計算機(jī)軟件基礎(chǔ)二概論

計算機(jī)軟件基礎(chǔ)二概論第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1軟件系統(tǒng)的組成與發(fā)展

第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件系統(tǒng)的組成軟件的概念

IEEE：軟件是計算機(jī)程序、方法、規(guī)則、相關(guān)的文檔以及在計算機(jī)上運(yùn)行它時所必需的數(shù)據(jù)。軟件＝程序＋數(shù)據(jù)＋文檔用戶與計算機(jī)硬件之間的橋梁。第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日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報軟件統(tǒng)計軟件常用服務(wù)程序解決各種

實際問題使用和管理計算機(jī)支撐軟件第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日應(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)與通信軟件實用程序與工具軟件用戶計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的層次構(gòu)成如圖第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件系統(tǒng)的發(fā)展過程軟件系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：程序設(shè)計時代軟件（程序系統(tǒng)）時代軟件工程學(xué)時代軟件危機(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，滿足對軟件的日益增長的需求如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的已有軟件第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件系統(tǒng)的發(fā)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)會議第一次創(chuàng)造了“軟件工程”這個詞定義

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)用實例

紐約時報情報庫系統(tǒng)

空間實驗室的飛行模擬系統(tǒng)第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.2操作系統(tǒng)

(OperatingSystem，OS)

第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用

操作系統(tǒng)的目標(biāo)

◆方便性 ◆有效性

◆可擴(kuò)充性 ◆開放性操作系統(tǒng)的作用

OS作為用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口OS作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者

OS用作擴(kuò)充機(jī)器

第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(tǒng)的功能

1.處理機(jī)管理功能

創(chuàng)建和撤消進(jìn)程（線程）對諸進(jìn)程（線程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)實現(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，共六十一頁，2022年，8月28日處理機(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，用于描述系統(tǒng)中的各種并發(fā)活動。

一個進(jìn)程可以由零個、一個或多個線程構(gòu)成基本特征：

動態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性、結(jié)構(gòu)性三種狀態(tài)：運(yùn)行態(tài)、等待態(tài)、就緒態(tài)第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日處理機(jī)管理功能1.進(jìn)程控制作業(yè)(Job)：用戶在一次計算過程中要求計算機(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，共六十一頁，2022年，8月28日處理機(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)注冊作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度I/O請求中斷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，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(tǒng)的功能2.存儲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器提高存儲器的利用率從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存

第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日存儲器管理功能內(nèi)存分配

靜態(tài)或動態(tài)分配方式內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)存分配功能內(nèi)存回收功能內(nèi)存保護(hù)設(shè)置上界和下界兩個界限寄存器第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日存儲器管理功能地址映射地址空間——邏輯地址/相對地址內(nèi)存空間——物理地址內(nèi)存擴(kuò)充虛擬(virtual)存儲技術(shù)

請求調(diào)入功能轉(zhuǎn)換功能第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(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請求，為用戶進(jìn)程分配其所需的I/O設(shè)備提高CPU和I/O設(shè)備的利用率提高I/O速度方便用戶使用I/O設(shè)備第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日設(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)備改造成能為若干個用戶共享的設(shè)備，即把一臺物理設(shè)備改造成若干臺相同的虛擬設(shè)備。如打印機(jī)的共享

第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(tǒng)的功能4.文件管理功能主要任務(wù)：對用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用保證文件的安全性文件存儲空間的管理離散分配方式以盤塊為基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，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(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，共六十一頁，2022年，8月28日操作系統(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時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日微機(jī)上的典型操作系統(tǒng)1.DOS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，共六十一頁，2022年，8月28日微機(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，共六十一頁，2022年，8月28日1.1語言及語言處理系統(tǒng)第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日程序設(shè)計語言

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：語言的發(fā)展不是高一代取代低一代，而是多代共存。第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日程序設(shè)計語言★機(jī)器語言(低級語言)機(jī)器指令：

由0，1組成并且能被計算機(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、可讀性差它是面向機(jī)器的第一代語言★

計算機(jī)唯一能識別的語言是機(jī)器語言第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日程序設(shè)計語言★匯編語言(低級語言)

——機(jī)器語言的符號表示

◆定義：

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

易于理解與記憶、占用存儲空間少、執(zhí)行速度快◆注意：

不能在計算機(jī)上直接運(yùn)行，必須先翻譯成機(jī)器語言★它是面向機(jī)器的第二代語言第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日★高級程序設(shè)計語言(高級語言)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語言源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器能夠理解的目標(biāo)程序★高級語言源程序需經(jīng)解釋或編譯后，轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能直接執(zhí)行的目標(biāo)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)計語言第二十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日程序設(shè)計語言1.FORTRAN語言2.ALGOL語言1.Java語言4.C語言和C++語言第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日匯編程序(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(目標(biāo)程序)的過程，由匯編程序完成語言處理系統(tǒng)

源程序目標(biāo)程序匯編程序匯編語言程序機(jī)器語言程序第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日語言處理系統(tǒng)解釋程序(interpreter)

將高級程序設(shè)計語言編寫的源程序按動態(tài)的運(yùn)行順序逐句進(jìn)行翻譯并執(zhí)行。編譯程序(compiler)

將高級程序設(shè)計語言編寫的源程序翻譯成用匯編語言或機(jī)器語言表示的目標(biāo)程序。五個階段：

詞法分析、語法分析、中間代碼生成、

代碼優(yōu)化和目標(biāo)代碼第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日匯編程序和編譯程序都產(chǎn)生目標(biāo)程序，但解釋程序不產(chǎn)生目標(biāo)程序；解釋程序提供人機(jī)對話的工作方式，但源程序執(zhí)行速度比較慢；編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行編譯產(chǎn)生目標(biāo)

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)編譯連接裝配高級語言源程序目標(biāo)程序模塊可執(zhí)行的目標(biāo)程序程序庫第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

(DataBaseManagementSystem，DBMS)

第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展

數(shù)據(jù)管理：

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

經(jīng)歷三個階段：人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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)了對數(shù)據(jù)的保護(hù)安全性控制：保密性完整性控制：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)第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日數(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)成第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日★

DBMS——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)時對數(shù)據(jù)庫的訪問和使用，提供數(shù)據(jù)獨(dú)立性、完整性和安全性的保障，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)第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.5通用應(yīng)用軟件第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日應(yīng)用軟件

在計算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，面向具體問題和具體用戶的軟件。

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。

如財務(wù)管理軟件包、統(tǒng)計軟件包、

運(yùn)籌學(xué)軟件包等。通用應(yīng)用軟件

第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日常用的應(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)簡報軟件(PowerPoint)統(tǒng)計軟件(SPSS、SAS)第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.6軟件開發(fā)第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日程序設(shè)計發(fā)展過程

高級語言階段結(jié)構(gòu)程序設(shè)計階段

程序的正確性程序的三種基本結(jié)構(gòu)：順序、選擇和循環(huán)GOTO語句程序設(shè)計方法論由頂向下法：由頂向下、逐步細(xì)化自底向上的方法：強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計的模塊化

軟件生產(chǎn)管理第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日程序設(shè)計發(fā)展過程自動程序設(shè)計階段

軟件工程支撐環(huán)境

CASE(computeraidedsoftwareengineering)程序設(shè)計基本方法的進(jìn)一步改進(jìn)快速原型法甚高級語言法/非過程化語言軟件可重用法

第四十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件工程的基本概念

軟件生命周期（softwarelifecycle

）

定義

一個軟件從定義到開發(fā),使用和維護(hù),直到最終被棄用,需要一個漫長的時期,通常把軟件經(jīng)歷的這個漫長的時期稱為生命周期?？煞譃槎€時期、五個階段二個時期：開發(fā)期、運(yùn)行期

五個階段：分析、設(shè)計、編寫、

測試、運(yùn)行

第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日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)計概括地說,應(yīng)該如何解決這個問題編碼和調(diào)試正確的程序模塊軟件測試符合要求的軟件軟件維護(hù)持久地滿足用戶需要的軟件第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日焦點(diǎn)：做什么（What）√

怎么做（How）×目的：理解待解決的問題

完整獲取用戶的需求參與者：用戶、系統(tǒng)分析員

文檔：《軟件需求規(guī)格說明書》

《軟件規(guī)格說明書》需求分析第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件設(shè)計概要設(shè)計（總體設(shè)計或結(jié)構(gòu)設(shè)計）

決定模塊間的接口

《模塊說明書》

詳細(xì)設(shè)計（過程設(shè)計或模塊設(shè)計）

決定每個模塊內(nèi)部的具體算法

《詳細(xì)設(shè)計說明書》任務(wù)：從軟件需求規(guī)格說明書出發(fā)，形成軟件的具體設(shè)計方案HowWhat第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件測試在整個軟件開發(fā)中，測試工作量一般占10%～40%，甚至≥50%。

測試目的：發(fā)現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)的錯誤

三種層次：模塊測試——單個程序模塊集成測試——模塊間的接口驗收測試——對軟件質(zhì)量最全面的考核文檔：《測試報告》第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日各類維護(hù)活動的根本目的：

延長軟件生存期其它維護(hù)

4%軟件生命周期軟件誕生分析設(shè)計編寫測試運(yùn)行和維護(hù)(簡稱維護(hù))改善期穩(wěn)定期陳舊期1年-10年2個月-2年重構(gòu)軟件維護(hù)改正性維護(hù)

20％完善性維護(hù)

50％適應(yīng)性維護(hù)

25％預(yù)防性維護(hù)

5％第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日開發(fā)期運(yùn)行期需求分析

總體設(shè)計詳細(xì)設(shè)計編碼與調(diào)試軟件測試

軟件維護(hù)

文檔編制用戶文檔開發(fā)文檔管理文檔項目管理第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日軟件質(zhì)量評價的幾個指標(biāo):易維護(hù)性可靠性

1.正確性

2.健壯性效率易理解性

1.系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰

2.系統(tǒng)的人機(jī)界面簡明清晰KISSKeepItSimpleandStupid第五十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.7計算機(jī)安全及病毒防治

第五十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日計算機(jī)軟件的法律保護(hù)

計算機(jī)軟件的著作權(quán)（版權(quán)）

?2001eCourseWare

與計算機(jī)軟件相關(guān)的發(fā)明的專利權(quán)

有關(guān)計算機(jī)軟件中商業(yè)秘密的不正當(dāng)競爭行為的制止

計算機(jī)軟件名稱標(biāo)識的商標(biāo)權(quán)

IBM Unix第五十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日信息安全

計算機(jī)的安全性——指不因人為疏漏和蓄謀作案而使信息泄露、篡改或破壞。

中心目標(biāo)：反泄密、反篡改和反破壞。保護(hù)系統(tǒng)的安全措施安全立法安全管理實體安全通信網(wǎng)絡(luò)安全軟件安全信息安全（數(shù)據(jù)庫安全）第五十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日信息安全1985年，美國國防部公布“可信計算機(jī)系統(tǒng)評估標(biāo)準(zhǔn)”，計算機(jī)安全級別分為4類7級：

D，C1，C2，B1，B2，B1，A為什么要等級保護(hù)等級保護(hù)是什么等級保護(hù)概念為什么要實行等級保護(hù)？等級保護(hù)做什么第五十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日計算機(jī)病毒