計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)二概論

計(jì)算機(jī)軟件根底第一頁，共63頁。軟件系統(tǒng)的組成軟件的概念:

IEEE：軟件是計(jì)算機(jī)程序、方法、規(guī)那么、相關(guān)的文檔以及在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行它時(shí)所必需的數(shù)據(jù)。軟件＝程序＋數(shù)據(jù)＋文檔用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間的橋梁。軟件系統(tǒng)的組成與開展第二頁，共63頁。軟件的分類操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定制的應(yīng)用軟件通用應(yīng)用軟件文字處理軟件電子表格軟件圖形、圖象軟件通信軟件簡(jiǎn)報(bào)軟件統(tǒng)計(jì)軟件常用效勞程序解決各種

實(shí)際問題使用和管理計(jì)算機(jī)支撐軟件第三頁，共63頁。應(yīng)用軟件硬件操作系統(tǒng)語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與通信軟件實(shí)用程序與工具軟件用戶計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的層次構(gòu)成如圖第四頁，共63頁。軟件系統(tǒng)的開展過程軟件系統(tǒng)的開展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：程序設(shè)計(jì)時(shí)代軟件〔程序系統(tǒng)〕時(shí)代軟件工程學(xué)時(shí)代軟件危機(jī)定義：軟件開發(fā)和維護(hù)過程中遇到的一系列嚴(yán)重問題。包括兩方面問題:如何開發(fā)軟件，滿足對(duì)軟件的日益增長(zhǎng)的需求如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的已有軟件第五頁，共63頁。階段時(shí)間描述第一階段上世紀(jì)40年代到50年代中期科學(xué)與工程計(jì)算；使用低級(jí)語言編制程序第二階段上世紀(jì)50年代到60年代后期第一個(gè)高級(jí)語言FORTRAN及其翻譯程序出現(xiàn)。產(chǎn)生了操作系統(tǒng)。60年代初期，出現(xiàn)“軟件”術(shù)語。60年代中期發(fā)生“軟件危機(jī)”第三階段上世紀(jì)70年代至今出現(xiàn)了“軟件工程”的概念，用以滿足高質(zhì)高效編制軟件的需求第六頁，共63頁。軟件系統(tǒng)的開展過程軟件工程(softwareengineering)背景

1968年，北大西洋公約組織的學(xué)術(shù)會(huì)議第一次創(chuàng)造了“軟件工程〞這個(gè)詞定義

IEEE：軟件工程是開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)和修復(fù)軟件的系統(tǒng)方法。應(yīng)用實(shí)例

紐約時(shí)報(bào)情報(bào)庫系統(tǒng)

空間實(shí)驗(yàn)室的飛行模擬系統(tǒng)第七頁，共63頁。

操作系統(tǒng)

(OperatingSystem，OS)第八頁，共63頁。操作系統(tǒng)的目的和作用操作系統(tǒng)的目的◆方便性 ◆有效性◆可擴(kuò)大性 ◆開放性操作系統(tǒng)的作用OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者OS用作擴(kuò)大機(jī)器第九頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能

1.處理機(jī)管理功能創(chuàng)立和撤消進(jìn)程〔線程〕對(duì)諸進(jìn)程〔線程〕的運(yùn)行進(jìn)展協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程〔線程〕之間的信息交換按照一定的算法把處理機(jī)分配給進(jìn)程〔線程〕第十頁，共63頁。處理機(jī)管理功能

進(jìn)程：

可以和其它程序并發(fā)執(zhí)行的一次程序執(zhí)行，用于描繪系統(tǒng)中的各種并發(fā)活動(dòng)。

一個(gè)進(jìn)程可以由零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)線程構(gòu)成根本特征：

動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性、構(gòu)造性三種狀態(tài)：運(yùn)行態(tài)、等待態(tài)、就緒態(tài)第十一頁，共63頁。處理機(jī)管理功能1.進(jìn)程控制作業(yè)(Job)：用戶在一次計(jì)算過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做工作的集合。2.進(jìn)程同步兩種協(xié)調(diào)方式：(1)進(jìn)程互斥方式

(2)進(jìn)程同步方式1.進(jìn)程通信直接通信方式

4.調(diào)度作業(yè)調(diào)度&進(jìn)程調(diào)度

第十二頁，共63頁。處理機(jī)管理功能作業(yè)的三種狀態(tài)：后備狀態(tài)——收容執(zhí)行狀態(tài)——運(yùn)行完成狀態(tài)——完成終止作業(yè)作業(yè)注冊(cè)作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度I/O請(qǐng)求中斷I/O完成中斷后備狀態(tài)完成狀態(tài)輸出等待就緒運(yùn)行執(zhí)行狀態(tài)第十三頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能2.存儲(chǔ)器管理功能主要任務(wù):為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境方便用戶使用存儲(chǔ)器進(jìn)步存儲(chǔ)器的利用率從邏輯上擴(kuò)大內(nèi)存第十四頁，共63頁。存儲(chǔ)器管理功能內(nèi)存分配靜態(tài)或動(dòng)態(tài)分配方式內(nèi)存分配數(shù)據(jù)構(gòu)造內(nèi)存分配功能內(nèi)存回收功能內(nèi)存保護(hù)設(shè)置上界和下界兩個(gè)界限存放器第十五頁，共63頁。存儲(chǔ)器管理功能地址映射地址空間——邏輯地址/相對(duì)地址內(nèi)存空間——物理地址內(nèi)存擴(kuò)大虛擬(virtual)存儲(chǔ)技術(shù)懇求調(diào)入功能轉(zhuǎn)換功能第十六頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能1.設(shè)備管理功能主要任務(wù):完成用戶進(jìn)程提出的I/O懇求，為用戶進(jìn)程分配其所需的I/O設(shè)備進(jìn)步CPU和I/O設(shè)備的利用率進(jìn)步I/O速度方便用戶使用I/O設(shè)備第十七頁，共63頁。設(shè)備管理功能緩沖(buffer)管理單緩沖機(jī)制、雙緩沖機(jī)制、公用緩沖機(jī)制設(shè)備分配設(shè)備處理虛擬設(shè)備

通過假脫機(jī)(spooling)技術(shù)將原來獨(dú)享的設(shè)備改造成能為假設(shè)干個(gè)用戶共享的設(shè)備，即把一臺(tái)物理設(shè)備改造成假設(shè)干臺(tái)一樣的虛擬設(shè)備。如打印機(jī)的共享第十八頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能4.文件管理功能主要任務(wù)：對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)展管理，以方便用戶使用保證文件的平安性文件存儲(chǔ)空間的管理離散分配方式以盤塊為根本分配單位目錄管理文件的讀/寫管理文件的共享與保護(hù)第十九頁，共63頁。操作系統(tǒng)的功能5.用戶接口命令接口聯(lián)機(jī)用戶接口脫機(jī)用戶接口〔批處理用戶接口〕程序接口圖形接口第二十頁，共63頁。操作系統(tǒng)分類單用戶操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)單道批處理多道批處理實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)第二十一頁，共63頁。微機(jī)上的典型操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)2.Windows操作系統(tǒng)1.UNIX操作系統(tǒng)4.Linux操作系統(tǒng)5.OS/2操作系統(tǒng)第二十二頁，共63頁。微機(jī)上的典型操作系統(tǒng)PCDOS&MSDOS〔單用戶操作系統(tǒng)〕UNIX〔多用戶多任務(wù)交互式操作系統(tǒng)〕Linux〔多用戶多任務(wù)交互式操作系統(tǒng))Windows〔圖形窗口式操作系統(tǒng)〕OS/2〔多任務(wù)、圖形用戶界面操作系統(tǒng))Netware〔網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)〕第二十三頁，共63頁。DOS操作系統(tǒng)DOS是DiskOperationSystem〔磁盤操作系統(tǒng)〕一個(gè)基于磁盤管理的操作系統(tǒng)。是命令行形式的，靠輸入命令來進(jìn)展人機(jī)對(duì)話，并通過命令的形式把指令傳給計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)操作的。常見的DOS有兩種：IBM公司的PC-DOS和微軟公司的MS-DOS。DOS分為核心啟動(dòng)程序和命令程序兩個(gè)部分。24第二十四頁，共63頁。DOS操作系統(tǒng)DOS的核心啟動(dòng)程序Boot系統(tǒng)引導(dǎo)程序、、和DOS命令分為內(nèi)部命令和外部命令。內(nèi)部命令是一些常用而所占空間不大的命令程序，如dir、cd等，存在于文件中，會(huì)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)加載到內(nèi)存中，以方便調(diào)用。外部命令那么以單獨(dú)的可執(zhí)行文件存在，在使用時(shí)才被調(diào)入內(nèi)存。25第二十五頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)從Windows95開場(chǎng)，Windows均是機(jī)器字長(zhǎng)32位的單用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。單用戶：一臺(tái)計(jì)算機(jī)一次只允許一個(gè)用戶使用。多任務(wù)：允許一個(gè)用戶同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序26第二十六頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)Windows9x特點(diǎn)〔1〕支持圖形用戶界面〔2〕支持“即插即用〞的系統(tǒng)配置方法〔3〕提供通信軟件，使用戶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)接到Internet上27第二十七頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)WindowsNT〔NewTechnology〕和NT工作站一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行WindowsNT的計(jì)算機(jī)作為效勞器，它存儲(chǔ)著諸多共享資源網(wǎng)絡(luò)中除效勞器外，還有供用戶使用的客戶機(jī)部分?？蛻魴C(jī)可以是一般的PC機(jī)，其上可以運(yùn)行NT客戶機(jī)軟件，也可運(yùn)行Windows95或Windows98。28第二十八頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)WindowsNT〔NewTechnology〕和NT工作站W(wǎng)indowsNT含有內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)功能，支持許多通訊協(xié)議，并且具有一個(gè)集中的平安系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)各種系統(tǒng)資源。與NT操作系統(tǒng)效勞器版本相對(duì)應(yīng)的是NT的工作站標(biāo)準(zhǔn)版，稱為NTWorkstation，它主要運(yùn)行在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)環(huán)境中，這個(gè)版本可提供多種管理軟件和工具軟件。29第二十九頁，共63頁。Windows操作系統(tǒng)WindowsXP和〔Windows2003〕WindowsXP是基于NT的內(nèi)核，集成了其穩(wěn)定性、平安性及多媒體和網(wǎng)絡(luò)功能，使微軟的前臺(tái)OS不再采用9X系列的內(nèi)核。Windows.NETserver以XML標(biāo)準(zhǔn)作為信息交換格式，具有無線接入、語言支持的OS新版本、其可靠性、平安性和易操作性方面有了進(jìn)一步進(jìn)步。30第三十頁，共63頁。UNIX操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)是〔美〕Bell實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種通用多用戶交互式分時(shí)操作系統(tǒng)。UNIX系統(tǒng)已成為國(guó)際上目前使用最廣泛、影響最大的主流操作系統(tǒng)之一。UNIX系統(tǒng)的體系構(gòu)造可分為兩大部分內(nèi)核部分，負(fù)責(zé)利用硬件所提供的根本操作，向外層提供全部應(yīng)用程序所需的效勞；外層應(yīng)用子系統(tǒng)，包括UNIX系統(tǒng)的命令解釋程序〔shell〕、文本處理程序、郵件通信程序及源代碼控制系統(tǒng)等，用戶可用“系統(tǒng)調(diào)用〞對(duì)其進(jìn)展調(diào)用。31第三十一頁，共63頁。UNIX操作系統(tǒng)的特色構(gòu)造簡(jiǎn)練。以樹形目錄構(gòu)造的文件系統(tǒng)為根底，且將各種設(shè)備都定義為特殊文件，統(tǒng)一處理。功能強(qiáng)大易移植性好。該系統(tǒng)90%以上的代碼使用C語言編寫的。32第三十二頁，共63頁。UNIX操作系統(tǒng)的特色可伸縮性和互操作性強(qiáng)?？缮炜s性是指系統(tǒng)在性能范圍很寬的配置硬件上運(yùn)行的才能互操作性是指在不同廠家的機(jī)器上運(yùn)行和通信的才能。這兩點(diǎn)是開放系統(tǒng)所應(yīng)具有的根本特征。UNIX系統(tǒng)可以從筆記本電腦直到巨型計(jì)算機(jī)上都能運(yùn)行。包容新技術(shù)的才能強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)中效勞器安裝的操作系統(tǒng)的首選。網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)。著名的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是在UNIX上開發(fā)成功的。33第三十三頁，共63頁。Linux操作系統(tǒng)Linux系統(tǒng)是一種“自由軟件〞。它屬于一種GPL〔GeneralPublicLicense〕軟件。其源代碼向世人公開，吸引對(duì)該系統(tǒng)感興趣的人們共同工作。34第三十四頁，共63頁。語言及語言處理系統(tǒng)第三十五頁，共63頁。程序設(shè)計(jì)語言

語言代出現(xiàn)年代語言類別第一代語言1946-1950機(jī)器語言第二代語言1950-1960匯編語言第三代語言1960-1980過程化編程語言第四代語言1980-1995非過程化高級(jí)語言第五代語言1995應(yīng)用程序開發(fā)用專家系統(tǒng)注意：語言的開展不是高一代取代低一代，而是多代共存。第三十六頁，共63頁。程序設(shè)計(jì)語言★機(jī)器語言(低級(jí)語言)機(jī)器指令：

由0，1組成并且能被計(jì)算機(jī)直接理解執(zhí)行的代碼機(jī)器語言：

機(jī)器指令的集合，即計(jì)算機(jī)可以直接接收、理解的語言特點(diǎn):

直觀性差、編寫效率低、易出錯(cuò)、可讀性差它是面向機(jī)器的第一代語言★計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別的語言是機(jī)器語言第三十七頁，共63頁。程序設(shè)計(jì)語言★匯編語言(低級(jí)語言)

——機(jī)器語言的符號(hào)表示

◆定義：

用助記符、符號(hào)地址、標(biāo)號(hào)等符號(hào)來編寫程序的語言，也被稱為符號(hào)語言?！籼攸c(diǎn)：

易于理解與記憶、占用存儲(chǔ)空間少、執(zhí)行速度快◆注意：

不能在計(jì)算機(jī)上直接運(yùn)行，必須先翻譯成機(jī)器語言★它是面向機(jī)器的第二代語言第三十八頁，共63頁?！锔呒?jí)程序設(shè)計(jì)語言(高級(jí)語言)面向過程的第三代語言★語言處理程序用于把人們編制的匯編語言和高級(jí)語言源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器可以理解的目的程序★高級(jí)語言源程序需經(jīng)解釋或編譯后，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接執(zhí)行的目的程序。 例如：FORTRAN、Pascal、BASIC、C面向?qū)ο蟮恼Z言——第四代

例如：C++、Java、Delphi程序設(shè)計(jì)語言第三十九頁，共63頁。程序設(shè)計(jì)語言語言語言語言語言和C++語言第四十頁，共63頁。匯編程序(assembler)匯編

將匯編語言程序(源程序)翻譯加工成機(jī)器語言程序(目的程序)的過程，由匯編程序完成語言處理系統(tǒng)

源程序目的程序匯編程序匯編語言程序機(jī)器語言程序第四十一頁，共63頁。語言處理系統(tǒng)解釋程序(interpreter)

將高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言編寫的源程序按動(dòng)態(tài)的運(yùn)行順序逐句進(jìn)展翻譯并執(zhí)行。編譯程序(compiler)

將高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言編寫的源程序翻譯成用匯編語言或機(jī)器語言表示的目的程序。五個(gè)階段：

詞法分析、語法分析、中間代碼生成、

代碼優(yōu)化和目的代碼第四十二頁，共63頁。匯編程序和編譯程序都產(chǎn)生目的程序，但解釋程序不產(chǎn)生目的程序；解釋程序提供人機(jī)對(duì)話的工作方式，但源程序執(zhí)行速度比較慢；編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)展編譯產(chǎn)生目的

程序，將來執(zhí)行的速度較快。編譯系統(tǒng)的工作過程：語言處理系統(tǒng)編譯

連接裝配高級(jí)語言源程序目的程序模塊可執(zhí)行的目的程序程序庫第四十三頁，共63頁。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

第四十四頁，共63頁。數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展

數(shù)據(jù)管理：

指對(duì)數(shù)據(jù)的組織、編目、存儲(chǔ)、檢索、維護(hù)等，它是數(shù)據(jù)處理的中心問題。

經(jīng)歷三個(gè)階段：人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段第四十五頁，共63頁。數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)造化

——數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別數(shù)據(jù)冗余度小數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性

——即數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序之間不存在依賴關(guān)系物理的獨(dú)立性邏輯的獨(dú)立性加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)平安性控制：保密性完好性控制：正確性、有效性、相容性并發(fā)控制故障的發(fā)現(xiàn)與恢復(fù)第四十六頁，共63頁。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成圖應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用n數(shù)據(jù)庫(DB)數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

由應(yīng)用程序、DBMS、DBA和DB構(gòu)成第四十七頁，共63頁?！顳BMS——是一組軟件的集合，用來定義數(shù)據(jù)庫，幫助和控制用戶為增加、刪除、修改和檢索數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問和使用，提供數(shù)據(jù)獨(dú)立性、完好性和平安性的保障，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。三種類型：層次模型：IMS網(wǎng)狀模型：IDMS，IMAG關(guān)系模型：FoxBASE，F(xiàn)oxPro，Access，Paradox Oracle、Sybase、Informix等★應(yīng)用程序必須通過DBMS才能訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第四十八頁，共63頁。通用應(yīng)用軟件第四十九頁，共63頁。應(yīng)用軟件

在計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，面向詳細(xì)問題和詳細(xì)用戶的軟件。

是一些具有一定功能并滿足一定要求的應(yīng)用程序的組合。軟件包(package)

解決某類典型問題的應(yīng)用程序組合。

如財(cái)務(wù)管理軟件包、統(tǒng)計(jì)軟件包、

運(yùn)籌學(xué)軟件包等。通用應(yīng)用軟件

第五十頁，共63頁。類別c功能流行的通用應(yīng)用軟件名稱文字處理文本編輯、文字處理、桌面排版等WPS、Word、Wordperfect、pageMaker等電子表格表格定義、計(jì)算和處理等Excel、Lotus1-2-3等圖形、圖象圖象處理、幾何圖形繪制等AutoCAD、Photoshop等網(wǎng)絡(luò)通信電子郵件、網(wǎng)絡(luò)文件管理、遠(yuǎn)程計(jì)算、瀏覽等OutlookExpress、Mail、CC-mail等簡(jiǎn)報(bào)軟件幻燈片、演講報(bào)告制作等PowerPoint、showpartner等統(tǒng)計(jì)軟件統(tǒng)計(jì)、匯總、分析等SPSS、SAS、BMDP等第五十一頁，共63頁。常用的應(yīng)用軟件文字處理軟件(WPS、Word)電子表格軟件(Excel、Lotus1-2-1)圖形、圖像軟件(AutoCAD、Photoshop)網(wǎng)絡(luò)通信軟件(Outlook、FTP、IE)簡(jiǎn)報(bào)軟件(PowerPoint)統(tǒng)計(jì)軟件(SPSS、SAS)第五十二頁，共63頁。

軟件開發(fā)第五十三頁，共63頁。程序設(shè)計(jì)開展過程高級(jí)語言階段構(gòu)造程序設(shè)計(jì)階段程序的正確性程序的三種根本構(gòu)造：順序、選擇和循環(huán)GOTO語句程序設(shè)計(jì)方法論由頂向下法：由頂向下、逐步細(xì)化自底向上的方法：強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)的模塊化軟件消費(fèi)管理第五十四頁，共63頁。程序設(shè)計(jì)開展過程自動(dòng)程序設(shè)計(jì)階段軟件工程支撐環(huán)境

CASE(computeraidedsoftwareengineering)程序設(shè)計(jì)根本方法的進(jìn)一步改進(jìn)快速原型法甚高級(jí)語言法/非過程化語言軟件可重用法第五十五頁，共63頁。軟件工程的根本概念軟件生命周期〔softwarelifecycle〕定義

一個(gè)軟件從定義到開發(fā),使用和維護(hù),直到最終被棄用,需要一個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)期,通常把軟件經(jīng)歷的這個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)期稱為生命周期?？煞譃槎€(gè)時(shí)期、五個(gè)階段二個(gè)時(shí)期：開發(fā)期、運(yùn)行期五個(gè)階段：分析、設(shè)計(jì)、編寫、

測(cè)試、運(yùn)行第五十六頁，共63頁。軟件生命周期階段關(guān)鍵問題需求分析系統(tǒng)必須做什么?軟件設(shè)計(jì)概括地說,應(yīng)該如何解決這個(gè)問題

編碼和調(diào)試正確的程序模塊軟件測(cè)試符合要求的軟件軟件維護(hù)