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1、第3章 计算机软件,3.1 软件的基本概念3.2 操作系统3.3 程序设计语言及语言处理程序补充 算法与数据结构,3.1.1 计算机软件什么是计算机软件 计算机软件：是能指挥计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、数据和相关的文档的 集合。,3.1 计算机软件的概念,软件的分类,按照不同的原则和标准，可以将软件划分不同的种类。从应用的角度出发，通常将软件大致划分为：系统软件应用软件,系统软件,系统软件：泛指那些为了有效地运行计算机系统、给应用软件开发与运行提供支持、或者为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件。例如：基本输入/输入系统(BIOS)、操作系统、计算机语言编译器、数据库管理系统
2、、常用的实用程序(磁盘清理程序、备份程序、编译程序等)等都是系统软件。,应用软件,应用软件：泛指那些专门用于解决各种具体应用问题的软件。按照应用软件的开发方式和适用范围，应用软件可再分为：通用应用软件定制应用软件,通用应用软件类别和功能,定制应用软件,定制应用软件是按照不同领域用户的特定应用要求而专门设计的软件。例如：某银行的金融管理系统、超市的销售管理系统、大学的教务管理系统和人事管理系统、企业的集成制造系统等。这类软件专业性强，运行效率高，但设计和开发成本相对较高。,3.2 操作系统,3.2.1 概述操作系统的作用操作系统(Operating System，简称OS)：用于控制、管理、调配
3、计算机的所有资源。是给计算机配置的一种必不可少的系统软件。操作系统的主要功能：CPU管理、存储管理、文件管理 设备管理、作业管理,操作系统的作用,管理系统中的各种软硬件资源为用户提供友善的人机界面用户界面：也称用户接口或人机界面，是计算机系统实现用户与计算机通信的软、硬件部分的总称。图形用户界面（GUI）：采用窗口、图符、菜单及指点设备技术和多窗口系统等软件，并以直接操纵为主要使用方法，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机。为应用程序的开发提供一个高效率的平台,基本输入输出系统（BIOS）,BIOS是存放在主板上只读存储器(flash ROM)中的一组程序（也称为firmware,固件）主
4、要包含4个部分：加电自检程序(诊断计算机故障)系统自举（装入）程序(装入并启动OS工作)CMOS设置程序(设定和修改计算机配置)基本外围设备的驱动程序(控制基本的I/O操作)计算机断电后，BIOS程序和CMOS中的数据仍保持不变需要时BIOS程序可以升级(update),BIOS和操作系统的启动过程,ROMBIOS,RAM,CPU,CMOS,3.2.2 多任务处理与处理器管理,多任务处理为提高CPU的利用率，操作系统一般都支持同时运行若干个程序。前台任务与后台任务 活动窗口对应前台任务，非活动窗口对应后台任务。并发多任务 不管是前台任务还是后台任务，它们都分配到CPU的使用权，因而可以同时运行
5、。抢占式多任务 操作系统调度程序一般采用时间片轮转的策略，即每个任务服务都能轮流得到一个CPU时间片，在时间片用完后，调度程序再把CPU交给下一个任务，就这样循环下去。只要时间片用完，不管任务有多重要，也不管它执行到什么地方，正在执行的任务就会被强行终止。,3.2.3 存储管理,存储管理的目的：管理内存资源的高效、合理使用。存储管理的主要内容：内存的分配与回收、内存的共享与保护、内存自动扩充等虚拟存储技术：当多个程序共享有限内存资源时，必须合理地为它们分配内存空间，做到用户存放在内存中的程序和数据既能彼此隔离、互不侵扰，又能在一定条件下共享。当内存不够用时，要解决内存扩充问题，把内存和外存结合
6、起来管理，为用户提供一个容量比实际内存大得多的“虚拟存储器”。,3.2.4 文件管理,文件的概念：文件是一组相关信息的集合。文件的命名：每个文件都有自己的名字(文件名)文件说明信息：文件名、文件类型、文件物理位置、文件大小、文件时间、文件创建者、文件属性等文件属性：系统文件、隐藏文件、存档文件、只读文件文件夹：根文件夹(根目录)与子文件夹(子目录)文件管理：创建新文件(夹)、保存文件、读出文件(打开文件)、删除文件。,3.2.5 设备管理*,设备管理：对计算机系统中除了CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。主要包括缓冲区管理、设备分配、设备驱动、设备无关性。,3.2.6 常用操作系统,1.W
7、indows操作系统Windows操作系统是由美国微软公司开发，提供了多任务处理与图形界面以及统一的应用程序接口，使得在Windows环境下运行应用程序的操作大为简化。Windows系列操作系统：Windows95/98/98SE/98/ME/2000/XP单用户：一台计算机一次只允许一个用户使用。多任务：允许一个用户同时运行多个应用程序。,Windows操作系统,Windows 9x支持图形用户界面支持“即插即用”的系统配置方法提供通信软件，使用户的计算机系统联接到Internet上,Windows操作系统,Windows 2000Windows 2000在使用Windows NT的内核的同
8、时增加了许多新的功能。如在即插即用方面，它支持USB设备，支持功率的调节和各种硬件编程接口等。Windows 2000有以下几种不同的版本：Windows 2000 ProfessionalWindows 2000 Server/Advanced ServerWindows 2000 Datacenter Server,Windows操作系统,Windows XP和Windows.NETWindows XP是基于NT的内核，集成了其稳定性、安全性及多媒体和网络功能，使微软的前台OS不再采用9X系列的内核。Windows.NET server是以XML标准作为信息交换格式，具有无线接入、语言支持
9、的OS新版本、其可靠性、安全性和易操作性方面有了进一步提高。,2.UNIX操作系统*,UNIX操作系统是（美）Bell实验室开发的一种通用多用户交互式分时操作系统。自1970年UNIX系统第一版问世以来，以UNIX系统为基础已研制出许多新的操作系统软件。如微型计算机、大型计算机上的各种UNIX系统的变种，以及用于计算机网络及分布式计算机系统上的UNIX系统等。实际上，UNIX系统已成为国际上目前使用最广泛、影响最大的主流操作系统之一。,Linux操作系统*,Linux操作系统的原创者是芬兰的一名青年学者Linus Torvolds,他遵从可移植操作系统接口POSIX标准开发出Linux操作系统
10、的内核，具有与UNIX相似的可移植操作系统服务功能。Linux操作系统的优势反映在网络服务器方面，其内核中包含许多网络协议，已成为网络上最普遍的服务器架构模式。Linux操作系统作为一个多用户、多任务的操作系统，支持多工作平台和多处理器。,Linux操作系统*,Linux系统是一种“自由软件”。或者说，它属于一种GPL（General Public License）软件。其源代码向世人公开，吸引对该系统感兴趣的人们共同工作。,3.3.1 程序设计语言分类程序设计语言按其级别可以划分为机器语言、汇编语言和高级语言三大类。机器语言 使用计算机指令系统的程序语言。用机器语言编写的程序，全部都是二进制
11、代码形式，可以被计算机直接执行。机器语言直接依赖机器的指令系统，不同类型甚至不同型号的计算机，其机器语言是不同的。机器语言不易记忆和理解，所编写的程序也难于修改和维护。,3.3 程序设计语言及语言处理程序,汇编语言,汇编语言：用助记符来代替机器指令的操作码和操作数，如用ADD表示加法，用SUB表示减法等。这样就能使它的每条指令都有明显的符号标识。用汇编语言编写程序与编写机器语言程序相比，比较直观和易记忆，但汇编语言仍然是面向机器指令系统的，还保留了机器语言的各项缺点。,高级语言,高级语言：又称算法语言，其表示方法接近解决问题的表示方法，而且具有通用性，在一定程度上与机器无关。高级语言的特点：易
12、学、易用，易维护。人们可以更有效、更方便地用它来编制各种用途的计算机程序。高级语言虽然接近自然语言，但和自然语言仍有很大差距。主要表现在语法规则极为严格。其主要原因是高级语言处理系统是执行程序的计算机，而自然语言的处理系统则是人。,3.3.2 程序设计语言中的基本成分,高级语言的基本成分有四种：数据成分、运算成分、控制成分、传输成分数据成分 数据名称：标识符数据的特征 类型：需占用多少存储单元以及存放形式 作用域：数据使用的范围2.控制成分程序语言中控制成分的作用：提供一种基本框架，在此基本框架支持下，可以将数据和对数据的运算组合成程序。三种控制结构：顺序、选择、循环,控制成分,顺序控制结构,
13、条件选择结构,While型重复结构,3.3.3 语言处理系统,语言处理系统的作用：把用程序设计语言编写的各种程序变换成可在计算机上执行的程序，或最终的计算结果。语言处理系统包括：翻译程序正文编辑程序：用于建立和修改源程序文件连接编辑程序：将多个分别编译或汇编过的目标程序和库文件进行组合装入程序：将目标程序装入内存并启动执行,翻译程序,翻译程序：把一种语言的程序翻译成等价的另一种语言的程序。源程序：被翻译的语言程序目标程序：翻译生成的语言程序(机器语言程序)按照不同的翻译处理方法，翻译程序分为以下三类：汇编程序：从汇编语言到机器语言的翻译程序解释程序：按源程序中指令（或语句）的执行顺序，逐条翻译
14、并立即执行相应功能的处理程序编译程序：从高级语言到机器语言或汇编语言的翻译程序,1.解释程序,解释程序：对源程序从头到尾逐句扫描，逐句翻译，并且翻译一句执行一句。因而这种翻译方式并不形成机器语言形式的目标程序。优点：实现算法简单易于在解释过程中灵活方便地插入所需要的修改和调试措施缺点：运行效率低应用：解释程序通常适合于交互方式工作的、或调试状态下运行的、或运行时间与解释时间相差不大的语言,2.编译程序,编译程序：要对源程序扫描一遍或几遍，最终形成一个可在具体计算机上执行的目标程序。优点：通过编译程序的处理可以一次性地产生高效运行的目标程序，并把它保存在磁盘上，以备多次执行缺点：实现算法较为复杂
15、应用：编译程序适合于翻译那些规模大，结构复杂，运行时间长的大型应用程序。,1.FORTRAN语言,FORTRAN：FORmula TRANslation（公式翻译）的缩写，一种主要用于数值计算的面向过程的程序设计语言。特点：接近数学公式、简单易用。FORTRAN语言还具有结构化语句，使写出的程序趋于结构化，是进行大型科学和工程计算的有力工具。,3.3.4 主要程序语言介绍,2.Java语言,Java语言：由SUN MicroSystem公司于1995年5月正式对外公布的一种面向对象的、用于网络环境的程序设计语言。特点：适用于网络分布环境，具有一定的平台独立性、安全性和稳定性。,3.C语言和C+
16、语言,C语言：1972年至1973间由ATT公司Bell实验室的D.M.Ritchie 在BCPL语言基础上设计而成的，著名的UNIX操作系统就是用C语言编写的。特点：语言与运行支撑环境分离、可移植性好、语言规模小因而相对简单、具有指针类型等，C语言本身简洁、高度灵活、程序运行效率高。此外，在C语言中，有不少操作直接对应实际机器所执行的动作，并在许多场合可以代替汇编语言。,C+语言：以C语言为基础发展起来的通用程序设计语言。C+内置面向对象的机制，支持数据抽象。C+语言是对C语言的扩充，扩充的内容绝大部分来自其他著名语言的最佳特性。由于C+语言既有数据抽象和面向对象能力，运行性能高，又能与C语
17、言相兼容，使得数量巨大的C语言程序能方便地在C+语言环境中重用。因而近年来C+语言迅速流行，成为当前面向对象程序设计的主流语言。,3.C语言和C+语言,算法和数据结构,要使计算机完成某一问题的解题任务，首先必须针对该问题设计一个解题步骤，然后再据此编写程序。这里所说的解题步骤就是“算法”，而程序则是对解题对象和解题步骤用程序语言进行的一种描述。程序中用具有一定结构的变量来表示问题的对象，用函数和语句来实现解题的操作。因此“算法”和“数据结构”是编写程序所要首先考虑的两个重要方面。,算法（Algorithm）,算法的性质算法的基本性质：确定性有穷性能行性输入输出算法与程序的区别：一个程序不一定满
18、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,算法的评价,1)时间复杂度,是指依据算法编制程序后再计算机中运行时所耗费的时间的大小决定的。2)空间复杂度，是指依据算法编制成程序后再计算机中运行时所需要的存储空间大小。3)易理解性、易维护性，一个算法如果难以理解，将给应用和评价带来一定的困难。,数据结构（Data Structures）,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：数据的逻辑结构数据的存储结构在数据上定义的运算的集合,数据结构（Data Structures）,数据的逻辑结构数据的逻辑结构
19、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。如：线性结构、树形结构、图形结构等。,数据结构（Data Structures）,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。基本组织形式有顺序存储结构和链式存储结构,数据结构（Data Structures）,数据的运算对各种数据逻辑结构有相应的各类运算，每种逻辑结构都有一个运算的集合，常用的运算有：检索、插入、删除、更新、排序等。实质上，数据的运算定义在数据逻辑结构上，而其运算的具体实现要在存储结构上进行。,瑞士计算机科学家尼克劳斯沃思（Niklaus Wirth)提出 数据结
20、构+算法=程序,饭卡打开巴士风格反对广泛的,的非官是大苏打 发的发非官方共和国符合国家和国际撒的方大哥 给飞得更高是个搜狗是归属感是搞后呵呵敢死队敢死队敢死队好地方 个地方豆腐花 哈哈动画的发挥和家具风格就 国防军广泛几个房间房管局房管局法国加工费交付给交付给交付给警方根据高房价法国警方交付给,地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊,的非官是大苏打 发发射机的骄傲给大家仨个地方大师傅艰苦绝对是九回复肯定是解放后肯定是国防部换个风格大富大贵士大夫但是发交付给,地方大师傅大大规划风格化地方士大夫,时的感到十分的官方电话奖和国家的骄傲还是看见好看的顺丰单号健康博客程序客户贷款空间很大防空识别的看不舒服
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