基础班-计算机软件基础.ppt

2020/4/25,同方教育,1,计算机软件基础,闫雷鸣,2020/4/25,同方教育,2,计算机软件基础,1软件系统的组成与发展2操作系统3语言及语言处理系统,2020/4/25,同方教育,3,1软件系统的组成与发展,2020/4/25,同方教育,4,软件系统的组成,软件的概念软件是计算机程序、方法、规则、相关的文档以及在计算机上运行它时所必需的数据。软件程序数据文档用户与计算机硬件之间的桥梁。,软件的分类,操作系统,系统软件,应用软件,语言处理程序,数据库管理系统,定制的应用软件,通用应用软件,常用服务程序,解决各种实际问题,使用和管理计算机,支撑软件,应,用,软,件,裸机,操,作,系,统,语言处理程序,数据库管理系统,网络与通信软件,服务程序与工具软件,用户,计算机应用系统的层次构成如图,2020/4/25,同方教育,7,软件系统的发展过程,软件系统的发展大致经历了三个阶段：程序设计时代软件（程序系统）时代软件工程学时代,2020/4/25,同方教育,8,软件危机定义：软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。包括两方面问题:如何开发软件，满足对软件的日益增长的需求如何维护数量不断膨胀的已有软件,2020/4/25,同方教育,9,2操作系统(OperatingSystem，OS),2020/4/25,同方教育,10,操作系统,操作系统用于管理、控制、分配计算机的软件和硬件资源，支持应用程序的运行的系统软件。,2020/4/25,同方教育,11,操作系统的目标和作用,操作系统的目标方便性有效性可扩充性开放性操作系统的作用管理系统中的各种软硬件资源提供友好服务界面为程序开发提供高效率的平台,2020/4/25,同方教育,12,操作系统的功能,任务管理存储管理文件管理设备管理作业管理,2020/4/25,同方教育,13,操作系统的功能,(1).进程管理创建和撤消进程（线程）对诸进程（线程）的运行进行协调实现进程（线程）之间的信息交换按照一定的算法把处理机分配给进程（线程）多进程技术,任务：有效地、合理地分配CPU的时间,2020/4/25,同方教育,14,进程是程序的一次执行过程。进程基本特征：动态性进程有一定的生命期并发性系统中可以同时有几个进程在活动独立性能独立运行的基本单位，资源分配基本单位异步性进程按异步方式运行，各自独立,2020/4/25,同方教育,15,2020/4/25,同方教育,16,进程的状态和调度：,等待某个资源，如打印机。,除了CPU以外，所需要的所有资源都分配了,缺少资源,2020/4/25,同方教育,17,线程（threads）,对进程进行“细分”，一个进程可再分为多个线程轻量级的进程（lightweightthreads，简称LWP）传统进程可认为重量级线程（weightthreads，简称LWP）线程：核心级线程和用户级线程UNIX：进程是CPU的分配单位Windows：线程是CPU的分配单位除了CPU以外,进程肯定是在UNIX和WINDOWS中资源的分配单位,2020/4/25,同方教育,18,引入线程的优点：充分共享共源减少内存开销提高并发性切换速度相对较快,2020/4/25,同方教育,19,2020/4/25,同方教育,20,两个常考概念,(2)分时处理时间片(3)并行处理多处理器,2020/4/25,同方教育,21,1).单道程序系统:任一时刻只允许一个程序在系统中执行。一个程序执行结束后才能执行下一个程序。,2020/4/25,同方教育,22,2).多道程序系统:多道程序同时在执行。,特点：多道：计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序宏观上并行：同时在执行微观上串行：各程序轮流地占有CPU，交替执行,2020/4/25,同方教育,23,操作系统的功能,2.存储器管理功能主要任务:为多道程序的运行提供良好的环境方便用户使用存储器提高存储器的利用率从逻辑上扩充内存虚拟内存,2020/4/25,同方教育,24,（1）.虚拟内存用硬盘空间模拟内存,真正内存,虚拟内存,内存空间,最大容量与CPU的寻址能力有关32位CPU最大可达4GB。,演示设置虚拟内存,2020/4/25,同方教育,25,（2）存储器分配目的：提高存储器的利用率，提高系统速度。多个进程共享存储器，分配、释放存储器进程需要的存储空间是变化的调进或调出进程移动进程,进程1,进程2,进程3,进程4,进程5,RAM,虚拟内存,交换,在CPU上运行的进程肯定要在RAM中。,2020/4/25,同方教育,26,操作系统的功能,3.文件管理主要任务：对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用保证文件的安全性文件存储空间的管理离散分配方式以盘块为基本分配单位目录管理、读/写管理、共享与保护,见名知意UNIX中大小写有区别Windows中大小写无区别,2020/4/25,同方教育,27,目录结构硬盘划分成几个逻辑上独立的区域，这些磁盘分区被称为卷。硬盘分区目的：便于管理磁盘上的众多文件安装不同的系统，如WindowsXP、Linux等卷的管理:安装时计算机管理器（演示:计算机管理）(小心，不能删除分区),2020/4/25,同方教育,28,磁盘分区,格式化,使用,2020/4/25,同方教育,29,常见的文件系统1）Windows文件系统Windows支持三种文件系统：FAT、FAT32和NTFS。FAT：只能支持512MB以下的容量，目前用在软盘和移动硬盘。FAT32：卷最大容量2TB，不支持512MB以下的卷。用在硬盘分区。NTFS：兼顾了磁盘空间的使用与访问效率，提供高性能、安全性、可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的文件系统。光盘文件系统：CDFS，UDF2）UNIX文件系统不使用驱动器名，只有一个叫做root根目录，标记为/，其下任何一个子目录可以是一个硬盘或一个分区，而且是可随时改变的。,2020/4/25,同方教育,30,3）Linux文件系统,在Linux操作系统中，用户可以安装Linux自身的标准文件系统，还可以安装Windows文件系统或UNIX文件系统。Windows文件系统可安装FAT32、NTFS（NTFS不能写入，只能访问）Ext2文件系统目前Linux操作系统中最标准的文件系统。Ext3文件系统从Ext2上发展起来的日志式文件。它将所有磁盘的写入操作记录下来，当系统发生不一致时，再根据这些记录值来还原，或恢复这些文件数据数据。,2020/4/25,同方教育,31,文件系统实例FAT（软盘）,2020/4/25,同方教育,32,操作系统的功能,4.设备管理主要任务:完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配其所需的I/O设备提高CPU和I/O设备的利用率提高I/O速度方便用户使用I/O设备,2020/4/25,同方教育,33,4设备管理,1)设备驱动程序使用设备之前，该设备的驱动程序必须被安装。2)即插即用（PlugandPlay，简称PnP）指把设备连接到计算机上后无需手动配置可以立即使用。即插即用技术需要设备和操作系统的支持。,2020/4/25,同方教育,34,3提高使用效率通道和缓冲。缓冲区：介于两个设备或设备与应用程序之间传递数据的内存区域。提供给不同速度的设备之间传递数据。高速缓存：一种特殊作用的内存。,2020/4/25,同方教育,35,操作系统的功能,5.作业管理作业的调度、撤销等,2020/4/25,同方教育,36,操作系统的类型,批处理操作系统单道批处理多道批处理分时处理作系统实时操作系统个人计算机操作系统,2020/4/25,同方教育,37,操作系统的类型（续）,高性能计算机操作系统网络操作系统服务器、客户机分布式操作系统,2020/4/25,同方教育,38,操作系统分类,APPLE,IBM,DOS,2020/4/25,同方教育,39,微机上的典型操作系统,1.DOS操作系统,2.Windows操作系统,3.UNIX操作系统,4.Linux操作系统,5.OS/2操作系统,2020/4/25,同方教育,40,Windows的发展历史,1983年Windows1.01990年Windows3.01992年Windows3.11995年Windows3.21993年WindowsNT(32位)WindowsNTServerWindowsNTWorkstation,1995年Windows95(32位)1998年Windows98(32位)2000年Windows2000(32位)2001年WindowsXP(32位),2020/4/25,同方教育,41,MacOS较好的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体应用等领域。用在苹果公司的PowerMacintosh机及Macintosh一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性NovellNetware基于文件服务和目录服务的网络操作系统，用于构建局域网。Unix,2020/4/25,同方教育,42,Linux操作系统多用户多任务,源代码开放与UNIX兼容的32位操作系统提供了完整的网络集成通常包含很方便的Internet或Intranet服务器设置可以用来很好地组建LAN是一个十分优秀的开发平台具有大量的应用软件现有版本：RedHatLinux、TurboLinux、S.u.S.ELinux等国产版本：红旗Linux、蓝点Linux等,2020/4/25,同方教育,43,XWindow,在命令提示符下输入STARTX后，系统便进入了XWindows,2020/4/25,同方教育,44,微机上的典型操作系统,PCDOS&MSDOS（单用户操作系统）Windows（图形窗口式操作系统）UNIX（多用户多任务交互式操作系统）AIX，HP-UX，SolorisLinux（多用户多任务交互式操作系统）OS/2（多任务、图形用户界面操作系统）Netware（网络操作系统）MacOS（苹果电脑Macintosh专用）,2020/4/25,同方教育,45,3程序设计语言,2020/4/25,同方教育,46,程序设计语言分类,机器语言(低级语言)机器指令：由0，1组成并且能被计算机直接理解执行的代码机器语言：机器指令的集合，即计算机可以直接接收、理解的语言特点:直观性差、编写效率低、易出错、可读性差它是面向机器的第一代语言计算机唯一能识别的语言是机器语言,2020/4/25,同方教育,47,程序设计语言分类,汇编语言(低级语言)机器语言的符号表示定义：用助记符、符号地址、标号等符号来编写程序的语言，也被称为符号语言。特点：易于理解与记忆、占用存储空间少、执行速度快注意：不能直接运行，须先翻译成机器语言它是面向机器的第二代语言,2020/4/25,同方教育,48,高级程序设计语言(高级语言)面向过程的第三代语言FORTRAN、Pascal、BASIC、C面向对象的语言第四代例如：C+、Java、Delphi,程序设计语言分类,2020/4/25,同方教育,49,高级程序语言基本成分,数据成分：数据类型、数据结构运算成分：算术表达式、逻辑表达式控制成分：顺序结构、条件选择、重复结构传输成分：输入/输出,2020/4/25,同方教育,50,语言处理系统,高级语言源程序需经解释或编译后，转换为计算机能直接执行的目标程序。语言处理程序用于把人们编制的汇编语言和高级语言源程序转换为机器能够理解的目标程序,2020/4/25,同方教育,51,语言处理系统,语言处理系统包括：（1）翻译程序（2）正文编辑程序：用于建立和修改源程序文件（3）联接编辑程序：将多个分别编译或汇编过的目标程序和库文件进行组合（4）装入程序：将目标程序装入内存并启动执行,2020/4/25,同方教育,52,汇编程序(assembler)汇编将汇编语言程序(源程序)翻译加工成机器语言程序(目标程序)的过程，由汇编程序完成,语言处理系统,源程序,目标程序,汇编程序,汇编语言程序,机器语言程序,2020/4/25,同方教育,53,语言处理系统,解释程序(interpreter)将高级程序设计语言编写的源程序按动态的运行顺序逐句进行翻译并执行。编译程序(compiler)将高级程序设计语言编写的源程序翻译成用汇编语言或机器语言表示的目标程序。,2020/4/25,同方教育,54,程序设计语言,1.FORTRAN语言,2.PASCAL语言,3.Java语言,4.C语言和C+语言,2020/4/25,同方教育,55,算法,算法（Algorithm）算法与程序不同，它是问题求解规则的一种过程描述。在算法中要精确定义一系列规则，这些规则指定了相应的操作顺序，以便在有限的步骤内得到所求问题的解答。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。,2020/4/25,同方教育,56,算法的性质,基本性质：1有穷性2确切性3可行性4输入：5输出：,2020/4/25,同方教育,57,算法,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可用伪代码或流程图描述，不一定使用编程语言,2020/4/25,同方教育,58,算法分析,除其正确性外，还应考虑以下因素：1占用的计算机资源时间代价空间代价2是否易理解、易调试和易测试等,2020/4/25,同方教育,59,数据结构,数据结构：研究程序设计中计算机操作对象以及它们之间关系和运算的一个专门学科。研究数据结构一般包括三个方面的内容：（1）数据的逻辑结构（2）数据的存储结构（3）在数据上定义的运算的集合,2020/4/25,同方教育,60,数据结构,数据的逻辑结构数据的逻辑结构是数据间关系的描述，它只抽象地反映数据元素间的逻辑关系，而不管其在计算机中的存储方式。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。,2020/4/25,同方教育,61,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：（1）数据元素自身值（2）数据元素之间关系,2020/4/25,同方教育,62,常见数据结构,队列（先进先出）栈（先进后出）链表指针方式表示的“线性表结构”树二叉树图有向图、无向图,2020/4/25,同方教育,63,谢谢,