令中固之痛

CHINATELECOM

維護崗位認證教材（IP專業(yè)）

計算機基本原理

中國電信維護崗位認證教材編寫小組編制

目錄

第一章計算機硬件系統(tǒng).......................................................................3

1.1主機..................................................................................3

1.2計算機常用的輸入輸出設備.............................................................4

1.3外存儲器............................................................................6

1.4其他外部設備.........................................................................8

第二章計算機軟件基礎......................................................................10

2.1軟件的基本概念......................................................................10

2.2系統(tǒng)軟件............................................................................12

2.3應用軟件............................................................................13

2.4軟件的發(fā)展..........................................................................14

2.5軟件危機............................................................................15

2.6軟件工程............................................................................17

2.7新型軟件開發(fā)工具....................................................................17

2.8軟件版權保護.......................................................................18

第三章操作系統(tǒng)基礎........................................................................21

3.1操作系統(tǒng)概述.......................................................................21

3.1.1什么是操作系統(tǒng)...............................................................21

3.1.2操作系統(tǒng)功能.................................................................22

3.1.3操作系統(tǒng)分類.................................................................23

3.1.4操作系統(tǒng)的特征...............................................................24

3.1.5典型操作系統(tǒng)簡介.............................................................25

3.2進程管理............................................................................25

3.2.1程的概念.....................................................................25

3.2.2進程控制.....................................................................26

3.2.3進程調度.....................................................................27

3.3存儲器管理..........................................................................27

3.3.1存儲管理概述..................................................................27

3.3.2存儲管理方法..................................................................29

3.4文件管理............................................................................30

3.4.1文件與文件系統(tǒng)概述............................................................30

3.4.2文件分類......................................................................30

3.4.3文件的組織結構................................................................30

3.4.4文件存取.......................................................................30

3.4.5文件控制......................................................................31

3.4.6文件存儲空間管理..............................................................31

3.5設備管理............................................................................31

3.5.1設備管理概述..................................................................31

3.5.2輸入/輸出控制方式.............................................................32

3.5.3設備管理程序..................................................................33

3.6用戶接口...........................................................................34

3.6.1用戶接口概述................................................................34

3.6.2用戶接口分類................................................................34

第四章windows操作系統(tǒng)......................................................................35

4.1Windows發(fā)展歷史.....................................................................35

4.2WindowsXP操作系統(tǒng)的安裝..........................................................38

第五章計算機常見故障分析與實例............................................................52

5.1計算機故障的分類....................................................................52

5.2對故障的操作方法：.................................................................52

5.3由故障告警聲音分析故障：..........................................................52

5.4根據(jù)屏幕提示錯誤信息判斷故障.......................................................52

5.5常用的檢測方法......................................................................53

5.6常見故障實例分析...................................................................54

第一章計算機硬件系統(tǒng)

電子計算機的硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五部分組成。微型

機的運算器、控制器和內存儲器是構成主機的核心部件，它們都置于主機箱中。主機以外的

其他部件常被統(tǒng)稱為計算機的外圍設備或周邊設備.

1.1主機

(1)中央處理器。中央處理器，英文縮寫CPU(CentralProcessingUnit),也稱中央

處理單元，主要由控制器和運算器組成。對微型機來說，中央處理器做在一個芯片上，稱為

微處理器。它是計算機的核心。通常CPU的型號決定了整機的型號和基本性能。如CPU是奔

騰4的計算機，稱為“奔4”微機。

目前，我們使用的大部分微型機是PC系列機，下表是近年來CPU的主要技術指標。

CPU型號主頻率(MHz)位數(shù)

8038616/33/4032位

8048620/……/66……/10032位

奔騰I、奔騰n、奔騰4、60/90/100/……/450/4.3G……64位

Duron.AthlonXP

表中的主頻率(masterfrequency)指的是中央處理器時鐘的頻率，也稱計算機主頻率

(computermasterfrequency)o主頻率通常以兆赫茲(MHz)為單位，是衡量計算機速度的重

要指標。

早期的CPU是8088和8086,它們是準16位機一在內部運算是16位，和外部交換數(shù)據(jù)

是8位。80286是16位機。386微機有準32位機(386SX)和真32位機(386DX)之分。486也

是32位機，但是比386多了一塊"協(xié)處理器"，因而性能比386有較大提高.許多"奔騰"系統(tǒng)

的CPU已是64位機。在同一型號的計算機中，還有時鐘頻率的區(qū)別。時鐘頻率越高，計算機

的運行速度就越快。

(2)內存儲器。

內存儲器(memory/storageunit)也叫主存儲器，簡稱內存，安裝在計算機的主板上。內

存儲器用來存放計算機當前工作所需的程序和數(shù)據(jù)。內存的容量直接影響計算機的性能，PC

系列機的內存容量已由早期的640KB,發(fā)展到16MB、32MB、64MB、128MB,256M有的甚至超

過1GB.

內存儲器分為隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。隨機存儲器中存儲的信息可以由用

戶進行更改，關閉計算機電源，隨機存儲器中存儲的信息將全部消失。只讀存儲器中存儲的

信息是由計算機廠家確定的，用戶只能讀出，不能更改，斷電后信息不會丟失。

(3)總線。

總線(bus)是信息傳送的公共通路或通道，是連接計算機有關部件的一族公共信號線?？?/p>

線可以用來傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信號，相應地被稱為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，在

微型機中它們常被統(tǒng)稱為系統(tǒng)總線。

計算機中采用總線結構可以減少信息傳送線的條數(shù)和提高CPU與外部設備之間的數(shù)據(jù)傳

輸率。

隨著CPU的不斷升級和計算機外部設備的日益更新與增多，已經(jīng)推出了多種不同標準的

總線。目前，上PC機使用的總線主要有MCA(MicroChannelArchitecture即微通道結構)、

EISA(ExtendedIndustrialStandardsArchitecture即擴展工業(yè)標準結構)、VESA(Video

ElectronicStandardsAssociation即視頻電子標準協(xié)會)、PCI(PeripheralComponent

Interconnect即外部設備部件互連)，AGP(高速圖形接口總線，主要用于顯卡)，PCI-E(即

高速外部設備部件互連總線)

1.2計算機常用的輸入輸出設備

(1)鍵盤(keyboard)。

計算機鍵盤上鍵的排列已有IS02530和我國國家標準GB2787規(guī)定。鍵盤上的每個鍵有一

個鍵開關。鍵開關有機械觸點式、電容式、薄膜式等多種，其作用是檢測出使用者的擊鍵動

作，把機械的位移轉換成電信號，輸入到計算機中去。

(2)鼠標器(mouse)。

鼠標器是一種控制顯示器屏幕上光標位置的輸入設備。在Windows軟件中，使用鼠標器

使操作計算機變得非常簡單：在桌面上或專用的平板上移動鼠標器，使光標在屏幕上移動，

選中屏幕上提示的某項命令或功能，并按一下鼠標器上的按鈕就完成了所要進行的操作。鼠

標器上有一個、兩個或三個按鈕，每個按鈕的功能在不同的應用環(huán)境中有不同的作用。

鼠標器依照所采用的傳感技術可分為機械式、光電式和機械光電式三種。

機械式鼠標器底部有一個圓球，通過圓球的滾動帶動內部兩個圓盤運動，通過編碼器將

運動的方向和距離信號輸入計算機。

光電式鼠標器采用光電傳感器，底部不設圓球，而是一個光電元件和光源組成的部件。

當它在專用的有明暗相間的小方格的平板上運動時，光電傳感器接受到反射的信號，測出移

動的方向和距離。

機械光電式鼠標器是上述兩種結構的結合。它底部有圓球，但圓球帶動的不是機械編碼

盤而是光學編碼盤，從而避免了機械磨損，也不需要專用的平板。

(3)顯示器(display).

由監(jiān)視器(monitor)和顯示適配器(displayadapter)及有關電路和軟件組成的用以顯示

數(shù)據(jù)、圖形、圖像的計算機輸出設備。顯示器的類型和性能由組成它的監(jiān)視器、顯示適配器

和相關軟件共同決定。

監(jiān)視器通常使用分辨率較高的顯像管作為顯示部件。顯象管是將電信號轉變?yōu)榭梢妶D像

的電子束管，又稱為陰極射線管(CRT)。可分為單色顯像管(包括黑色、白色、綠色、橘紅

色、琥珀色等)和彩色顯像管兩大類。電子槍發(fā)射被調制的電子束，經(jīng)聚焦、偏轉后打到熒

光屏上顯示出發(fā)光的圖像。彩色顯像管有產(chǎn)生紅、綠、藍三種基色的熒光屏和激勵熒光屏的

三個電子束。只要三基色熒光粉產(chǎn)生的光的分量不同，就可以形成自然界的各種彩色。

監(jiān)視器的光標定位方法有隨機掃描和光柵掃描兩種，光柵掃描又分逐行掃描和交錯隔行

掃描（先掃描奇數(shù)行，再掃描偶數(shù)行，交錯進行）兩種。逐行光柵掃描有許多優(yōu)點，目前已

得到廣泛應用.

監(jiān)視器的屏幕對角線有12英寸、14英寸、15英寸、20英寸等不同規(guī)格。

組成屏上圖像的點稱為像素（pixel）。屏上最小可示像素的大小由點距確定。點距越小，

顯示越清晰。目前，PC機使用的監(jiān)視器可支持的點距范圍是：0.39~0.22mm。

顯示器的性能與顯示適配器緊密相關。隨著PC機的發(fā)展，顯示適配器出現(xiàn)了多種型號。

早期有單色顯示適配器（MDA）和彩色圖形顯示適配器（CGA）,后來有HGA、EGA、VGA等，近期

以SVGA和AVGA為主流產(chǎn)品。

通常，顯示適配器包括像素處理器、顯示處理器、半導體讀寫存儲器（簡稱顯存）、只讀

存儲器和接口電路。這些器件被組裝成一塊電路板，一般稱為顯示卡。顯示卡可直接插在計

算機的主板上使用。

計算機執(zhí)行圖形或圖像顯示時，像素處理器解釋計算機送來的命令及參數(shù)，在讀寫存儲

器內實現(xiàn)畫圖操作，并做相應的彩色數(shù)據(jù)處理。由于分辨率高的彩色動態(tài)圖像的數(shù)據(jù)量很大,

所以對顯存的容量要求越來越高，從早期的64KB已經(jīng)發(fā)展到4MB、8MB甚至更多。

除了CRT監(jiān)視器，LCD（LiquidCrystalDisplay）液晶顯示器已成為當今顯示器發(fā)展的主

流。

其主要技術參數(shù)有：

a.亮度：單位是nits,亮度高的屏幕在亮度高的環(huán)境下依然能夠呈現(xiàn)鮮艷明亮的圖像。

b.對比度：單位？是xxx:1,對比度越高圖像越有層次感或立體感，能看到的細節(jié)比較

多。

c.視野角：分水平和垂直兩方面，單位是度。屏幕越大要求視野角越高；電視要求的視

野角要比顯示器的大。

d.響應速度：灰度響應才有意義，單位是毫秒（ms）。響應速度越快畫面的拖尾現(xiàn)象越小,

主要是玩游戲和看片的時候要求比較高。

e.顏色：采用6bit+FRC還是8bit,8bit要比6bit+FRC顯示的顏色更多，不過效果上

差別不大（如果不是專業(yè)繪圖的話）。

LCD的顯示器一般要比相同屏幕尺寸的CRT顯示器昂貴，但是它有很多的優(yōu)點。

優(yōu)點缺點

薄而且外觀時尚價格相對較高

省電易損壞

重量輕，尤其是在屏幕尺寸大的時候有限的可視角度

清晰銳利的圖象色彩表現(xiàn)有限或者不夠一致

更大的可視面積運動圖象可能模糊或殘影

無閃爍與輸入信號不同步時會產(chǎn)生畫面抖動

與CRT顯示器相比，基本上沒有低頻電使用非屏幕物理分辨率時的圖象效果

磁輻射會變的很差，因為圖象必須被縮放以適

應它的物理像素

完美的幾何特性，沒有幾何失真

沒有匯聚(三色對齊)問題

此外，大屏幕顯示器近年來也得到較快的發(fā)展.大屏幕顯示器按工作原理可分為投影式、

矩陣式和模件式三種。目前投影式大屏幕應用較多。

(4)打印機(printer)。

打印機是計算機系統(tǒng)中的一個重要輸出設備。它可以把計算機處理的結果(文字或圖形)

在紙上打印出來。

針式打印機(wireprinter)用一組細針，在電路的驅動下?lián)舸蛏珟?，在紙上留下墨跡。

由打印機針頭的數(shù)量可分為9針打印機和24針打印機。一個西文字符可以由8x9點陣組成，

用9針打印機一次就可以打印一行。一個漢字則需要由16x16、24x24或更多的點陣組成。

對于一個24x24點陣組成的漢字，用9針打印機需要反復3次才能完成，而使用24針打印

機則可以一次打印完畢。點陣式打印機由于采用了擊打方式，所以打印中噪音較大。它可以

使用多種打印紙(有孔的寬型紙、窄型紙、復印紙或其他的單頁紙等)?？梢杂脧蛯懘蛴〖堃?/p>

次打印多份拷貝，還可以打印蠟紙，用于印刷。打印的質量與色帶的新舊程度有關。

噴墨式打印機(ink-jetprinter)是將墨水通過細小的噴嘴噴到紙上，打印質量較點陣式

打印機好，噪音也較小。但是，它只能使用質量較好的單頁紙，有的更限制為一種規(guī)格(一般

是A4)的復印紙。噴墨打印機的消耗材料素墨匣的價格比點陣式打印機的色帶價格要高。另

外，它不能同時打印多份拷貝，也不能打印蠟紙。

激光打印機(laserprinter)的打印質量最好，速度快，噪聲低，但價格比前兩種高。激

光打印機的工作原理是：由激光器發(fā)出的激光束經(jīng)聲光調制偏轉器按字符點陣的信息調制。

在高頻超聲信號的作用下，聲光偏轉器衍射出形成字符的調制光束。當頻率變化時，激光束

的衍射角度隨之變化，形成縱向的扇出光束。此扇出光束經(jīng)高速旋轉的多面鏡反射，在預先

荷電的轉印鼓面上掃描曝光。鼓面被激光束照射的部位的電荷消失，形成靜電潛象。當鼓面

經(jīng)過帶相反電荷的色粉時，由于靜電作用吸附上色粉，進行顯影。在電場的作用下，色粉由

鼓面被轉印到紙上。經(jīng)熱擠滾壓定影之后，字符便永久性地印在紙上。

此外，還有一些特殊用途的打印機，例如：票據(jù)打印機、條碼打印機等。

1.3外存儲器

目前，微型機的外存儲器主要有磁盤和光盤。

磁盤中主要以硬盤(HardDisk或FixedDisk)為主，軟盤(FloppyDisk或Diskette)軟

件已退出了歷史舞臺。

(1)容量硬盤常以兆字節(jié)(MB,一百萬字節(jié))和千兆字節(jié)(GB,十億字節(jié))為單位，

市場上常見的硬盤容量多為4.3GB-30.1GBO作為個人計算機最大的數(shù)據(jù)儲存器，硬盤容量

自然是越大越好。而在容量上所受的限制，一方面來自廠家制作更大硬盤的能力，另一方面

則來自計算機用戶自身的實際工作需要和經(jīng)濟承受能力。硬盤的選擇應做到容量夠用，有一

定盈余。但現(xiàn)在4.3CB以下的硬盤基本已經(jīng)被淘汰，因此，目前至少應選10GB以上的硬盤。

當前的主流硬盤為20.1GB,以后會逐步向30.1GB過渡。

(2)數(shù)據(jù)傳輸率硬盤的運行速度是購買者最關心的。硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是衡量硬盤速

度的一個重要參數(shù)。它是指計算機從硬盤中準確找到相應數(shù)據(jù)并傳輸?shù)絻却娴乃俾?，以?/p>

秒可傳輸多少兆字節(jié)來衡量(MB/s),常見的為10~40MB/S。數(shù)據(jù)傳輸率通常會受到總線速

度、硬盤接口等因素的影響，對它影響最大的是硬盤磁頭的讀寫速度。如追求更快的速度或

考慮到以后的升級需要，則應選擇支持UltraDMA接口的硬盤。特別是大型文件使用較頻

繁的用戶，更要注意選擇高數(shù)據(jù)傳輸率硬盤。由于市場上這普通接口和Ultra接口硬盤的價

格相差很小，所以，建議盡量購買支持UltraDMA100的新型硬盤，即使你目前的主板不支

持UltraDMA(Inter430HX、VX及其更低檔次的主板)，經(jīng)測試，這種硬盤的速度依然略

高于普通硬盤。一旦以后將主板升級至TX甚至更高水平，該硬盤就可大顯身手了。

(3)平均尋道時間平均尋道時間是指計算機在發(fā)出一個尋址命令，到相應目標數(shù)據(jù)被

找到所需時間，我們常以它來描述硬盤讀取數(shù)據(jù)的能力。平均尋道時間越小，硬盤的運行

速率相應也就越快。一般硬盤的平均尋道時間在7.5~14msJDE接口的硬盤應在9.7~12ms,

請在購買時務必看清。

(4)硬盤高速緩存與計算機的其他部件相似，硬盤也通過將數(shù)據(jù)暫存在一個比其磁盤

速度快得多的緩沖區(qū)來提高速度，這個緩沖區(qū)就是硬盤的高速緩存(CACHE)o硬盤上的高

速緩存可大幅度提高硬盤存取速度，這是由于目前硬盤上的所有讀寫動作幾乎都是機械式

的，真正完成一個讀取動作大約需要10ms以上，而在高速緩存中的讀取動作是電子式的，

同樣完成一個讀取動作只需要大約50ns。由此可見，高速緩存對大幅度提高硬盤的速度有

著非常重要的意義。從理論上講，高速緩存當然是越大越好，但鑒于成本較高，一般為

256KB-2MB。因此您在選購是最好選擇帶有2MB緩存的硬盤。

(5)硬盤主軸轉速較高的轉速可縮短硬盤的平均尋道時間和實際讀寫時間，從而提高

硬盤的運行速度。一般硬盤的主軸轉速為3600RPM~7200RPM(轉/每分鐘)。對IDE接口的

硬盤，其轉速至少應選5400RPM的。7200RPM的硬盤雖然價格稍高，但可以說是物有所值，

千萬不要為了幾十塊錢而因小失大。

(6)單碟容量硬盤中的存儲碟片一般有1~4片。每張碟片的磁儲存密度越高，則其

達到相同容量所用的碟片就越少，其系統(tǒng)可靠性也就越好。同時，高密度碟片可使硬盤在讀

取相同數(shù)據(jù)量時，磁頭的尋道動作和移動距離減少，從而使平均尋道時間減少，加快硬盤速

度。

(7)柱面數(shù)(Cylinders)柱面是指硬盤多個盤片上相同磁道的組合。

(8)磁頭數(shù)(Heads)硬盤的磁頭數(shù)與盤面數(shù)相同。

(9)登陸區(qū)(Lzone：landingZone)登陸區(qū)是指數(shù)據(jù)區(qū)外最靠近主軸的盤片區(qū)

域。硬盤的盤片不轉或轉速較低時磁頭與表面是接觸的。當轉速達到額定值時，磁頭以一定

的“飛行”高度浮于盤片表面上。登陸區(qū)的線速度較低，盤片啟動與停轉時磁頭與盤片之間

的磨擦不很劇烈，加之該區(qū)內不記錄用戶數(shù)據(jù)，即使盤片表面被擦傷了，也不影響正常使用。

故被選作磁頭的登陸區(qū)。

(10)扇區(qū)數(shù)(Sectors)硬盤上的一個物理記錄塊要用三個參數(shù)來定位：柱面號、扇

區(qū)號、磁頭號。硬盤容量=柱面數(shù)x磁頭數(shù)x扇區(qū)數(shù)x512字節(jié)。

(11)耐用性耐用性通常是用平均無故障時間、元件設計使用周期和保用期來衡量。一

般硬盤的平均無故障時間大都在20-50萬小時。

光盤(disc)的存儲量很大(一般在600MB以上，大的可到幾十G),一張光盤有相當于

幾百至上千片軟磁盤的存儲容量，且存取速度快，沒有磨損，存儲的信息不會丟失，可以用

來存儲需要永久保留的信息，目前已成為微型電子計算機常用的外存介質。

外存儲器是一種既可用作輸入，也可用作輸出的外部設備。

1.4其他外部設備

(1)聲音卡(soundcard)

聲音卡是專門處理音頻信號的接口電路板卡。它提供了與話筒、喇叭、電子合成器的接

口。它的主要功能是將模擬聲音信號數(shù)字化采樣存儲，并可將數(shù)字化音頻轉為模擬信號播放。

⑵視頻卡(videocard)

視頻卡是專門處理視頻信號的接口電路板卡。它提供了與電視機、攝像機、錄像機等視

頻設備的接口。它的主要功能是將輸入的視頻信號送進計算機，記錄下來，也可以把CD-ROM

或其他媒體上的視頻信號在顯示器上播放出來。

(3)網(wǎng)絡卡(networkcard)

網(wǎng)絡卡也叫網(wǎng)絡接口卡(NIC：NetworkInterfaceCard)o在局域網(wǎng)中的每臺計算機的擴

展槽中都要安裝一塊網(wǎng)絡卡，以實現(xiàn)計算機之間的互連。

(4)調制解調器(modem)

調制解調器是可將數(shù)字信號轉換成模擬信號，以適于在模擬信道中傳輸，又可將被轉換

的模擬信號還原為數(shù)字信號的設備。它將計算機與模擬信道(例如現(xiàn)有的電話線路)相連接,

以便異地的計算機之間進行數(shù)據(jù)交換。

調制解調器分內置式和外置式兩類，傳輸速率有28.8kb/s、33.6kb/s、56kb/s等。

(5)掃描儀(scanner)

掃描儀是一種輸入設備，它能將各種圖文資料掃描輸入到計算機中并轉換成數(shù)字化圖像

數(shù)據(jù)，以便保存和處理。掃描儀分為手持式掃描儀、平板掃描儀和大幅面工程圖紙掃描儀三

類。主要用于圖文排版、圖文傳真、漢字掃描錄入、圖文檔案管理等方面.

(6)光筆(lightpen)

一種與顯示器配合使用的輸入設備。它的外形像鋼筆，上有按鈕，以電纜與主機相連(也

有采用無線的)。使用者把光筆指向屏幕，就可以在屏幕上作圖、改圖或進行圖形放大、移位

等操作。

(7)觸摸屏(touchscreen)

觸摸屏是一種附加在顯示器上的輔助輸入設備。借助這種設備，用手指直接觸摸屏幕上

顯示的某個按鈕或某個區(qū)域，即可達到相應的選擇的目的。它為人機交互提供了更簡單、更

直觀的輸入方式。觸摸屏主要有紅外式、電阻式和電容式三種。紅外式分辨率低；電阻式分

辨率高，透光性稍差；電容式分辨率高，透光性好。

(8)繪圖機(plotter)

一種圖形輸出設備，與打印機類似。繪圖機分筆式和點陣式兩類，常用于各類工程繪圖。

此外，一些科技新產(chǎn)品，例如數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等也已經(jīng)列入計算機的外部設備。

第二章計算機軟件基礎

2.1軟件的基本概念

完整的計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。硬件是指計算機系統(tǒng)中的各種物理裝置，

包括控制器、運算器、內存儲器、I/O設備以及外存儲器等，它是計算機系統(tǒng)的物質基礎。

軟件是相對于硬件而言的。軟件是計算機程序和有關資料的總稱。除了計算機運行所需

的各種程序，還包括手冊、說明書和有關資料。軟件系統(tǒng)看重解決如何管理和使用機器的問

題。沒有硬件，談不上應用計算機。但是，光有硬件而沒有軟件，計算機也不能工作。這正

如樂團和樂譜的關系一樣。如果只有樂器、演奏員這類“硬件”而沒有“樂譜”這類軟件，

樂團就很難表演出動人的節(jié)目。所以，硬件和軟件是相輔相成的。只有配上軟件的計算機才

能成為完整的計算機系統(tǒng)。

硬件和軟件是一個完整的計算機系統(tǒng)互相依存的兩大部分。它們的關系主要體現(xiàn)在以下

幾個方面.

(1)硬件和軟件互相依存

硬件是軟件賴以工作的物質基礎，軟件的正常工作是硬件發(fā)揮作用的唯一途徑。計算機

系統(tǒng)必須要配備完善的軟件系統(tǒng)才能正常工作，且充分發(fā)揮其硬件的各種功能。

(2)硬件和軟件無嚴格界線

隨著計算機技術的發(fā)展，在許多情況下，計算機的某些功能既可以由硬件實現(xiàn)，也可以

由軟件來實現(xiàn)。因此，在一定意義上來說，硬件和軟件沒有絕對嚴格的界線。

(3)硬件和軟件協(xié)同發(fā)展

計算機軟件隨硬件技術的迅速發(fā)展而發(fā)展，而軟件的不斷發(fā)展和完善又促進了硬件的更

新，兩者密切地交織發(fā)展，缺一不可。

1.軟件的特征

(1)軟件是邏輯產(chǎn)品

■具有產(chǎn)值、價格、質量和功能的特性

■看不見，是邏輯的、無形的

■是腦力勞動的結晶

(2)軟件產(chǎn)品質量的體現(xiàn)方式不同

■實用、可靠、可操作性；

■可維護性強

■方便用戶

■不會折舊、損壞、老化

(3)軟件產(chǎn)品的失敗曲線不同(如下圖所示)

(4)軟件產(chǎn)品的成本構成不同

軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)主要是研制，生產(chǎn)成本主要在開發(fā)和研制，開發(fā)研制完成后，通過

復制就產(chǎn)生了大量軟件產(chǎn)品。如下圖所示。

軟、硬件成本比例軟、硬翳修隹護美國軟件供需圖示

(5)軟件產(chǎn)品不存在同類零件替換

■當硬件產(chǎn)品中某個部件損壞后，可以用相同的備用部件更換，使硬件系統(tǒng)恢復正常工

作。

■而軟件產(chǎn)品卻沒有相同的備用部件可言，因為軟件出現(xiàn)的每一個故障，要么是由于設

計考慮不周造成的，要么是編程錯誤造成的。

■由于軟件無備用部件可供更換，因而軟件維護比硬件維護要復雜得多，成本也高得多。

(6)軟件的4種屬性

軟件必須具備

■可維護性(Maintainability)

■獨立性(Dependability)

■效率性(Efficiency)

■可用性(Usability)

2.軟件的分類

軟件按不同方式可以劃分為不同的類型：

(1)按功能劃分

操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡系統(tǒng)

日系統(tǒng)軟件v

語言編譯器

L工具軟件

軟件

（2）按規(guī)模劃分軟件分類

分類程序規(guī)模模塊數(shù)開發(fā)時間開發(fā)人數(shù)

小1K~2K行25-50「6月1人

中5K-50K行250~1000F2年2-5人

大50K-100K行1000以上2-3年5-20人

甚大1M行4-5年100-1000

人

極大1M10M行5110年2000~5000

應用軟件一般是指那些能直接幫助個人或單位完成具體工作的各種各樣的軟件，如文字

處理軟件、計算機輔助設計軟件、企業(yè)事業(yè)單位的信息管理軟件以及游戲軟件等。應用軟件

一般不能獨立在計算機上運行而必須有系統(tǒng)軟件的支持，支持應用軟件運行的最為基礎的一

種系統(tǒng)軟件就是操作系統(tǒng)。應用軟件，特別是各種專用軟件包經(jīng)常是由專門的軟件廠商提供

的。

系統(tǒng)軟件是指管理、控制和維護計算機及其外部設備，提供用戶與計算機之間界面等方

面的軟件。相于應用軟件而言，系統(tǒng)軟件離計算機系統(tǒng)的硬件比較近，而離擁護關心的問題

則遠一些，它不專門針對具體的應用問題。

這兩類軟件之間沒有嚴格的界限。有些軟件夾在它們兩者中間，不易分清其歸屬。例如

目前有一些專門用來支持軟件開發(fā)的軟件系統(tǒng)（軟件工具），包括各種程序設計語言（編程和

調試系統(tǒng)）、各種軟件開發(fā)工具等。它們不涉及用戶具體應用的細節(jié)，但是能為應用開發(fā)提供

支持，是一種“中間件”。這些中間件的特點是，它們一方面受操作系統(tǒng)的支持，另一方面又

用語支持應用軟件的開發(fā)和運行。當然，有時也把上述工具軟件稱作系統(tǒng)軟件。

2.2系統(tǒng)軟件

具有代表性的系統(tǒng)軟件有：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以及各種程序設計語言的翻譯系

統(tǒng)等。

1.操作系統(tǒng)（operatingsystem）

操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，是計算機系統(tǒng)本身能有效工作的必備軟件。操作系統(tǒng)的

任務是：管理計算機硬件資源并且管理其上的信息資源（程序和數(shù)據(jù)），支持計算機上各種硬

件和軟件之間的運行和相互通信。操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中具有特殊的地位：計算機系統(tǒng)的

硬件是在操作系統(tǒng)的控制下工作的；所有其他的軟件，包括系統(tǒng)軟件和大量的應用軟件，都

是建立在操作系統(tǒng)基礎之上，并得到它的支持和取得它的服務。如果沒有操作系統(tǒng)的支持，

人就無法有效地操作計算機。因此，制造計算機的公司在出售計算機時總是同時提供操作系

統(tǒng)。

操作系統(tǒng)本身又由許多程序組成。其中有的管理CPU、內存的工作，有的管理外存儲器

上信息的存取，有的管理輸入輸出操作。用戶要通過操作系統(tǒng)所提供的命令和其他方面的服

務去操縱計算機。因此操作系統(tǒng)是用戶與計算機之間的接口。

目前在微機上常用的操作系統(tǒng)有：Windows系列操作系統(tǒng)、UNIX操作系統(tǒng)和Linux（自

由軟件）操作系統(tǒng)等。

2.語言處理系統(tǒng)

計算機在執(zhí)行程序時，首先要將存儲在存儲器中構成程序的指令逐條取出，經(jīng)過譯碼后

向計算機的各部件發(fā)出控制信號，使其執(zhí)行規(guī)定的操作。目前、一般的程序都是用計算機的

CPU不能直接識別的程序設計語言，如VisualBasic,Delphi,C++等來編寫的。這樣的非機

器語言程序必須經(jīng)過翻譯，變成機器指令后才能被計算機執(zhí)行。而負責這種翻譯的程序被稱

為編譯程序（編譯系統(tǒng)）或解釋程序。為了在計算機上執(zhí)行由某種程序設計語言編寫的程序，

就必須配置相應的語言處理系統(tǒng)。

3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫（database）是為了滿足一定范圍內許多擁護的需要，在計算機里建立的一組互

相關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。例如，一個學校的各個部門，如學籍管理部門、教務部門、各個系或學

院、學生會等，都經(jīng)常要在學生檔案冊里查詢各種信息，因此可以將全校學生的檔案數(shù)據(jù)建

成一個學生檔案數(shù)據(jù)庫，提供給學校各個部門共同使用。

數(shù)據(jù)庫是由一種稱之為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（databasemanagementsystem,DBMS）的軟件來

集中管理和維護的。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是用于創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的

核心組成部分。其主要功能有：定義數(shù)據(jù)庫的結構及其中數(shù)據(jù)的格式，規(guī)定數(shù)據(jù)在外存儲器

的存儲安排方式，負責各種與數(shù)據(jù)有關的控制和管理任務。用戶通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持

來訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：Oracle,IBMDB2,Informix,Sybase,微軟公司的Access、SQL

Server,以及dBASE/FoxBASE/FoxPro/VisualFoxPro系列產(chǎn)品等。

2.3應用軟件

目前，計算機的應用幾乎已滲透到了各個領域，所以應用程序也是多種多樣的。下面是

目前微機上常見的幾種應用軟件。

1.文字處理軟件

用于輸入、存儲、修改、編輯、打印文字資料（文件、稿件等）。常用的文字處理軟件有

Word,WPS等。

2.信息管理軟件

用于輸入、存儲、修改、檢索各種信息。如工資管理軟件、人事管理軟件、倉庫管理軟

件、計劃管理軟件等。這種軟件發(fā)展到一定水平后，可以將各個單項軟件連接起來，構成一

個完整的、高效的管理信息系統(tǒng)（MIS）。

3.計算機輔助設計軟件

用于高效地繪制、修改工程圖紙，進行常規(guī)的設計計算，幫助用戶尋求較優(yōu)的設計方案。

常用的有AutoCAD等軟件。

4.實時控制軟件

例如用于隨時收集生產(chǎn)裝置、飛行器等的運行狀態(tài)信息，并以此為根據(jù)按預定的方案實

施自動或半自動控制，從而安全、準確地完成任務或實現(xiàn)預定目標。

從總體上來說，無論是軟件系統(tǒng)還是應用軟件，都朝著外延進一步“傻瓜化”，內涵進一

步“智能化”的方向發(fā)展。即軟件本身越來越復雜，功能越來越強；但用戶的使用越來越簡

單，操作越來越方便。軟件的應用也不僅局限于計算機本身，家用電器、通信設備、汽車以

及其它電子產(chǎn)品，都成了軟件應用的對象。

2.4軟件的發(fā)展

軟件伴隨計算機技術的發(fā)展經(jīng)歷了4個階段：

■程序設計階段

■程序系統(tǒng)階段

■軟件工程階段（I）

■軟件工程階段（H）

階段早期第二階段第三階段第四階段

時間段

1950-19651962-19741968-19891989-至今

主面向批處理多用戶分布式系統(tǒng)強大的桌面系統(tǒng)

耍有限的分布實時處理嵌入“智能”面向對象技術

特自定義軟件數(shù)據(jù)庫技術低成本硬件專家系統(tǒng)

征軟件產(chǎn)品出現(xiàn)面向大眾，消費人工神經(jīng)網(wǎng)絡

者的影響增強并行計算

網(wǎng)絡計算機

軟件生軟件工程軟件工程

產(chǎn)階段程序設計程序系統(tǒng)時代時代

時代時代（結構化方法）（面向對象方法）

1.程序設計階段（1946年—1956年）

特點?

■尚無軟件的概念，程序設計主要圍繞硬件進行開發(fā)

■個體生產(chǎn)方式、工具簡單

■無明確分工（開發(fā)者和用戶）

■程序設計追求節(jié)省空間和編程技巧，無文檔資料

■主要是用于科學計學

2.程序系統(tǒng)階段（1956年—1968年）

特點：

■硬件環(huán)境相對穩(wěn)定，出現(xiàn)“軟件作坊”的開發(fā)組織形式

■開始使用產(chǎn)品軟件（可購買），從而建立了軟件的概念

■系統(tǒng)規(guī)模越來越龐大，高級編程語言層出不窮，應用領域不斷拓寬

■開發(fā)者和用戶有了明確分工，社會對軟件的需求量劇增

■但是軟件開發(fā)技術迭有重大突破，生產(chǎn)效率低下，從而導致“軟件危機”產(chǎn)生。

3.軟件工程階段I（1968年—1989年）

由于軟件危機的產(chǎn)生，迫使人們不得不研究、改變軟件開發(fā)的技術手段和管理方法。從

此軟件生產(chǎn)進入軟件工程時代。

特點：

■微機、LAN

■硬件向“四化”（巨型、微型、網(wǎng)絡、智能）發(fā)展。

■結構化程序設計方法成熟并取得偉績。

■軟件工程學科的基本科學體系趨于成熟。

4.軟件工程階段H（1989年-至今）

隨著應用領域的不斷拓寬，傳統(tǒng)程序設計方法受到挑戰(zhàn)，它不是萬能的。面向對象方法

應運、而生。

特點:

■網(wǎng)絡技術成熟并廣泛應用

■分布式技術應用

■人工智能、專家系統(tǒng)

■現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)大多數(shù)采用面向對象技術開發(fā)。

2.5軟件危機

軟件危機是指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。這些嚴重的

問題阻礙著軟件生產(chǎn)的規(guī)?；⑸唐坊约吧a(chǎn)效率。使得軟件的開發(fā)和生產(chǎn)成為制約軟件

產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶徑”。

1.軟件危機的由來

（1）硬件生產(chǎn)率大幅提高

如今，計算機的發(fā)展已進入一個新的歷史階段。硬件產(chǎn)品已系列化、標準化，“即插即用”。

硬件產(chǎn)品的生產(chǎn)可以采用最高精尖的現(xiàn)代化工具和手段、自動成批生產(chǎn)。生產(chǎn)效率幾百萬倍

的提高。生產(chǎn)能力過剩。

（2）軟件生產(chǎn)復雜度隨規(guī)模增大

以美國宇航局的軟件系統(tǒng)為例：

1963年水星計劃系統(tǒng)200萬條指令

1967年雙子星座計劃系統(tǒng)400萬條指令

1973年阿波羅計劃系統(tǒng)1000萬條指令

1979年哥倫比亞航天飛機系統(tǒng)4000萬條指令

假設1個人一年生產(chǎn)一萬條有效指令，那么是否4000人生產(chǎn)一年，或400人生產(chǎn)10年

就能完成任務呢？答案是否定的。一萬條指令的復雜度決不僅僅是100條指令復雜度的100

倍。

（3）軟件生產(chǎn)率很低

伴隨計算機的普及，整個社會對計算機應用的需求越來越大。但軟件的生產(chǎn)卻還沿用“手

工作坊”的生產(chǎn)方式，人工編程生產(chǎn)。生產(chǎn)效率僅提高了幾倍。生產(chǎn)能力極其低下。

（4）硬、軟件供需失衡

社會大量需求，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)過程控制復雜，生產(chǎn)效率低等等因素構成軟件生產(chǎn)的

惡性循環(huán)。

2.軟件危機的具體體現(xiàn)

（1）軟件開發(fā)進度難以預測

拖延工期幾個月甚至幾年的現(xiàn)象并不罕見，這種現(xiàn)象降低了軟件開發(fā)組織的信譽。

⑵軟件開發(fā)成本難以控制

投資一再追加，令人難于置信。往往是實際成本比預算成本高出一個數(shù)量級。

而為了趕進度和節(jié)約成本所采取的一些權宜之計又往往損害了軟件產(chǎn)品的質量，從而不

可避免地會引起用戶的不滿。

（3）用戶對產(chǎn)品功能難以滿足

開發(fā)人員和用戶之間很難溝通、矛盾很難統(tǒng)一。往往是軟件開發(fā)人員不能真正了解用戶

的需求，而用戶又不了解計算機求解問題的模式和能力，雙方無法用共同熟悉的語言進行交

流和描述。

在雙方互不充分了解的情況下，就倉促上陣設計系統(tǒng)、匆忙著手編寫程序，這種“閉門

造車”的開發(fā)方式必然導致最終的產(chǎn)品不符合用戶的實際需要。

（4）軟件產(chǎn)品質量無法保證

系統(tǒng)中的錯誤難以消除。軟件是邏輯產(chǎn)品，質量問題很難以統(tǒng)一的標準度量，因而造成

質量控制困難。

軟件產(chǎn)品并不是沒有錯誤，而是盲目檢測很難發(fā)現(xiàn)錯誤，而隱藏下來的錯誤往往是造成

重大事故的隱患。

（5）軟件產(chǎn)品難以維護

軟件產(chǎn)品本質上是開發(fā)人員的代碼化的邏輯思維活動，他人難以替代。除非是開發(fā)者本

人，否則很難及時檢測、排除系統(tǒng)故障。

為使系統(tǒng)適應新的硬件環(huán)境，或根據(jù)用戶的需要在原系統(tǒng)中增加一些新的功能，又有可

能增加系統(tǒng)中的錯誤.

（6）軟件缺少適當?shù)奈臋n資料

文檔資料是軟件的重要組成部分。

實際上，軟件的文檔資料是開發(fā)組織和用戶的之間權利和義務的合同書，是系統(tǒng)管理者、

總體設計者向開發(fā)人員下達的任務書，是系統(tǒng)維護人員的技術指導手冊，是用戶的操作說明

書。

缺乏必要的文檔資料或者文檔資料不合格，將給軟件開發(fā)和維護帶來許多嚴重的困難和

問題。

2.6軟件工程

1.軟件工程基本思想

用科學的知識和技術原理來定義、開發(fā)、維護軟件；用工程科學的觀點進行費用估算，

制定進度，制定計劃和方案；用管理科學的方法和原理進行生產(chǎn)的管理；用數(shù)學的方法建立

軟件開發(fā)中的各種模型和算法。

2.軟件工程目標

付出較低開發(fā)成本；達到要求的功能；取得較好的性能；開發(fā)的軟件易于移植；只需較

低的維護費用；能按時完成開發(fā)任務，及時交付使用；開發(fā)的軟件可靠性高。

3.軟件工程內容

研究內容包括開發(fā)技術和開發(fā)管理兩個方面。開發(fā)技術主要研究軟件開發(fā)方法，開發(fā)過

程，開發(fā)工具和環(huán)境。開發(fā)管理主要研究軟件管理學，軟件經(jīng)濟學，軟件心理學。

4.軟件工程需要解決的問題

軟件的費用，可靠性，可維護性，軟件生產(chǎn)率和軟件的重用。

5.軟件開發(fā)方法

使用早已定義好的技術集及符號表示習慣來組織軟件生產(chǎn)的過程。軟件開發(fā)方法是克服

軟件危機的重要方面之一。

6.軟件開發(fā)的目標

通過使用成功的軟件開發(fā)方法，在規(guī)定的投資和時間內，開發(fā)出符合用戶需求的高質量

的軟件.

7.軟件工具

為支持軟件人員開發(fā)和維護活動而使用的軟件。使用軟件工具后，可提高軟件生產(chǎn)率。

2.7新型軟件開發(fā)工具

今天計算機之所以能夠應用于人類社會的各個方面，一個重要原因是因為有了大量成功

的軟件。軟件開發(fā)已經(jīng)發(fā)展成為一種龐大的產(chǎn)業(yè)，各種軟件開發(fā)工具也應運而生。今天，許

多編程語言已經(jīng)和傳統(tǒng)意義上的語言有很大不同了。它們不但功能強大，而且適應范圍、程

序形成的方法、程序的形式等都有極大的改進。例如，可視化編程技術可以使編程人員不用

編寫代碼，只需依據(jù)屏幕提示回答一連串問題，或在屏幕上執(zhí)行一連串的選擇操作之后，就

可以自動形成程序。另外，傳統(tǒng)的高級語言和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有比較明確的界限，但近年來

逐漸流行的編程語言大都有很強的數(shù)據(jù)庫管理功能。目前，面向對象程序設計方法和方便實

用的可視化編程語言，如VisualBasic,VisualC++,Delphi,PowerBuilder,Java等,已經(jīng)

取代了傳統(tǒng)的BASIC,Pascal,C等高級語言，成為軟件開發(fā)的主要工具。

事實上，當今軟件開發(fā)工具的功用已非程序設計語言一詞所能概括。例如，由BASIC語

言發(fā)展而來的VisualBasic就是由程序設計語言、組件庫、各種支撐程序庫，以及編輯、調

試、運行程序的一系列支撐軟件組合而成的集成開發(fā)環(huán)境。另外，當前流行的編程工具，如

Delphi.VisualBasic等，都提供了對數(shù)據(jù)庫強有力的支持。它們的數(shù)據(jù)庫管理功能比一些

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品毫不遜色，甚至都適合于進行數(shù)據(jù)庫的高級智能開發(fā)。

2.8軟件版權保護

計算機軟件是腦力勞動的創(chuàng)造性產(chǎn)物，正式軟件是有版權的。它是受法律保護的一種重

要的知識產(chǎn)權。知識產(chǎn)權是指對智力活動所創(chuàng)造的精神財富所享有的權利，包括工業(yè)產(chǎn)權、

版權、發(fā)明權、發(fā)現(xiàn)權等。它受到法律的保護。1967年在瑞典斯德哥爾摩簽訂公約成立了世

界知識產(chǎn)權組織，1947年成為聯(lián)合國的一個專門機構。我國于1980年3月加入該組織。

1.軟件版權保護的意義

版權(copyright)亦稱著作權、作者權、意即抄錄、復制之權。一般認為，版權是一種

民事權利，作為法律觀念，是一種個人權利，又是一種所有權，主要表現(xiàn)為作者對其作品使

用的支配權和享受報酬權。軟件版權屬于軟件開發(fā)者，軟件版權人依法享有軟件使用的支配

權和享受報酬權。對計算機用戶來說，應該懂得；只能在法律規(guī)定的合理的范圍之內使用軟

件，如果未經(jīng)軟件版權人同意而非法使用其軟件(例如，將軟件大量復制增給自己的同事、

朋友，通過變賣該軟件等手段獲益等)，都是侵權行為，侵權者是要承擔相應的民事責任的。

軟件作品從其創(chuàng)作完成之時起就享有版權，從其發(fā)表之時起就實際受到保護。超過版權

保護期或仍處于版權保護期但版權人明確表示放棄版權的軟件，不再受版權保護而進入公用

領域。由于國際上通行的軟件保護期是50年，我國對國內軟件現(xiàn)行規(guī)定為25年加25年，所

以，實際上公用領域中現(xiàn)在還不存在因超過版權保護期而進入公用領域的軟件，而只有版權

人聲明放棄版權而進入公用領域的軟件。

事實上，在現(xiàn)代社會中，由于信息的大眾傳播、復制和復用，已經(jīng)使信息的利用非常廉

價和方便了.但是從信息本身的價值來看，信息卻可能是非常昂貴的。因為無論從創(chuàng)造發(fā)明

者的腦力勞動價值以及信息資源對受益者的實用價值來看，信息都不應該是免費的。對于軟

件開發(fā)者而言，他們的力量所在就是他們所發(fā)明創(chuàng)造的軟件。一旦軟件被盜竊，他們的創(chuàng)造

力量就會受到打擊，嚴重時甚至可能使其夭折。這種情況如果廣泛出現(xiàn)，就會極大地打擊開

發(fā)者的工作積極性和進一步發(fā)展的可能性，進而影響整個社會