，使它们协调工作。系统软件主要包括以下3类软件。（1）操作系统操作系统（OperatingSystem，简写OS）是最重要的系统软件，用于控制其他程序的运行，管理系统资源并为用户提供操作界面。概括来说，操作系统有两大功能：一是对计算机系统硬件和软件资源进行管理、控制和调度，以提高计算机的效率和各种硬件的利用率；二是作为人机对话的界面，为用户提供最佳的工作环境和最友好的服务。①功能。操作系统的主要作用是通过CPU管理、存储管理、设备管理和文件管理，对各种资源进行合理的分配，改善资源的共享和利用程度，最大限度地提高计算机系统的处理能力。处理器管理是指将每个任务合理地分配给CPU，包括进程（程序的一次执行过程，是系统进行调度和资源分配的一个独立单位）控制，即创建、撤销、挂起和改变运行优先级等；进程同步，即协调并发进程之间的步骤；进程通信，即在进程之间传送数据，以协调进程间的协作；进程调度，即作业和进程的运行切换。与进程有关的概念是线程，如果一个程序可以被分解为多个进程共同完成任务，被分解的不同进程就叫作线程。存储管理主要是对内存储器进行管理，包括存储分配与回收、存储保护、地址变换和主存扩充等。存储管理的目的是尽量提高内存的使用效率。设备管理是指监视计算机输入、输出资源的使用情况，根据一定的分配策略，把这些资源分配给请求输入、输出操作的程序，并启动设备完成所需的操作。文件管理是对系统软件资源的管理，其功能包括文件的建立、存储、修改、检索、共享和保护。完成某个独立任务的程序及其所需的数据称为一个作业。作业管理是指为用户提供运行自己作业的界面，并对系统中所有的作业进行调度和管理，尽可能提高系统的效率，包括任务与界面管理、人机交互、图形界面、语言控制和虚拟现实等。②分类。目前，操作系统的种类繁多，很难用单一的标准进行分类，常见分类方法如下。根据应用领域划分：桌面操作系统、服务器操作系统、主机操作系统、嵌入式操作系统。根据工作方式划分：单用户单任务操作系统（例如MS-DOS等）、单用户多任务操作系统（例如Windows98等）、多用户多任务分时操作系统（例如UNIX、Linux、Windows7、Windows10等）。根据源代码的开放程度划分：开源操作系统（Linux、Android、ChromeOS）和不开源操作系统（Windows系列）。根据功能划分：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。在批处理操作系统中，系统操作员将作业成批提交，由操作系统选择作业调入内存加以处理，最后由操作人员将运行结果交给用户。分时操作系统是指计算机连接多个终端，系统把CPU分为若干时间片，采用时间片轮转方式处理用户的服务请求，每个用户在各自的终端上以交互的方式控制作业的运行。分时操作系统具有同时性、交互性、独立性、及时性等特点。UNIX系统是典型的分时操作系统。实时操作系统是指系统能够及时响应事件，并以足够快的速度完成事件的处理。实时操作系统包括实时控制系统和实时处理系统。网络操作系统是在单机操作系统的基础上，按照网络体系结构的协议、标准开发的，具有计算机网络管理、通信、资源共享、系统安全和提供多种网络应用服务等特性。分布式操作系统是支持分布式处理的操作系统，它包括分布式操作系统、分布式程序设计语言及其编译（解释）系统、分布式文件系统和分布式数据库系统等。（2）语言处理程序语言处理程序是为用户设计的编程服务软件，用于将高级语言源程序翻译成计算机能识别的目标程序，从而让计算机解决实际问题。按照语言处理程序对硬件的依赖程度，通常分为机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是唯一可以被计算机硬件识别和执行的语言，由二进制数字“0”和“1”组成。汇编语言由一组与机器语言指令相对应的符号指令和简单语法组成的符号语言。高级语言是一种独立于机器的算法语言，比较接近于人们日常使用的自然语言和数学表达式，并且有一定的语法规则。相对于汇编语言来说，高级语言的编程简单易学、可移植性好、可读性强、更加容易调试。常见的高级语言有Java、C#、VisualBasic、C、C++和PHP等。除机器语言外，计算机不能直接运行采用其他程序设计语言编写的程序，这种程序称为源程序，必须将其翻译成等价的机器语言程序，即目标程序，才能被计算机识别和执行。使用编译程序或解释程序可以将源程序翻译成目标程序。编译程序把高级语言所写的程序作为一个整体进行处理，编译后与子程序库链接，形成完整的可执行程序。这种方法的优点是可执行程序运行速度快，缺点是编译和链接比较费时。C语言就采用这种方法。解释程序用于对高级语言程序逐句解释执行，其特点是程序设计的灵活性大，但运行效率较低。BASIC语言就采用这种方法。（3）数据库管理系统数据库是指长期存储在计算机内、具有组织性和可共享性的数据集合。数据库中的数据按照一定的数据模型进行组织、描述和存储，具有较小的冗余度和较高的数据独立性，并且易于扩展，适用于各种用户共享。数据库管理系统（DBMS）是位于用户和操作系统之间的数据管理软件，能够科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。数据库管理系统的主要功能包括数据定义、数据操纵、数据库的运行管理、数据库的建立和维护等。目前，常见的数据库管理系统有SQLServer、MySQL、Oracle和Access等。数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户等组成。国产操作系统（1）中标麒麟操作系统中标麒麟Linux桌面软件是上海中标软件有限公司发布的面向桌面应用的操作系统产品。中标麒麟开发了与Windows操作系统非常接近的图形化桌面。习惯使用Windows操作系统的用户，只需做简单的适应性学习即可在该图形化桌面下完成软件安装、文档编辑、浏览网页、播放视频音频等操作。（2）银河麒麟操作系统银河麒麟（Kylin）是由国防科技大学研制的开源服务器操作系统。此操作系统是863计划重大攻关科研项目，目标是打破国外操作系统的垄断，研发一套中国自主知识产权的服务器操作系统。（3）UOS统一操作系统统一操作系统筹备组是由多家国内操作系统核心企业自愿发起，成员包括中兴新支点、中国电子集团(CEC)、武汉深之度科技有限公司、南京诚迈科技。2019年7月，筹备组联合技术研发团队正式成立，并在广州、武汉、南京、北京等地组织了数百人的研发团队开始研发工作。（4）华为鸿蒙系统（HarmonyOS）鸿蒙OS是华为公司开发的一款基于微内核、耗时10年、4000多名研发人员投入开发、面向5G物联网、面向全场景的分布式操作系统。鸿蒙的英文名是HarmonyOS，意为和谐。

基于AOSP的一款操作系统，华为基于安卓生态开发的应用能够平稳迁移到鸿蒙OS上做好衔接——将相关系统及应用迁移到鸿蒙OS上，差不多两天就可以完成迁移及部署。（5）云针国产操作系统云针操作系统（CloudNeedleOS）是一款完全底层自主创新，微内核的操作系统，是浙江云针科技于2015年开始立项，并自主研发的基于Linux内核的全新国产操作系统。此外，该公司正和郑州大学（中原网络安全研究院、计算机与人工智能学院、工程信息学院）、厦门大学联合研发CloudNeedle新通信协议和操作系统新安全标准。云针操作系统分为服务器操作系统、桌面操作系统、移动操作系统、物联网操作系统四个版本，该操作系统适用于各种智能终端，是一款能够把各大操作系统的软硬件生态完全兼容和直容的新型革新纯国产无国界操作系统。其研发公司云针科技系列产品主要包括以云针操作系统为核心的软件产品，与合作开发生产嵌入该操作系统的服务器、消费终端（电脑、电视、平板、手机、智慧盒）、物联网终端等硬件产品，及虚拟化应用服务，可见生态集群极其丰富。（6）深度Linux(Deepin)Deepin原名LinuxDeepin，于2014年4月更名为Deepin，常被称为“深度Linux”，是一个致力于为全球用户提供美观易用，安全可靠的Linux发行版。它不仅仅对最优秀的开源产品进行集成和配置，还开发了基于HTML5技术的全新桌面环境、系统设置中心、以及音乐播放器，视频播放器，软件中心等一系列面向日常使用的应用软件。（7）普华操作系统普华操作系统产品以开源Linux为基础，结合业务应用的技术积累，对系统的性能、安全性、可靠性以及易用性进行优化和改进，针对不同的市场需求推出了服务器操作系统产品和桌面操作系统产品，支持X86、OpenPower、国产龙芯、申威和兆芯等架构，满足电子政务、智慧城市、生产作业系统以及安全可靠等多个领域应用需求。常见应用软件应用软件包括各种程序设计语言，以及用程序设计语言编制的应用程序。计算机软件已发展壮大成为一个巨大的产业，其应用覆盖了生产、生活的方方面面。表1列举了一些应用领域的主流软件。表1常用的应用软件种类举例办公应用MicrosoftOffice、WPS、OpenOffice平面设计Photoshop、Illustrator、CorelDraw视频编辑与后期制作AdobePremiere、AfterEffects、Ulead网站开发Dreamweaver、FrontPage辅助设计AutoCAD、Rhino、Pro/E三维制作3dsMax、Maya多媒体开发Flash、Director、Authorware程序设计VisualStudio.Net、Eclipse、VisualC++通信工具QQ、飞信、飞秋、MSN硬件和软件的关系硬件和软件是计算机系统中互相依存的两大部分，它们的关系主要体现在以下方面。首先，硬件和软件互