第三章计算机软件课件.ppt
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1、3.1 计算机软件及计算机软件技术3.2 操作系统3.3 程序设计语言及其处理系统3.4 算法和计算机软件理论基础,第三章 计算机软件,1.了解什么是计算机软件和计算机软件技术。2.了解操作系统的作用、功能、常用操作系统和实用程序的种类。3.描述计算机语言程序及它们的执行过程。4.了解计算机软件基础理论所包含的内容、算法和数据结构的概念。,本章学习目标与要求,3.1.1 计算机软件,3.1 计算机软件及计算机软件技术,1. 什么是计算机软件:,一个完整的计算机系统有两个基本组成部分:计算机硬件:组成计算机各种物理设备的总称。计算机软件:计算机完成特定任务所需的程序、数据及相关的文档。,计算机软
2、件示意图,程序:是指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)。程序的每一步都是用计算机所能理解和处理的语言编写的。数据:数据是程序所处理的对象及处理过程中使用的参数。文档:是指程序在开发、维护和使用时所涉及的资料(如设计报告、维护手册和使用指南等)。 软件的主体是程序。软件(特别是大型软件)必须有完整、规范的文档作为支持。但是,单独的数据和文档一般不认为是软件。例:所有存储在闪存盘上的MP3音乐都是计算机软件。(08判断),2. 软件的分类:,从应用的角度出发,将软件分为:系统软件应用软件,(1)系统软件:,系统软件的定义: 为了有效地使用计算机系统、给应用程序开发
3、与运行提供支持、能为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件。(如基本输入/输出系统BIOS、各种操作系统、程序设计语言系统、数据库管理系统等)。系统软件的主要特征:系统软件与计算机硬件系统有很强的交互性,能对硬件资源进行统一的控制、调度、管理。系统软件与具体的应用领域无关,具有一定的通用性,它并不是专为解决某个具体应用而开发的。,应用软件的定义:用于解决各种不同具体应用问题的专门软件。按照应用软件的开发方式和适用范围,应用软件可再分为:通用应用软件:能适用许多部门、行业使用的软件。定制应用软件:是根据不同领域用户的特定应用要求而专门设计的软件。,(2)应用软件:,主要通用应用软件类别和功能,计
4、算机分类、发展;软件概念,分类。【例】下列软件中,_是专门的网页制作软件。(06单选) A.FrontPage 2000 B.Visual Basic 6.0 C.Excel 2000 D. PowerPoint 2000【例】下列软件属于系统软件的是_。(08单选) 金山词霸Sql serverFrontPageCorelDraw编译器Linux银行会计软件OracleSybase民航销售软件 A. B. C. D. 【例】在计算机的软件分类中,应用软件和系统软件的相关关系是_。(06单选) A.前者以后者为基础 B.后者以前者为基础 C. 每一类都不以另一方为基础D. 每一类都以另一方为基
5、础,重点知识点:,【例】计算机软件指的是能指示计算机完成特定任务的,以电子格式存储的程序、_和相关的文档。(2006填空)【例】所有存储在闪存盘上的MP3音乐都是计算机软件。 程序是软件的主体,单独的数据和文档一般不认为是软件。MP3音乐属于文件,MP3播放器则属于软件。【例】应用软件分为通用应用软件和定制应用软件,下列软件中全部属于通用应用软件的是( ) A.WPS,Windows,Word B.Powerpoint,Photoshop,FORTRAN C.ALGOL,Photoshop,FORTRAN D.Powerpoint,Photoshop,WordC选项中的ALGOL和FORTRA
6、N属于语言处理软件,即系统软件。,3.1.2 计算机软件的发展,计算机软件的发展与计算机应用和硬件的发展互相推动和制约。软件的发展大致经历了三个主要阶段:(1)第一阶段:(1940年代到1950年代中期) 从第一台计算机上的第一个程序开始到实用的高级语言程序出现以前,是计算机软件发展初期。 应用领域较窄:主要是科学与工程计算。处理对象:数值数据。工作方式:个体。编程语言:使用低级语言编程。 人们对和程序有关的文档的重要性认识不足,只重视编程技巧。,(2)第二阶段(1950年中期到1960年后期)出现了高级程序语言、操作系统、数据库管理系统、“软件”术语等。注意:先出现了程序设计语言FORTRA
7、N及其翻译程序,然后才出现操作、系统。“软件危机”:软件的复杂程度迅速提高,研制周期变长,正确性难以保证,可靠性问题尤为突出。解决危机的方法:提出结构程序设计方法提出用工程方法开发软件从理论上探讨程序正确性和软件可靠性问题。研究内容:增加了并发程序,并着重研究高级程序设计语言、编译程序、操作系统以及各种支撑软件和应用软件。计算机系统的处理能力得到加强,设计和编制程序的工作方式逐步走向合作方式。,(3)第三阶段(1970年代迄今)软件工程:由于大型软件的开发是一项工程任务,只有采用工程方法才能适应高效率高质量编程的要求,从而出现了“软件工程”的概念。软件生命周期软件定义、软件开发、软件使用、软件
8、维护。计算机软件技术包括以下7个方面:软件工程技术、程序设计技术、软件工具环境技术、系统软件技术、数据库技术、网络软件技术与实际工作相关的软件技术。,软件生命周期、软件发展过程【例】:与其他事物相似,软件有它的产生、发展和消亡的过程。软件的生命周期可以包括_。(06多选)A定义期 B开发期C使用期D维护期【例】下列关于计算机软件的叙述,错误的是_。(08单选) A.操作系统产生于高级语言及其编译系统之前 B.为解决软件危机,人们提出了用工程方法开发软件的思想 C.数据库软件技术、软件工具环境技术都属于计算机软件技术 D.设计和编制程序的工作方式是由个体发展到合作方式,再到现在的工程方式,重点知
9、识点:,计算机软件的层次结构图,3.2 操作系统,操作系统(Operating System,简称OS):用于控制、管理、调配计算机的所有软硬件资源的最重要的一种系统软件。它能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,使得用户能灵活、方便、有效地使用计算机。,3.2.1 操作系统的概述,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高效率的平台。,人们常把没有安装任何软件的计算机称为裸机。 安装了操作系统后,实际上呈现在用户面前的是一台“虚计算机”。,操作系统的作用【例】计算机软件中操作系统的作用是_。(06单
10、选)A管理系统资源,控制程序的执行B实现软硬件功能的转换C把源程序翻译成目标程序D便于进行数据处理【例】在计算机系统中,对计算机各类资源进行统一管理和调度的软件是_。(07单选) A. 语言处理程序 B.应用软件 C.操作系统 D.数据库管理系统,重点知识点:,【例】计算机系统安全是当前计算机界的热门话题,实现计算机系统安全的核心是_(2006单选) A 硬件系统的安全性B 操作系统的安全性C 语言处理系统的安全性D 应用软件的安全性分析:计算机系统包括硬件系统和软件系统,而操作系统承担了调度硬件资源和软件资源的任务,因此计算机系统的安全实质上是指操作系统的安全性,一旦操作系统出现安全问题,会
11、给计算机的正常使用带来麻烦,甚至会使计算机瘫痪。,2、操作系统的启动: 安装操作系统的计算机,当加电启动时,CPU按下列顺序执行:首先执行ROM BIOS中的自检程序,测试计算机中各部件的工作状态是否正常。若无异常情况,CPU将继续执行BIOS中的自举程序,它从硬盘中读出引导程序并装入到内存(RAM),然后将控制权交给引导程序,由引导程序继续装入操作系统。操作系统装入成功后,整个计算机就处在操作系统的控制下,用户就可以正常地使用计算机了。,操作系统的启动(boot up),ROMBIOS,RAM,CPU,CMOS,操作系统运行时内存的态势,3.2.2 多任务处理与处理器管理,1、多任务处理:中
12、央处理器CPU是计算机的核心硬件资源。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。任务:是指装入内存并启动执行的一个应用程序。“单任务处理”与“多任务处理”单任务处理:前一个任务完成后才能启动后一个任务的运行,任务是顺序执行的多任务处理(Multitasking):允许计算机同时执行多个任务,任务是并发执行的多任务处理的优点:大大提高了用户的工作效率大大提高了计算机的使用效率,3.2.2 多任务处理与处理器管理,1、多任务处理:中央处理器CPU是计算机的核心硬件资源。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。窗口:任务在计算机中运行时,通常对应着屏
13、幕上的一个交互界面。窗口分类:活动窗口( “前台任务”);非活动窗口 (“后台任务”)。,2、抢占式多任务多任务操作系统中有一个处理器调度程序负责将CPU时间划分成许多小片(“时间片”),轮流去为多个用户程序服务。如果在时间片结束时该用户程序尚未完成,不管该任务有多重要,它就会被中断,等待下一轮再处理,同时让另一个用户程序使用CPU下一个时间片。 由于CPU速度很快,用户程序的每次要求都能快速响应。由此,每个用户都感觉好象自己在“独占”计算机一样,实际上是操作系统使用户轮流“分时”共享了CPU。,3.2.2 多任务处理与处理器管理,CPU的管理(处理器管理),目的:让CPU轮流为所有任务服务原
14、则:公平性;优先级;负载均衡方法:按时间片轮转(10-20ms为1个时间片 )按优先级调度,3、处理器管理多任务操作系统在工作时,用户借助于“Windows任务管理器”可以随时查看系统中有哪些任务正在运行。 方法:Ctrl+Alt+Delete,3.2.2 多任务处理与处理器管理,多任务处理【例】Windows操作系统采用并发多任务方式支持系统中多个任务的执行,但任何时刻只有一个任务正被CPU执行。(07判断)【例】下列关于操作系统多任务处理与处理器管理的叙述,错误的是_。(08单选) A. Windows操作系统支持多任务处理 B.分时是指将CPU时间划分成时间片,轮流为多个任务服务 C.
15、并行处理操作系统可以让多个处理器同时工作,提高计算机系统的效率 D.分时处理要求计算机必须配有多个CPU,重点知识点:,3.2.3 存储管理,每个应用程序运行时均有属于它自己的存储器空间,用来存储它自己的程序代码和数据,系统运行时内存储器的布局,内存储器空间划分为2个部分:系统区和用户区,用户区用来存放正在运行的应用程序。,“存储管理”需要解决哪些问题?,为每个任务分配存储空间,任务结束之后收回存储空间对存储空间进行保护保护操作系统所在区域不被应用程序修改保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改对存储空间进行扩充,使应用程序的存储空间不受实际存储容量大小的限制 解决方案虚拟存储器(Virtu
16、al Memory),虚拟存储器:用户在启动程序时,操作系统将该程序划分成一个个有固定大小的“页面” 。并且,只将当前要执行的一部分程序和数据页面装入物理内存,其余页面存放在硬盘提供的虚拟内存中,然后开始执行程序。,虚拟存储器示意图,硬盘中专门划出一个“交换区”,作为物理内存的补充,称为“虚拟内存”,Windows中的虚拟存储器:是由计算机中的物理内存和硬盘上的虚拟内存联合组成。 页面调度算法:采用“最近最少使用”LRU算法。在物理内存和虚拟内存之间来回地自动交换页面,达到扩大可用内存的目的。 在Windows中,可以利用系统工具中的“系统信息”来查看内存的工作情况。,虚拟存储【例】虚拟存储技
17、术是将_上的一部分作为内存来使用。(07单选) A. 硬盘B.缓存 C.光盘 D.内存条【例】虚拟存储系统能够为用户提供一个容量很大的虚拟地址空间,其大小受到_的限制。(08单选) A. 内存实际容量大小 B. 外存容量及CPU地址表示范围 C. 交换信息量大小D.CPU时钟频率,重点知识点:,1.文件的基本概念:文件是一组相关信息的集合,是外存中信息的存取(读出/写入)单位。计算机中所有的程序和数据都组织成为文件存放在外存储器中,并使用其名字进行存取操作。文件的名字由两部分组成:(主文件名) .扩展名,3.2.4 文件管理,文件名和文件类型,主文件名(简称文件名)是文件的主要标识,不可省略文
18、件扩展名(类型名)由“.”加34个英文字母组成, 用于区分文件的类型:程序文件(可执行文件):.exe .com文件中包含的是可以由CPU执行的程序的二进制代码数据文件:纯文本文件(.txt)PDF文件(.pdf) Word文件(.doc) 投影片文件(.ppt)数码照片文件(.jpg)MP3音乐文件(.mp3) 文件中包含的是由程序处理的数据的二进制代码处理不同类型的数据文件一般需要使用(关联)不同的程序!文件名字使用西文(或中文)字符组成,但不能使用某些特殊字符(如 ? * :“”等),Windows XP 的文件,允许使用长文件名,即文件名最多可包含255个中文或西文字符英文字母的大、小
19、写只在形式上加以区分,实际上不予区别 (例如: Text.DOC 与 text.doc 是同一个文件)常用程序文件的扩展名:.exe .com .dll .bat常用数据文件的扩展名:,文件的组成和文件说明信息,每一个文件都由2部分组成:,文件在磁盘中如何存储?,磁盘分成两个区域:目录区和数据区 目录实质上是一张“文件名存放位置”的对照表,从磁盘上读出一个文件时,先在目录区中找出该文件的存放位置,然后再按此位置,从磁盘的数据区中读出该文件内容,文件内容,2、文件目录(文件夹)的概念:为了分门别类地有序存放数以千万计的文件,操作系统采用了多级层次式结构(也叫树状目录结构)文件目录,把若干文件组织
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