大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件——支持計(jì)算機(jī)工作、提高計(jì)算機(jī)使用效率和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能的各類程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)文檔的總稱。程序——為了解決某一問題而設(shè)計(jì)的一系列指令或語句的有序集合。數(shù)據(jù)——程序處理的對(duì)象和處理的結(jié)果。文檔——描述開發(fā)程序、使用程序和維護(hù)程序所需要的有關(guān)資料。5.1軟件的概念及分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)5.1軟件的概念及分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工具軟件各種應(yīng)用軟件包用戶程序軟件系統(tǒng)的分類系統(tǒng)軟件——管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的各種資源，以及擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能和方便用戶使用計(jì)算機(jī)的各種程序集合。 通常由計(jì)算機(jī)廠家或第三方廠家提供。特點(diǎn)：

——通用性

——基礎(chǔ)性5.1軟件的概念及分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件——為了解決各種實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序。 通常由計(jì)算機(jī)用戶或?qū)ｉT的軟件公司開發(fā)。主要用途：

——科學(xué)計(jì)算

——數(shù)據(jù)處理

——過程控制 ——輔助設(shè)計(jì)

——人工智能 ——等應(yīng)用軟件的組合：稱為軟件包或軟件庫。5.1軟件的概念及分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回操作系統(tǒng)——由一些程序模塊組成，用以控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的軟硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便的工作環(huán)境。5.2操作系統(tǒng)概述第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的作用與地位第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

應(yīng)用程序

語言處理器，軟件開發(fā)工具操作系統(tǒng)硬件操作系統(tǒng)的作用：

——管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源

——為用戶提供良好的界面“管家婆”兼“服務(wù)員”，就是操作系統(tǒng)所扮演的一身二任的角色。5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的作用與地位第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回

操作系統(tǒng)的各功能之間并非是完全獨(dú)立的，它們之間存在著相互依賴的關(guān)系。 衡量一個(gè)操作系統(tǒng)的性能時(shí)，常看它是支持單用戶還是支持多用戶，是支持單任務(wù)還是支持多任務(wù)。

多任務(wù)——是指在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序。5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回按照與用戶對(duì)話的界面來分類，可分為：

——命令行界面的操作系統(tǒng)（如MSDOS等）

——圖形用戶界面操作系統(tǒng)（如Windows等）按照支持的用戶數(shù)來分類，可分為：

——單用戶操作系統(tǒng)（如MSDOS、Windows等）

——多用戶操作系統(tǒng)（如UNIX、Linux等）5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

按照運(yùn)行的任務(wù)數(shù)來分類，可分為：

——單任務(wù)操作系統(tǒng)（如MSDOS等）

——多任務(wù)操作系統(tǒng)（如Windows、UNIX等）

按照系統(tǒng)的功能來分類，可分為：

——批處理操作系統(tǒng)

——分時(shí)操作系統(tǒng)

——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)——是用戶將要機(jī)器做的工作有序的排在一起，成批地交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)地、順序地完成這些作業(yè)，用戶與作業(yè)之間沒有交互作用，不能直接控制作業(yè)的運(yùn)行。 批處理有時(shí)也稱為“脫機(jī)操作”

5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

單道批處理批處理 多道批處理多道批處理系統(tǒng)追求的目標(biāo)：

——提高系統(tǒng)資源的利用率

——大的作業(yè)吞吐量

——作業(yè)流程的自動(dòng)化5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)——分時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連有若干臺(tái)終端，多個(gè)用戶可以在各自的終端上向系統(tǒng)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，等待計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果并決定下一步的處理；操作系統(tǒng)接收每個(gè)用戶的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式處理用戶的服務(wù)請(qǐng)求，即按照某個(gè)輪轉(zhuǎn)次序給每個(gè)用戶分配一段CPU時(shí)間，進(jìn)行各自的處理。舉例說明：5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：

——多路性 ——獨(dú)立性

——及時(shí)性 ——交互性分時(shí)操作系統(tǒng)的主要目標(biāo)：

——對(duì)用戶響應(yīng)的及時(shí)性當(dāng)今著名的分時(shí)操作系統(tǒng)：

——多用戶多任務(wù)的操作系統(tǒng)UNIX、Linux5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——是指系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)完成對(duì)該事件的處理。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：

——對(duì)用戶響應(yīng)的及時(shí)性

——高可靠性實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有——實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)——一種聯(lián)機(jī)交互的單用戶操作系統(tǒng)。著名的個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：

——單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)MS-DOS ——單用戶多任務(wù)的操作系統(tǒng)OS/2及Windows個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)要求

——方便友好的用戶接口

——功能豐富的文件系統(tǒng)5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)——是網(wǎng)絡(luò)用戶與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的接口，它除了具有通常操作系統(tǒng)的各種功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)管理的功能。分布式操作系統(tǒng)——管理分布式系統(tǒng)中的所有資源，并為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的界面，用戶通過這一界面實(shí)現(xiàn)所需要的操作并使用系統(tǒng)資源。5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回5.2操作系統(tǒng)概述——常用的操作系統(tǒng)簡介第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)表4.1常用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)主設(shè)計(jì)人出現(xiàn)時(shí)間最新版本系統(tǒng)特點(diǎn)DOSTimPaterson1981年終極版是DOS7.0（1995年）目前已被Windows取代命令行字符用戶界面WindowsMicrosoft公司1985年Windows7，Windows8即將發(fā)布圖形用戶界面UNIX貝爾實(shí)驗(yàn)室1969年版本眾多分時(shí)系統(tǒng)LinuxLinuxTorvalds1991年版本眾多免費(fèi)、源代碼開放MacOS蘋果公司1984年MacOSXLion運(yùn)行在Macintosh計(jì)算機(jī)上返回

——處理器管理

——存儲(chǔ)管理

——設(shè)備管理

——文件管理

——作業(yè)管理5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.處理器管理（CPU管理）：

主要任務(wù)是對(duì)CPU處理器資源進(jìn)行分配調(diào)度，并對(duì)處理器的運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理。 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)出現(xiàn)后，處理器管理的實(shí)質(zhì)是進(jìn)程管理，處理器管理也稱為進(jìn)程管理。 多道程序設(shè)計(jì)——允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)ABCABCA1.處理器管理（CPU管理）——（續(xù)）

進(jìn)程——是具有一定功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)；簡單地說，就是一個(gè)正在運(yùn)行的程序。

——進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位

——進(jìn)程有生命周期

——一個(gè)程序可以構(gòu)成多個(gè)進(jìn)程

——一個(gè)進(jìn)程也可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.處理器管理（CPU管理）——（續(xù)）

進(jìn)程的三種不同狀態(tài)： 進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)間片用完調(diào)度等待某事件發(fā)生運(yùn)行狀態(tài)就緒狀態(tài)

等待狀態(tài)2.存儲(chǔ)管理

主要任務(wù)是對(duì)存儲(chǔ)空間（內(nèi)存空間）的分配、回收與保護(hù)。

多個(gè)程序共享有限的內(nèi)存資源時(shí)：

——如何為它們分配內(nèi)存空間

——如何使存放在內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)彼此隔離、互不侵?jǐn)_，又能保證在一定條件下共享

——解決內(nèi)存擴(kuò)充問題5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3.設(shè)備管理

任務(wù)是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的外部設(shè)備進(jìn)行管理。

——

讓每個(gè)設(shè)備發(fā)揮自己特長，實(shí)現(xiàn)與CPU和內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換，提高外部設(shè)備的利用率。

——

為這些設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)程序或控制程序，隱蔽設(shè)備操作的具體細(xì)節(jié)，用戶不必詳細(xì)了解設(shè)備及接口就可方便地對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行操作，為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一、友好的設(shè)備使用界面。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)4.文件管理（文件系統(tǒng)）

主要任務(wù)就是有效地支持文件的存儲(chǔ)、檢索和修改等操作，解決文件的共享、保密和保護(hù)問題，以使用戶方便、安全地訪問文件。 文件——存放在外存儲(chǔ)器上的、具有名字的一組相關(guān)信息的有序序列。 文件名——是在創(chuàng)建文件時(shí)確定，并在以后訪問文件時(shí)使用。 文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了文件的“按名存取”。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)作業(yè)管理

任務(wù)是為用戶提供一個(gè)使用系統(tǒng)的良好環(huán)境，使用戶能有效的組織自己的工作流程，并使整個(gè)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言——是人與計(jì)算機(jī)交流的工具，是用來編寫計(jì)算機(jī)程序的工具。 機(jī)器語言程序設(shè)計(jì)語言匯編語言 高級(jí)語言5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)機(jī)器指令——計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的二進(jìn)制指令。機(jī)器語言——各個(gè)計(jì)算機(jī)規(guī)定的可以執(zhí)行的若干指令集合就是機(jī)器語言指令系統(tǒng)，簡稱機(jī)器語言。缺點(diǎn)：難學(xué)、難記、難懂、難修改、不同型號(hào)計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言不同。5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)舉例說明例4.1

計(jì)算A=10+12的機(jī)器語言程序如下：

1011000000001010；把10放入累加器A中

0010110000001100；12與累加器A中的值相加，結(jié)果仍放入A中

11110100；結(jié)束，停機(jī)5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編語言——即符號(hào)語言，是用一些“助記憶符號(hào)”來代替機(jī)器語言中那些難懂難記的二進(jìn)制指令的語言。例4.2上例計(jì)算A=10+12的匯編語言程序如下：

MOVA，10；把10放入累加器A中

ADDA，12；12與累加器A中的值相加，結(jié)果仍放入A中

HLT；結(jié)束，停機(jī)5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編語言：優(yōu)點(diǎn)：編程質(zhì)量高、占用存儲(chǔ)空間少、執(zhí)行速度快缺點(diǎn)：不同類型計(jì)算機(jī)的匯編語言不同，通用性差 機(jī)器語言和匯編語言為“面向機(jī)器的語言”，它們也被稱為“低級(jí)語言”。適應(yīng)：對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，如過程控制和實(shí)時(shí)處理等。5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)高級(jí)語言——是一種接近于自然語言和數(shù)學(xué)公式的程序設(shè)計(jì)語言，它只需根據(jù)所求解問題的算法，寫出處理的過程即可，而不必涉及計(jì)算機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。 高級(jí)語言又稱為算法語言。高級(jí)語言是一類面向問題的程序設(shè)計(jì)語言，且獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的硬件，其表達(dá)方式接近于被描述的問題，易于理解和掌握。用高級(jí)語言編寫程序，可簡化程序編制和測(cè)試，其通用性和可移植性好。5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

高級(jí)語言在存取數(shù)據(jù)時(shí)，不必具體指出各存儲(chǔ)單元的具體地址，可以用一個(gè)符號(hào)（即變量名）代表地址。例4.3上例計(jì)算A=10+12的高級(jí)語言程序如下：

A=10+12’10與12相加的結(jié)果放入A中

PRINTA’輸出A END’結(jié)束程序5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)常用的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言：

BASIC語言——普及性的會(huì)話語言

FORTRAN語言——用于科學(xué)及工程計(jì)算

COBOL語言——用于商業(yè)事務(wù)處理和金融業(yè)PASCAL語言——結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

C語言——常用于軟件的開發(fā)

PROLOG語言——多用于人工智能

C++——面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言

Java——用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言5.4.1程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回源程序——用匯編語言和高級(jí)語言編寫的程序不能被計(jì)算機(jī)直接理解和執(zhí)行，這種程序稱為源程序。目標(biāo)程序——源程序必須經(jīng)過一個(gè)翻譯過程才能轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的機(jī)器語言程序，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到的可以由計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行的機(jī)器語言程序稱為目標(biāo)程序。5.4.2語言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編程序——將匯編語言編寫的程序（匯編語言源程序）翻譯成機(jī)器語言程序(目標(biāo)程序)的工具。5.4.2語言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)匯編語言源程序目標(biāo)程序匯編程序匯編階段計(jì)算機(jī)初始數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果目標(biāo)程序運(yùn)行階段圖4.6計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行匯編源程序的過程高級(jí)語言翻譯程序有兩種工作方式：

——解釋方式

——編譯方式相應(yīng)的翻譯工具：

——解釋程序

——編譯程序5.4.2程序設(shè)計(jì)語言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)編譯方式：5.4.2語言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)鏈接一次性讀入編譯可執(zhí)行程序高級(jí)語言源程序目標(biāo)程序編譯程序圖4.7