第三章計算機基礎(chǔ)

第3章計算機軟件系統(tǒng)主要內(nèi)容：§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史§3.2操作系統(tǒng)§3.3應(yīng)用軟件本章小結(jié)思考與練習(xí)一、思考題1.與一般物質(zhì)產(chǎn)品相比，計算機軟件具有哪些獨有的性質(zhì)？2.簡述計算機軟件發(fā)展的各個時期。3.21世紀的軟件技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)什么特點？4.什么是B/S模式？它與C/S相比具有哪些優(yōu)點？5.計算機軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)包括哪幾層？6.按照計算機軟件分類的國家標準，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)屬于哪一類軟件？7.從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的功能是如何劃分的？8.操作系統(tǒng)是如何引導(dǎo)的？9.什么是操作系統(tǒng)的中斷？簡述當一個中斷發(fā)生時，CPU執(zhí)行的操作過程。10.進程有哪三種狀態(tài)？狀態(tài)之間是如何轉(zhuǎn)換的？11.進程控制塊（PCB）的作用是什么？12.簡述程序和進程間的不同。進程和線程之間的關(guān)系如何？13.在多核心處理器平臺下，多線程程序設(shè)計的特點是什么？思考與練習(xí)14.存儲管理的主要功能包括哪些？15.計算機系統(tǒng)提供幾級存儲結(jié)構(gòu)？請畫出示意圖。16.虛擬存儲器與主存儲器的差別是什么？17.設(shè)備管理的主要任務(wù)有哪些？18.什么是文件？什么是文件管理系統(tǒng)？19.操作系統(tǒng)的主要特性是什么？20.操作系統(tǒng)按所提供的功能進行分類，可分成哪幾類？21.當計算機啟動時，操作系統(tǒng)是如何引導(dǎo)的？22.什么是應(yīng)用軟件？常見的應(yīng)用軟件類型有哪些？二、練習(xí)與實踐1.大多數(shù)人認為計算機的行為僅僅是編程的結(jié)果，而計算機是沒有自己的自由意愿的。也不是說，計算機是不應(yīng)該為它的行為（輸出）負責的。你認為這種觀點正確嗎？2.請列舉你使用的計算機系統(tǒng)安裝了哪些操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，你能夠熟練使用這些軟件嗎？思考與練習(xí)3.采訪你認識的程序設(shè)計員或軟件工程師，了解他們在軟件開發(fā)中是如何選擇使用程序設(shè)計語言與軟件工具的，采用了哪些軟件開發(fā)的新技術(shù)。4.如果計算機最終會很好地理解人類的語言，可以按照語音指令運行。到那個時候，還需要計算機程序和程序員嗎？為什么？思考與練習(xí)

§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史3.1.1對計算機軟件的理解從廣義上講，軟件定義是：(1)能夠完成預(yù)定功能和性能的可執(zhí)行的指令(計算機程序)；(2)使得程序能夠適當?shù)夭僮餍畔⒌臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；(3)描述程序的操作和使用的文檔。軟件的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，呈現(xiàn)形式也是多種多樣的，在某種程度上很難對軟件的類型給出一個通用的界定。3.1.2軟件的性質(zhì)1.表現(xiàn)形式不同軟件是一種邏輯實體，具有抽象性。2.生產(chǎn)方式不同3.維護方式不同4.軟件的復(fù)雜性和規(guī)模不斷增加5.軟件的本質(zhì)是數(shù)字存在§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史3.1.3軟件技術(shù)的進化史1.軟件技術(shù)發(fā)展的初期（20世紀50—70年代）20世紀50年代前后，當時的程序員們使用機器語言來進行編程運算，直接對以數(shù)字表示的機器代碼進行操作，這可以說是軟件設(shè)計的“石器時代”。20世紀60年代中期至70年代末期這一時期是以Pascal、

COBOL和C等編程語言和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為標志的結(jié)構(gòu)化軟件技術(shù)。在這個時期，數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。在20世紀60年代之前，數(shù)據(jù)管理功能主要由文件系統(tǒng)實現(xiàn)，后來數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫等階段?！?.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史為提高軟件的質(zhì)量，伴隨著結(jié)構(gòu)化軟件技術(shù)而出現(xiàn)的軟件工程方法，使軟件工作的范圍從只考慮程序的編寫擴展到從定義、編碼、測試到使用、維護等整個軟件生命周期。2.軟件技術(shù)發(fā)展的中期（20世紀80年代）20世紀80年代圖形技術(shù)有了迅速的發(fā)展，圖形用戶界面（GUI）的迅速普及與流行，成為計算機軟件領(lǐng)域人機界面革命的最耀眼亮點。1985年微軟發(fā)行了Windows1.0，是第一次對PC平臺GUI的嘗試。另一方面，當時的Unix系統(tǒng)上的圖形界面XWindow也蓬勃地發(fā)展起來?！?.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史隨著計算機科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，對計算機技術(shù)的要求越來越高，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言和結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計已無法滿足用戶需求的變化，于是面向?qū)ο蠹夹g(shù)開始浮出水面。3.網(wǎng)絡(luò)計算時代的開始(20世紀90年代至今)隨著WWW普及，軟件架構(gòu)再次發(fā)生了新的變革——從客戶機/服務(wù)器模式向瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式轉(zhuǎn)變。B/S模式具備了C/S架構(gòu)所具有的一切優(yōu)點，用戶使用單一的瀏覽器軟件就可訪問文本、圖像、聲音及數(shù)據(jù)庫等信息，由于用戶端無需專用的軟件，因此當企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進行升級時，只需更新服務(wù)器端的軟件，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本與工作量?！?.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史B/S和Internet技術(shù)的出現(xiàn)，大大地推動了軟件技術(shù)的發(fā)展。Linux目前已成為重要的和流行的操作系統(tǒng)，Linux開創(chuàng)了自由軟件或開放源碼軟件的新時代。Android（在中國大陸一般稱為“安卓”）是一種以Linux為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，是Google公司另一個主要軟件產(chǎn)品。1995年，由三位杰出的軟件科學(xué)家Jacobson、Booch和R-

umbaugh多年研究成果的UML（統(tǒng)一建模語言）誕生了。1997，三位科學(xué)家又提出了“統(tǒng)一的軟件開發(fā)過程UDP（T-

heUnitedSoftwareDevelopmentProcess）”。4.軟件之變——21世紀的軟件技術(shù)§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史軟件技術(shù)發(fā)展的第一個特點是網(wǎng)絡(luò)化。軟件技術(shù)發(fā)展的第二個特點是服務(wù)化。軟件技術(shù)發(fā)展的第三個特點是融合化。隨著多核處理器技術(shù)的硬件環(huán)境的普及，計算平臺向多核、并行的方向發(fā)展已是大勢所趨，伴隨著快速開發(fā)工具和動態(tài)語言這兩大基礎(chǔ)共同帶動了兩個方向的變革。當前，內(nèi)容處理已成為網(wǎng)絡(luò)瀏覽檢索、軟件集成（Web服務(wù)）、網(wǎng)格等計算機應(yīng)用的瓶頸，語義處理也是下一代軟件系統(tǒng)的核心技術(shù)。馮·諾依曼的最大貢獻是提出了在單臺計算機上把程序視同為數(shù)據(jù)的程序存儲式計算機模型，而語義研究的目標是在整個網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)將程序視同為數(shù)據(jù)?！?.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史3.1.4軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)計算機軟件系統(tǒng)是一個分層的軟件結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)軟件層、支持軟件層和應(yīng)用軟件層，其最底層是計算機硬件（圖3-3）?！?.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史圖3-3軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

圖3-4微軟公司的系統(tǒng)軟件和

應(yīng)用軟件產(chǎn)品1.系統(tǒng)軟件所謂系統(tǒng)軟件是指本身不提供或提供很少的應(yīng)用層面功能，主要為其他軟件提供服務(wù)的軟件。2.支持軟件支持軟件介于系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層之間，其功能是為應(yīng)用層軟件及最終用戶處理自己的程序或者數(shù)據(jù)提供服務(wù)。3.應(yīng)用軟件軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最頂層是應(yīng)用軟件層，是最終用戶使用的界面。應(yīng)用軟件是指在操作系統(tǒng)和支持軟件的支持下，軟件廠商為用戶開發(fā)的通用或?qū)Ｓ密浖?，以及用戶開發(fā)的應(yīng)用程序等。4.軟件分類的國家標準§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史§3.1軟件的性質(zhì)及發(fā)展史§3.2操作系統(tǒng)3.2.1操作系統(tǒng)的任務(wù)及功能操作系統(tǒng)是管理軟硬件資源、控制程序執(zhí)行，改善人機界面，合理組織計算機工作流程和為用戶使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)的任務(wù)是管理好計算機的全部軟硬件資源，提高計算機的利用率；擔任用戶與計算機之間的接口，使用戶通過操作系統(tǒng)提供的命令或菜單方便地使用計算機(圖3-6)?！?.2操作系統(tǒng)從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的功能分為處理機管理、存儲管理、I/O設(shè)備管理、文件系統(tǒng)和人機接口管理等?！?.2操作系統(tǒng)圖3-6用戶通過使用應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件，來操作和管理計算機§3.2操作系統(tǒng)圖3-7操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過程圖3-8操作系統(tǒng)的功能3.2.2處理機（CPU）管理1.中斷處理所謂中斷是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件做出的一種反應(yīng)，即CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場（CPU當前的狀態(tài)）后自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理完該事件后再返回斷點，繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的程序。2.處理器調(diào)度在多道程序或多用戶的情況下，組織多個作業(yè)或任務(wù)執(zhí)行時，就要解決處理器的調(diào)度、分配和回收等問題。為了實現(xiàn)處理器調(diào)度的功能，操作系統(tǒng)引入了進程（process）的概念，處理器的分配和執(zhí)行都是以進程為基本單位?！?.2操作系統(tǒng)3.理解進程及狀態(tài)變化程序與進程概念是不可分的，只要在計算機上運行一個程序，相應(yīng)的一個進程或多個進程就誕生了，而且它伴隨著整個操作過程，直到程序終止。進程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的一個最基本的概念，是將一個程序與執(zhí)行該程序的活動區(qū)分開來。進程狀態(tài)是機器在那個時刻的快照，在一個程序的執(zhí)行期間的不同時刻，將觀察到不同的快照。一般說來進程有三種狀態(tài)，如圖3-11所示：執(zhí)行態(tài)：當前進程已分配到CPU，它的程序正在處理機上運行；就緒態(tài)：進程已具備運行條件，但因為其他進程正占用CPU，所以暫時不能運行而等待分配CPU的狀態(tài)；等待態(tài)：因等待某件事件發(fā)生而暫時不能運行的狀態(tài)?！?.2操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)就通過PCB感知進程的存在，通過PCB了解進程和控制進程的運行（圖3-10）?！?.2操作系統(tǒng)圖3-9進程的三種基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換§3.2操作系統(tǒng)圖3-10處理器按進程控制塊(PCB)對進程進行調(diào)度4.理解線程線程（thread）是進程中執(zhí)行運算的最小單位，亦即執(zhí)行處理機調(diào)度的基本單位。線程可以在處理器上獨立調(diào)度執(zhí)行，這樣，在多處理器環(huán)境下就允許幾個進程各自在單獨處理器上進行。線程是指進程內(nèi)的一條執(zhí)行線路，或者說是進程中可執(zhí)行代碼的單獨單元。操作系統(tǒng)將資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源（圖3-11）?！?.2操作系統(tǒng)圖3-11一個進程可以含有一個或多個線程5.多核平臺下的多線程程序設(shè)計與應(yīng)用軟件多線程。即便處理器只能運行一個線程，操作系統(tǒng)也可以通過快速的在不同線程之間進行切換，由于時間間隔很小，給用戶造成一種多個線程同時運行的假象。一個程序采用了線程級并行編程，那么這個程序在運行時可以把并行的線程同時交付給兩個核心分別處理，因而程序運行速度得到極大提高。通過劃分任務(wù)，線程應(yīng)用能夠充分利用多個執(zhí)行內(nèi)核，并可在特定的時間內(nèi)執(zhí)行更多任務(wù)?！?.2操作系統(tǒng)3.2.3存儲管理存儲管理是指存儲器資源（主要指內(nèi)存和外存）的管理。存儲管理的主要功能包括：存儲分配存儲共享存儲保護存儲擴充計算機系統(tǒng)提供多級存儲結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)可以對不同存儲類型進行管理。如圖3-12所示?！?.2操作系統(tǒng)高速緩存（以下簡稱Cache）的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾，因為CPU運算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費很長時間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。RAM是CPU能夠直接訪問的存儲器?！?.2操作系統(tǒng)圖3-12操作系統(tǒng)的多級存儲結(jié)構(gòu)虛擬存儲器(VirtualMemory)是由操作系統(tǒng)提供的一個假象的特大存儲器。虛擬存儲器不是物理上擴大內(nèi)存空間，而是邏輯上擴充了內(nèi)存容量（圖3-13），用戶可以使用到比實際物理內(nèi)存大很多的虛擬存儲容量?！?.2操作系統(tǒng)圖3-13虛擬存儲示意圖3.2.4設(shè)備管理它包括常用的輸入輸出設(shè)備、外存設(shè)備以及終端設(shè)備等。設(shè)備管理的主要任務(wù)是控制設(shè)備和CPU之間進行I／O操作（圖3-14）。設(shè)備管理的主要任務(wù)有：（1）選擇和分配輸入/輸出設(shè)備以便進行數(shù)據(jù)傳輸操作；（2）控制輸入/輸出設(shè)備和CPU(或內(nèi)存)之間交換數(shù)據(jù)；（3）為用戶提供一個友好的透明接口，把用戶和設(shè)備硬件特性分開，使得用戶不必考慮設(shè)備的硬件差異；（4）提高設(shè)備和設(shè)備之間、CPU和設(shè)備之間的并行性?！?.2操作系統(tǒng)引入緩沖的主要目的是緩和CPU與I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾，提高它們之間的并行性，以便操作系統(tǒng)獲得最佳效率?！?.2操作系統(tǒng)圖3-14操作系統(tǒng)對外部設(shè)備的管理3.2.5文件管理文件是在邏輯上具有完整意義的并賦有名稱的信息集合體。所謂文件系統(tǒng)，就是操作系統(tǒng)中負責操縱和管理文件的一整套設(shè)施，它實現(xiàn)文件的建立、讀寫、修改、共享和保護等操作，還負責完成對文件的按名存取和進行存取控制。用戶對文件的觀察和使用是從自身處理文件中數(shù)據(jù)時采用的組織方式來看待文件組織形式，這種從用戶關(guān)點出發(fā)所見到的文件組織形式稱為文件的邏輯組織。文件在存儲設(shè)備上的存儲組織形式稱為文件的物理組織?！?.2操作系統(tǒng)在計算機中的文件有成千上萬，光用名字來區(qū)分也不利于查找，所以計算機中有了文件夾的概念。文件夾是一個層次化的目錄結(jié)構(gòu)，最頂層稱為根目錄。3.2.6人機接口管理人機接口管理的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運行和理解并執(zhí)行通過人機交互設(shè)備傳來的有關(guān)的各種命令和要求。對操作系統(tǒng)的更高要求是實現(xiàn)智能人機接口，以建立和諧的人機交互環(huán)境，改善人機交互的友好性和易用性，使人與計算機之間的交互更加自然、方便?！?.2操作系統(tǒng)3.2.7操作系統(tǒng)的分類1.個人計算機操作系統(tǒng)個人計算機操作系統(tǒng)主要供個人使用，功能強、價格便宜，可以在幾乎任何地方安裝使用。它能滿足一般人操作、學(xué)習(xí)、游戲等方面的需求。2.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)(EmbeddedOperatingSystem)是運行在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中，對整個嵌入式系統(tǒng)以及它所操作、控制的各種部件裝置等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件，使整個系統(tǒng)能高效地運行。3.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)§3.2操作系統(tǒng)它是負責管理整個網(wǎng)絡(luò)資源和方便網(wǎng)絡(luò)用戶的軟件的集合。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)除了一般操作系統(tǒng)的五大功能之外，還應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)管理模塊。4.分布式操作系統(tǒng)3.2.8嵌入式系統(tǒng)與嵌入式軟件嵌入式系統(tǒng)是計算機的一種應(yīng)用形式，通常指埋藏在宿主設(shè)備中的微處理機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器和

Modem，以及構(gòu)建CIMS所需的機器人以及汽車電子系統(tǒng)中。嵌入式軟件可分為嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用程序兩部分?！?.2操作系統(tǒng)§3.3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件指用于解決各種不同具體應(yīng)用問題的專門軟件。1.科學(xué)和工程計算軟件科學(xué)和工程計算軟件的特征是“數(shù)值分析”算法。目前被廣泛使用的MATLAB軟件工具，是用于概念設(shè)計、科學(xué)計算、算法開發(fā)、建模仿真、圖形處理、實時實現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。2.字表處理軟件所謂字表處理軟件就是在計算機上實現(xiàn)對文字或數(shù)據(jù)進行輸入、編輯、排版、計算、統(tǒng)計和打印等操作的軟件，它在辦公室自動化方面發(fā)揮著巨大作用?！?.3應(yīng)用軟件3.圖形圖像處理軟件從網(wǎng)頁設(shè)計、工程繪圖、三維動畫制作等一般性的應(yīng)用，到圖像識別、三維重建技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、科學(xué)計算可視化等技術(shù)領(lǐng)域，都離不開計算機圖形圖像處理技術(shù)。4.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是用戶使用網(wǎng)絡(luò)的接口和界面，這類軟件非常豐富。5.應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā)是構(gòu)建在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)之上的?！?.3應(yīng)用軟件在軟件的發(fā)展過程中，軟件從個性化的程序演變?yōu)楣こ袒漠a(chǎn)品，人們對軟件的看法發(fā)生了根本性的變化?！败浖匠绦颉憋@然不能涵蓋軟件的完整內(nèi)容，除了程序之外，軟件還包括與之相關(guān)的文檔和配置數(shù)據(jù)，以保證這些程序的正確運行。計算機軟件包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件三大類。系統(tǒng)軟件是負責協(xié)調(diào)和控制整個計算機系統(tǒng)的硬件和各種程序間活動和功能的程序集合。將特定的硬件配置與系統(tǒng)軟件包相結(jié)合，就形成所謂的計算機系統(tǒng)平臺。支持軟件介于系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層之間，其功能是為應(yīng)用軟件層及最終用戶處理自己的程序或者數(shù)據(jù)提供服務(wù)。應(yīng)用軟件由能幫助用戶解決特定問題的一系列程序組成，用來滿足個人、團體或企業(yè)的需要。操作系統(tǒng)提供對硬件控制的調(diào)用和應(yīng)用程序所必需的功能，是一個涉及面廣、內(nèi)部關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)軟件。本章對任務(wù)與進程管理、存儲器管理、輸入輸出及設(shè)備管理、文件系統(tǒng)與信息存儲管理進行了介紹和討論。本章小結(jié)一、思考題1.與一般物質(zhì)產(chǎn)品相比，計算機軟件具有哪些獨有的性質(zhì)？2.簡述計算機軟件發(fā)展的各個時期。3.21世紀的軟件技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)什么特點？4.什么是B/S模式？它與C/S相比具有哪些優(yōu)點？5.計算機軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)包括哪幾層？6.按照計算機軟件分類的國家標準，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)屬于哪一類軟件？7.從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的功能是如何劃分的？8.操作系統(tǒng)是如何引導(dǎo)的？9.什么是操作系統(tǒng)的中斷？簡述當一個中斷發(fā)生時，CPU執(zhí)行的操作過程。10.進程有哪三種狀態(tài)？狀態(tài)之間是如何轉(zhuǎn)換的？11.進程控制塊（PCB）的作用是什么？12.簡述程序和進程間的不同。進程和線程之間的關(guān)系如何？13.在多核心處理器平臺下，多線程程序設(shè)計的特點是什么？思考與練習(xí)一、思考題1.與一般物質(zhì)產(chǎn)品相比，計算機軟件具有哪些獨有的性質(zhì)？1.表現(xiàn)形式不同軟件是一種邏輯實體，具有抽象性。2.生產(chǎn)方式不同3.維護方式不同4.軟件的復(fù)雜性和規(guī)模不斷增加5.軟件的本質(zhì)是數(shù)字存在思考與練習(xí)2.簡述計算機軟件發(fā)展的各個時期。(1)首先軟件發(fā)展的初期(20世紀50年代到70年代)此階段主要通過機器語言(匯編語言)來進行匯編運算，并出現(xiàn)了多種以Pascal、COBOL、C等編程語言和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法。并且在這個階段，數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。(2)軟件發(fā)展的中期(20世紀80年代)此階段圖形技術(shù)有了迅速的發(fā)展，并且隨著GUI技術(shù)的發(fā)展，多種操作系統(tǒng)相繼發(fā)行，在設(shè)計方面，以Smalltalk、Cq-+為代表的面向?qū)ο蠹夹g(shù)開始浮出水面，并逐步成熟。(3)網(wǎng)絡(luò)計算時代（20世紀90年代至今)此階段發(fā)展基于internet的普及，在世界范圍的信息網(wǎng)提供了一個基本的網(wǎng)絡(luò)計算結(jié)構(gòu)，計算模式從集中的主機轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际降沫h(huán)境，并且linux成為重要的和流行的操作系統(tǒng)。軟件的研發(fā)過程已經(jīng)變得成熟和規(guī)范。(4)信息時代軟件發(fā)展。軟件體系結(jié)構(gòu)變得模型化，以網(wǎng)絡(luò)軟件為主的技術(shù)不斷發(fā)展。思考與練習(xí)3.21世紀的軟件技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)什么特點？軟件技術(shù)發(fā)展的第一個特點是網(wǎng)絡(luò)化。軟件技術(shù)發(fā)展的第二個特點是服務(wù)化。軟件技術(shù)發(fā)展的第三個特點是融合化。隨著多核處理器技術(shù)的硬件環(huán)境的普及，計算平臺向多核、并行的方向發(fā)展已是大勢所趨，伴隨著快速開發(fā)工具和動態(tài)語言這兩大基礎(chǔ)共同帶動了兩個方向的變革。當前，內(nèi)容處理已成為網(wǎng)絡(luò)瀏覽檢索、軟件集成（Web服務(wù)）、網(wǎng)格等計算機應(yīng)用的瓶頸，語義處理也是下一代軟件系統(tǒng)的核心技術(shù)。馮·諾依曼的最大貢獻是提出了在單臺計算機上把程序視同為數(shù)據(jù)的程序存儲式計算機模型，而語義研究的目標是在整個網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)將程序視同為數(shù)據(jù)。思考與練習(xí)4.什么是B/S模式？它與C/S相比具有哪些優(yōu)點？B／S模式即瀏覽器／服務(wù)器模式，他具備了C／S構(gòu)架所具有的一切優(yōu)點，用戶使用單一的瀏覽器軟件就可以訪問文本、圖像、聲音及數(shù)據(jù)庫等信息，由于用戶端無需專用的軟件，減輕了系統(tǒng)維護升級的成本和工作量，同時免去了C／S軟件應(yīng)用中為眾多的客戶機分發(fā)升級版本程序和維護的繁重任務(wù)。5.計算機軟件系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)包括哪幾層？答：包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件層。6.按照計算機軟件分類的國家標準，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)屬于哪一類軟件？答：支持軟件7.從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的功能是如何劃分的？從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的功能分為處理機管理、存儲管理、I/O設(shè)備管理、文件系統(tǒng)和人機接口管理等。8.操作系統(tǒng)是如何引導(dǎo)的？思考與練習(xí)8.操作系統(tǒng)是如何引導(dǎo)的？系統(tǒng)引導(dǎo)過程主要由以下幾個步驟組成(以硬盤啟動為例)1、開機;2、BIOS加電自檢(POST---PowerOnSelfTest),內(nèi)存地址為0fff:0000;3、將硬盤第一個扇區(qū)(0頭0道1扇區(qū),也就是BootSector)讀入內(nèi)存地址0000:7c00處;4、檢查(WORD)0000:7dfe是否等于0xaa55.若不等于則轉(zhuǎn)去嘗試其他介質(zhì);如果沒有其他啟動介質(zhì),則顯示”NoROMBASIC”,然后死機;5、跳轉(zhuǎn)到0000:7c00處執(zhí)行MBR中的程序;6、MBR先將自己復(fù)制到0000:0600處,然后繼續(xù)執(zhí)行;7、在主分區(qū)表中搜索標志為活動的分區(qū).如果發(fā)現(xiàn)沒有活動分區(qū)或者不止一個活動分區(qū),則停止;8、將活動分區(qū)的第一個扇區(qū)讀入內(nèi)存地址0000:7c00處;9、檢查(WORD)0000:7dfe是否等于0xaa55,若不等于則顯示“MissingOperatingSystem”,然后停止,或嘗試軟盤啟動;10、跳轉(zhuǎn)到0000:7c00處繼續(xù)執(zhí)行特定系統(tǒng)的啟動程序;11、啟動系統(tǒng).以上步驟中(2),(3),(4),(5)步由BIOS的引導(dǎo)程序完成;(6),(7),(8),(9),(10)步由MBR中的引導(dǎo)程序完成.一般多系統(tǒng)引導(dǎo)程序(如SmartBootManager,BootStar,PQBoot等都是將標準主引導(dǎo)記錄替換成自己的引導(dǎo)程序,在運行系統(tǒng)啟動程序之前讓用戶選擇想要啟動的分區(qū).而某些系統(tǒng)自帶的多系統(tǒng)引導(dǎo)程序(如LILO,NTLoader等)則可以將自己的引導(dǎo)程序放在系統(tǒng)所處分區(qū)的第一個扇區(qū)中,在Linux中即為兩個扇區(qū)的SuperBlock.注：以上步驟中使用的是標準的MBR,多系統(tǒng)引導(dǎo)程序的引導(dǎo)過程與此不同.思考與練習(xí)9.什么是操作系統(tǒng)的中斷？簡述當一個中斷發(fā)生時，CPU執(zhí)行的操作過程。所謂中斷是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件做出的一種反應(yīng)，即CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場（CPU當前的狀態(tài)）后自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理完該事件后再返回斷點，繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的程序。10.進程有哪三種狀態(tài)？狀態(tài)之間是如何轉(zhuǎn)換的？執(zhí)行態(tài)：當前進程已分配到CPU，它的程序正在處理機上運行；就緒態(tài)：進程已具備運行條件，但因為其他進程正占用CPU，所以暫時不能運行而等待分配CPU的狀態(tài)；等待態(tài)：因等待某件事件發(fā)生而暫時不能運行的狀態(tài)。操作系統(tǒng)就通過PCB感知進程的存在，通過PCB了解進程和控制進程的運行。11.進程控制塊（PCB）的作用是什么？PCB是進程的唯一標志，在其中記錄了進程的全部信息(包括進程的狀態(tài)、優(yōu)先級、進程ID、CPU使用時間，所有打開文件等