大信课件2013修改zpl03

1、 大学计算机基础第三章计算机软件系统第三章计算机软件系统微机软件系统的基本组成操作系统功能掌握本章学理解习目标了解应用软件第三章 计算机软件系统第三章计算机软件系统v 本章内容3.1软件性质及发展史3.2计算机的操作系统3.3应用软件第三章 计算机软件系统3.1 软件的性质及发展史本节内容3.1.1软件的基本概念3.1.2软件的性质3.1.3软件技术进化史3.1.4软件系统分层结构第三章 计算机软件系统3.1.1 软件的基本概念计算机软件是在计算机上运行的各种程序、要处理的各类数据以及相关文档的总称计算机软件在使用中不会磨损，硬件会磨损。不装备任何软件的计算机称为硬件计算机或“裸机”软件公式表

2、示：软件=程序+数据+文档第三章 计算机软件系统3.1.2 软件的性质本质以数字方式存在软件复杂性、规模不断增加表现形式不同维护方式不同生产方式不同第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史1968年以后， 采用工程方 法。着重研 究软件新技 术；注重软 件理论研究。19461956年：科学计算；输入输出量不大、计算量较大，存储容量较小，采用低级语言。19561968年：高级语言出现以后到软件工程出现以前。非数值数据（计算量小但输入输出量较大），出现大容量存储器，出现操作系统，出现软件一词。由个体工作方式逐步转向合作方式。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史1.初

3、期（20世纪5070年代）20世纪50年代前后“石器时代”机器语言010 1 1000110代码第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史1.初期（20世纪5070年代）20世纪60中期70末结构化软件技术高级语言关系数据库管理系统COBOLC第三章 计算机软件系统Pascal3.1.3 软件技术发展史软件的发展史1.初期（20世纪5070年代）20世纪60中期70末数据库技术20世纪60年代之前： 文件系统经历层次结构网状结构关系结构第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史2.中期（20世纪80年代）图形用户界面（GUI）20世纪80年代 图形技术有了迅

4、速的发展，图形用户界面（GUI）的迅速普及与流行，成为计算机软件领域人机界面革命的最耀眼亮点。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史2.中期（20世纪80年代）图形用户界面（GUI）20世纪80年代 1985年微软发行了Windows1.0，是第一次对PC平台GUI的尝试。 另一方面，当时的Unix系统上的图形界面XWindow也蓬勃地发展起来。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算（20世纪90年代） 随着WWW普及，软件架构再次发生了新变革从客户机/服务器模式(C/S)向浏览器/服务器（B/S）模式转变。第三章 计算机软件系统3.1.

5、3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算（20世纪90年代）过渡B/S模式C/S模式第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算（20世纪90年代） B/S模式具备了C/S架构所具有的一切优点：用户端无需专用的软件当企业对网络进行升级时，只需更新服务器端软件减轻了系统维护与升级的成本与工作量。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算（20世纪90年代）u 自由软件或开放源码软件:Linux目前已成为重要的、流行的操作系统，开创了自由软件或开放源代码软件的新时代。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算

6、（20世纪90年代）u Android（在中国大陆一般称为“安卓”）：是以Linux为基础的开放源码操作系统是Google公司另一个主要软件产品。主要应用于3G手机与平板电脑。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算（20世纪90年代）统一建模语言UMLu 1995年，三位杰出的软件科学家：JacobsonBoochR-umbaugh多年研究成果： 统一建模语言UML诞生了。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史软件的发展史3.网络计算（20世纪90年代）统一软件开发过程UDPu 1997，三位科学家又提出了：统一的软件开发过程UDP（TheUnite

7、dSoftwareDevelopmentProcess）。第三章 计算机软件系统3.1.3 软件技术发展史发展的主要特点网络化服务化融合化第三章 计算机软件系统3.1.4 软件的分层结构按照计算机软件分类与代码的国家标准v 系统软件：是在计算机系统中最靠近硬件的一层，其它软件一般都是通过系统软件来发挥作用。如编译程序、操作系统等。v 支撑软件：是支撑软件的开发和维护的软件，支撑软件包括各种软件开发工具、评测工具、界面工具、转换工具和管理工具，也包括各种数据库管理系统、网络支撑软件和其它支撑软件。v 应用软件：是为特定应用领域开发的专用软件，它们处于整个计算机系统的最顶层。第三章 计算机软件系统

8、3.1.4 软件的分层结构应用软件层实用软件层操作系统层计算机硬件层第三章 计算机软件系统裸机WindowsXP、Window2000等QBASICC语言字（表格）处理软件、财务软件3.2 计算机的操作系统本节内容3.2.1操作系统的任务与功能3.2.2处理机(CPU)管理3.2.3存储器的管理3.2.4文件管理3.2.5人机接口管理3.2.6操作系统分类3.2.7嵌入式系统与嵌入式软件第三章 计算机软件系统3.2.1操作系统的任务与功能什么是操作系统？应软件开发工具操用用作系硬件户软统件操作系统与用户的关系第三章 计算机软件系统操作系统（Operating System，简称OS）是一种系统

9、软件，是程序模块的集合。这些模块管理和控制计算机系统软、硬件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境。3.2.1操作系统的任务与功能操作系统的任务及功能CPU管理存储器管理存储管理指的是对内存中用户区进行管理，主要是对内存空间进行分配、保护和扩充，合理地有效地将存储空间分配给每个程序，回收用户不再使用的空间，并进行磁盘空间整理等， 以提高内存空间的利用率并方便用户使用。CPU管理的任务就是解决如何把CPU合理、动态地分配给多道程序系统， 从而使得多个处理任务同时运行而互不干扰， 极大地发挥CPU的工作效率。第三章 计算机软件系统3.2.1操

10、作系统的任务与功能操作系统的任务及功能文件管理作业管理作业管理是对用户提交的诸多作业进行管理，包括作业的组织、控制和调度等。设备管理设备管理是指对所有外部设备进行管理，是操作系统中用户和外部设备之间的接口。文件管理是指对数据信息资源的管理。其实就是对外存储器的管理。第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理1.中断处理所谓中断是指CPU对系统发生的某个做出的一种反应： CPU暂停正在执行的程序 保护现场（CPU当前的状态） 自动转去执行相应的处理程序 处理完毕后返回断点，继续执行断”的程序体。第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理1.中断处理保护现场原来程序中断

11、(断点)执行程序继续执行转移完毕返回处理故障第三章 计算机软件系统系统发生故障3.2.2处理机(CPU )的管理2.处理器调度 在多道程序或多用户的情况下，组织多个作业或任务执行时，就要解决处理器的调度、分配和回收等问题。第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理2.处理器调度 为了实现处理器调度的功能，操作系统引入了进程（process）的概念 处理器的分配和执行都是以进程为基本单位。第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理3.进程与状态程序与进程概念是不可分的只要运行一个程序，相应的一个进程或多个进程就诞生了而且它伴随着整个操作过程，直到程序终止。第三章 计算

12、机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理3.进程与状态进程是一个最基本的概念，是将一个程序与执行该程序的活动区分开来。进程是机器在某个时刻的快照，在一个程序的执行期间的不同时刻，将观察到不同的快照。第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理3.进程与状态三种状态执行132就绪等待4第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理3.进程与状态进程调度与管理操作系统通过进程控制块PCB来调度、管理进程的。第三章 计算机软件系统线程（thread）是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。 线程可以在处理器上独立调度执行，这样，在多处理器环境下就允许几个进

13、程各自在单独处理器上进行。 线程是指进程内的一条执行线路，或者说是进程中可执行代码的单独单元。操作系统将资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程3.2.2处理机(CPU )的管理4.线程的所有资源体。一个进程包含多个线程第三章 计算机软件系统3.2.2处理机(CPU )的管理5.多核、多线程 软件多线程：即便处理器只能运行一个线程， 操作系统也可以通过快速的在不同线程之间进行切换，由于时间间隔很小，给用户造成一种多个线程同时运行的假象。 线程级并行编程：那么这个程序在运行时可以把并行的线程同时交付给两个核分别处理，因而程序运行速度得到极大提高。 通过划分任务，线程能够充分利用多个执行内核、

14、在特定的时间内执行更多任务。第三章 计算机软件系统定义存储管理存储管理是指存储器资源（主要指内存和外存的管理。3.2.3存储管理）第三章 计算机软件系统3.2.3存储管理存储管理包括存储共享存储分配存储保护存储扩充第三章 计算机软件系统3.2.3存储管理存储管理多级存储管理计算机系统提供多级存储结构，操作系统可以对不同存储类型进行管理。第三章 计算机软件系统3.2.3存储管理存储管理(1)管理高速缓存 (Cache )主要是解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾。CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU浪费长时间等待数据到来或把数据写入内存。引入缓冲的主要目的：缓和CPU与I

15、/O设备之间速度不匹配的矛盾，提高它们之间的并行性，以便获得最佳效率。第三章 计算机软件系统3.2.3存储管理存储管理(2)RAM管理随机存储器RAM：CPU能够直接访问的存储器。第三章 计算机软件系统虚拟存储器(Virtual Memory)：由操作系统提供的一个假象的特大存储器。虚拟存储器不是物理上扩大内存空间，而是逻辑上扩充了内存容量用户可以使用到比实际物理内存大很多的虚拟存储容量。3.2.3存储管理存储管理(3)VM管理第三章 计算机软件系统3.2.4设备管理设备管理输入/输出设备终端设备管理外存储器设备第三章 计算机软件系统（1）选择和分配输入/输出设备以便进行数据传输操作；（2）控

16、制输入/输出设备和CPU(或内存)之间交换数据；（3）为用户提供一个友好的透明接口，把用户和设备硬件特性分开，使得用户不必考虑设备的硬件差异；（4）提高设备和设备之间、CPU和设备之间的并行性器。3.2.4设备管理设备管理管理任务第三章 计算机软件系统3.2.5文件管理文件管理什么是文件文件是在逻辑上具有完整意义、并赋有名称的信息集合。第三章 计算机软件系统3.2.5文件管理文件管理什么是文件系统建立文件系统读/写文件修改文件共享保护第三章 计算机软件系统存取控制按名存取操纵管理控制3.2.5文件管理分类文件的组织方式逻辑组织物理组织第三章 计算机软件系统3.2.5文件管理文件管理逻辑组织方式

17、从用户角度处理文件中数据时采用的组织方式、所见到的文件组织形式，称为文件的逻辑组织。第三章 计算机软件系统3.2.5文件管理文件管理物理组织方式文件在存储设备上的存储组织形式称为文件的物理组织。第三章 计算机软件系统3.2.5文件管理文件管理文件夹文件夹是一个层次化的目录结构，最顶层称为根目录。原来分门别类组织存放文件，便于搜索、查找。第三章 计算机软件系统3.2.6 人机接口管理接口管理人机接口管理任务控制有关设备的运行和理解，并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。第三章 计算机软件系统3.2.6 人机接口管理接口管理人机接口管理任务对操作系统的更高要求：实现智能人机接口，以建立

18、和谐的人机交互环境，改善人机交互的友和易用性，使人与计算机之间的交互更加自然、方便查找。第三章 计算机软件系统3.2.7 操作系统分类操作系统分布式操作系统网络操作系统操作系统的分类PC操作系统嵌入式操作系统第三章 计算机软件系统3.3.7 操作系统分类操作系统个人机(PC)操作系统主要供个人使用功能强价格便宜可以在几乎任何地方安装使用。它能满足一般人操作、学习、游戏等方面的需求。第三章 计算机软件系统3.3.7 操作系统分类操作系统个人机(PC)操作系统主要： 苹果公司：Mac 平板电脑：IOSOS 微软公司：Windows第三章 计算机软件系统嵌入式操作系统(EmSystem):运行在嵌入

19、式系统对整个嵌入式系统各种部件装置等资指挥和控制的系统效地运行。bedded Operating境及它所操作、控制的进行统一协调、调度件，使整个系统能高3.2.7 操作系统分类操作系统嵌入式操作系统(EOS)环以源软、第三章 计算机软件系统3.2.7 操作系统分类操作系统网络操作系统负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件的集合。网络操作系统除了一般操作系统的五大功能之外，还应具有网络管理模块。第三章 计算机软件系统3.2.7 操作系统分类操作系统网络操作系统三大主流： Unix NetWare WindowsNT第三章 计算机软件系统。3.2.7 操作系统分类操作系统分布式操作系统以计算机网络为基础，主要是功能和任务的分布 其所有任务均可以在任何一台处理器中运行 自动实现全系统范围内的任务分配、自动调度各处理器的工作负载。第三章 计算机软件系统3.2.8 嵌入式系统与嵌入式软件嵌入式系统什么是嵌入式系统计算机的一种应用形式，通常指埋藏在宿主设备中的微处理机系统。第三章 计算机软件系统3.2.8 嵌入式系统与嵌入式软件嵌入式系统嵌入式系统应用领域广泛应用于网络交换机路由器Modem构建CIMS所需的机器