【正文】 第 3章 計算機(jī)軟件 概述 操作系統(tǒng) 程序設(shè)計語言及其處理系統(tǒng) 算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 軟件概述 1. 什么是計算機(jī)軟件 2. 計算機(jī)軟件的特性 3. 計算機(jī)軟件的分類 3 什么是計算機(jī)軟件 4 計算機(jī)系統(tǒng) =硬件 +軟件 計算機(jī)系統(tǒng) 計算機(jī)硬件 計算機(jī)軟件 運(yùn)算器 控制器 輸入設(shè)備 存儲器 輸出設(shè)備 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 程序語言處理系統(tǒng) 文字處理 通信軟件 學(xué)習(xí)、娛樂軟件 輸入 硬件 amp。 軟件 輸出 計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件組成的，兩者缺一不可！ 5 軟件、硬件和用戶的關(guān)系 ? 硬件的能力非常有限，只是速度極高而已 ? 沒有軟件，硬件幾乎什么任務(wù)也完成不了 Basic Input/Output System 硬 件 BIOS 操 作 系 統(tǒng) 應(yīng)用軟件 用 戶 應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件 數(shù)據(jù) 信息處理任務(wù) 處理結(jié)果 6 計算機(jī)通過軟件才能進(jìn)行信息處理 ? 不同的軟件，完成不同的任務(wù) 1,2,5,7,9 排序 軟件 9,2,7,5,1 計算機(jī) 9,2,7,5,1 24 統(tǒng)計 軟件 計算機(jī) ? 同一軟件處理不同的數(shù)據(jù)，完成不同的任務(wù) 2,3,6,8 排序 軟件 8,2,6,3 計算機(jī) a,b,d,k,w 排序 軟件 d,a,k,w,b 計算機(jī) 7 什么是程序？ ? 程序是告訴計算機(jī)做什么和如何做的一組指令(語句 )，這些指令 (語句 )都是計算機(jī)能夠理解并能夠執(zhí)行的一些命令 ? 程序的特性： ① 用于完成某一確定的信息處理任務(wù) ② 使用某種計算機(jī)語言描述如何完成該任務(wù) ③ 預(yù)先存儲在計算機(jī)中，啟動運(yùn)行后才能完成任務(wù) 8 程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系 ? 程序所處理的對象和處理后得到的結(jié)果統(tǒng)稱為數(shù)據(jù) （分別稱為輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)） ? 程序必須處理合理的輸入數(shù)據(jù)，否則不會產(chǎn)生有意義的輸出 ? 程序和數(shù)據(jù)具有相對性 輸出數(shù)據(jù) 程序 輸入數(shù)據(jù) 計算機(jī) ？ ？？ 求和 程序 2,5,人 ,8,3 計算機(jī) 目標(biāo)程序 編譯 程序 C 語言程序 計算機(jī) 9 程序與軟件是什么關(guān)系？ ? 軟件往往指的是設(shè)計比較成熟、功能比較完善、具有某種使用價值、且有一定規(guī)模的程序 ? 軟件既包含程序、也包含與程序相關(guān)的數(shù)據(jù)和文檔： ? 程序是軟件的主體 ? 數(shù)據(jù)指的是程序運(yùn)行過程中處理的對象和必須使用的一些參數(shù)（如三角函數(shù)表、英漢詞典等） ? 文檔指的是與程序開發(fā)、維護(hù)及操作有關(guān)的一些資料（如設(shè)計報告、維護(hù)手冊和使用指南等） ? “軟件” 強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品、工程、產(chǎn)業(yè)或?qū)W科等宏觀方面的含義，“程序”更側(cè)重技術(shù)層面的含義 ? 軟件和程序本質(zhì)上相同，在不會發(fā)生混淆的場合，軟件和程序兩個名稱經(jīng)?；煊?，并不嚴(yán)格加以區(qū)分 10 2. 計算機(jī)軟件的特性 11 計算機(jī)軟件有哪些特性？ (1) 1. 不可見性 (是無形的，不能被人們直接觀察、欣賞和評價 ) 2. 適用性 (可以適應(yīng)一類應(yīng)用問題的需要 ) 3. 依附性 (依附于特定的硬件、網(wǎng)絡(luò)和其他軟件 ) 4. 復(fù)雜性 (規(guī)模越來越大，開發(fā)人員越來越多，開發(fā)成本也越來越高 ) ，例如： Exchange 2022 Windows 2022 項目經(jīng)理 25人 約 250人 開發(fā)人員 140人 約 1700人 測試人員 350人 約 3200人 12 軟件的復(fù)雜性 舉例 ? 程序規(guī)模 ： Windows XP源程序約有 5000萬行 ? 人員隊伍 ： Vista及新版 Office 2022兩個團(tuán)隊開發(fā)設(shè)計成員總共 9000余人 ? 資金投入 ：微軟為 Vista投入 90億美元，包括Vista未來的配套及合作伙伴的投入，預(yù)計在 180億美元以上，如果加上新版 Office的成本，投入資金在 240億 ~270億美元之間 ? 開發(fā)周期 ： Vista的開發(fā)經(jīng)歷 6年，發(fā)布時間一拖再拖 13 計算機(jī)軟件有哪些特性？ (2) 5. 無磨損性 (功能和性能一般不會發(fā)生變化 ) 6. 易復(fù)制性 (可以非常容易且毫無失真地進(jìn)行復(fù)制 ) 7. 不斷演變性 (軟件的生命周期 ) ，例如： ? 1989年 Word ■ 1997年推出 Word 97 ? 2022年推出 Office 2022 ■ 2022年 Office 2022 ? 最新版本是 Office 2022 8. 有限責(zé)任 (有限保證 ) 9. 脆弱性 (黑客攻擊、病毒入侵、信息盜用 ) Windows版本演變 14 計算機(jī)軟件與知識產(chǎn)權(quán) ? 軟件是智力活動的成果，受到知識產(chǎn)權(quán) (版權(quán) )法的保護(hù) ? 版權(quán)授予軟件作者 (版權(quán)所有者 )享有下列權(quán)利： 拷貝、發(fā)布、修改、署名、出售、 ? 保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的目的：確保腦力勞動受到獎勵并鼓勵發(fā)明創(chuàng)造，保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)就是保護(hù)腦力勞動人員，使他們發(fā)揮創(chuàng)造能力，社會也會從他們的成果中受益 ? 購買一個軟件，用戶僅僅得到了該軟件的使用權(quán)，并沒有獲得它的版權(quán) ? 隨意進(jìn)行軟件拷貝和分發(fā)是一種違法行為 15 3. 計算機(jī)軟件的分類 按產(chǎn)權(quán) 性質(zhì) 商品軟件 共享軟件 自由軟件 按軟件 用途 應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件 16 從軟件知識產(chǎn)權(quán)對軟件進(jìn)行分類 ? 商品軟件 ? 共享軟件 (shareware) ? 具有版權(quán)，可免費(fèi)試用一段時間，允許拷貝和散發(fā)（但不可修改），過了試用期若還想繼續(xù)使用，就得交一筆注冊費(fèi)，成為注冊用戶。 ? 自由軟件 (freeware)（開放源代碼軟件） ? 用戶可共享，并允許隨意拷貝、修改其源代碼，允許銷售和自由傳播。但是，對軟件源代碼的任何修改都必須向所有用戶公開，還必須允許此后的用戶享有進(jìn)一步拷貝和修改的自由。 ? 自由軟件的重大意義 17 從用途對計算機(jī)軟件分類 ? 系統(tǒng)軟件 不是為了解決某種具體應(yīng)用，而是為了： ? 給用戶使用計算機(jī)提供方便 ? 給應(yīng)用軟件的開發(fā)與運(yùn)行提供支持 ? 使計算機(jī)有效、安全、可靠地運(yùn)行 ? 應(yīng)用軟件 專門用于幫助最終用戶解決各種具體應(yīng)用問題的軟件 ? 分類 (按開發(fā)方式 )： ? 定制應(yīng)用軟件 ? 通用應(yīng)用軟件 ? 幾乎所有領(lǐng)域、所有人都需要使用 ? 設(shè)計精巧，易學(xué)易用 ? 商品化，價格較低 18 通用應(yīng)用軟件的類別與功能 類 別 功 能 流行軟件舉例 文字處理軟件 文本編輯、文字處理、桌面排版等 Word、 Adobe Acrobat、 WPS、 FrontPage等 電子表格軟件 表格定義、數(shù)值計算和統(tǒng)計、繪圖等 Excel等 圖形圖像軟件 圖像處理、幾何圖形繪制、動畫制作等 AutoCAD、 Photoshop、 CorelDraw、3DS MAX等 媒體播放軟件 播放各種數(shù)字音頻和視頻文件 Media Player、 Real Player、 Winamp等 網(wǎng)絡(luò)通信軟件 電子郵件、聊天、 IP電話等 Outlook Express、 MSN、 、 ICQ等 演示軟件 投影片制作等 PowerPoint等 信息檢索軟件 在數(shù)據(jù)庫和因特網(wǎng)中查找需要的信息 Google，天網(wǎng)，百度等 個人信息管理軟件 記事本、日程安排、通訊錄、郵件 Outlook， Lotus Notes 游戲軟件 游戲、教育和娛樂 棋類游戲、撲克游戲等 19 關(guān)于微軟的辦公軟件 Office ? 歷史與發(fā)展 ? 內(nèi)容與功能：以 Office2022為例，共包含 7個主要的軟件： ? Access 2022 ? InfoPath 2022 ? PowerPoint 2022 ? Word 2022 ? Excel 2022 ? Outlook 2022 ? Publisher 2022 ? 成功軟件的經(jīng)驗是什么？它們都具有如下特點(diǎn)： 1 它們能替代現(xiàn)實世界已有的其他工具，而且使用起來比已有工具更方便有效 2 它們能完成已有工具很難完成甚至完全不可能完成的事，擴(kuò)展了人們的能力 3 20 什么是系統(tǒng)軟件？ ? 舉例： ? 基本輸入 /輸出系統(tǒng)（ BIOS） ? 操作系統(tǒng)（如 Windows、 Unix、 Linux等） ? 程序開發(fā)工具與環(huán)境（如 C語言編譯器等） ? 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS） ? 實用程序（ Utility，如磁盤清理程序、備份程序、殺毒軟件、防火墻等） 21 系統(tǒng)軟件有哪些特性？ 1. 與計算機(jī)硬件有密切的關(guān)系，能對硬件進(jìn)行統(tǒng)一的控制、調(diào)度和管理； 2. 具有通用性，能為多種應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)行提供支持與服務(wù) 3. 在任何計算機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟件都是必不可少的 4. 在購買計算機(jī)時，通常計算機(jī)供應(yīng)廠商會提供給用戶一些最基本的系統(tǒng)軟件，否則計算機(jī)無法工作。 22 最重要的系統(tǒng)軟件有哪些 ? ? 操作系統(tǒng)（ OS） ? 包括各種實用程序（如磁盤清理程序、備份程序、殺毒軟件等） ? 功能上也包含 BIOS在內(nèi) ? 程序設(shè)計語言處理系統(tǒng) ? 編譯器 ? 解釋器 ? 匯編程序（匯編器） ? 開發(fā)工具與平臺 ? 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS） 計算機(jī)操作系統(tǒng) 什么是操作系統(tǒng) 多任務(wù)處理 文件與文件管理 存儲管理 設(shè)備管理 常用操作系統(tǒng) 24 什么是操作系統(tǒng) 25 什么是操作系統(tǒng) (OS)？ ? OS屏蔽了計算機(jī)中幾乎所有物理設(shè)備的技術(shù)細(xì)節(jié)，為使用、開發(fā)和運(yùn)行其他軟件提供了一個高效、可靠的平臺。 ? OS非常龐大和復(fù)雜，它由許多程序模塊組成 計算機(jī)硬件 虛擬計算機(jī) ? 沒有安裝任何軟件的計算機(jī)稱為裸機(jī) , 裸機(jī)是無法使用的 ? 操作系統(tǒng)是最重要的一種系統(tǒng)軟件，幾乎所有計算機(jī)都要安裝 OS 26 為什么需要操作系統(tǒng)？ 控制基本的輸入/輸出操作 分配系統(tǒng)中的資源 管理存儲器空間 監(jiān)測計算機(jī)運(yùn)行和故障 維護(hù)計算機(jī)安全 27 操作系統(tǒng)的重要作用 ? 三項主要作用： （ 1）為計算機(jī)中運(yùn)行的程序管理和分配系統(tǒng)中的各種軟硬件資源 （ 2）為用戶提供友善的人機(jī)界面（圖形用戶界面） （ 3）為開發(fā)和運(yùn)行應(yīng)用程序提供高效率的平臺 ? 其它輔助功能： ? 輔導(dǎo)用戶操作（幫助功能） ? 顯示系統(tǒng)狀態(tài) ? 處理軟硬件錯誤 ? 保護(hù)系統(tǒng)安全 28 復(fù)習(xí)：基本輸入輸出系統(tǒng) BIOS ? 基本輸入 /輸出系統(tǒng)是存放在主板上只讀存儲器 (flash ROM) 中的一組程序（也稱為 firmware, 固件 ） ? 主要包含 4個部分： ? 加電自檢程序 (診斷計算機(jī)故障 ) ? 系統(tǒng)自舉（裝入）程序 (啟動計算機(jī)工作 ) ? CMOS設(shè)置程序 (設(shè)定和修改計算機(jī)配置 ) ? 基本外圍設(shè)備的驅(qū)動程序 (控制基本的 I/O操作 ) ? 計算機(jī)斷電后， BIOS程序和 CMOS中的數(shù)據(jù)仍保持不變 ? 需要時 BIOS程序可以升級 (update) 29 操作系統(tǒng)的啟動 (boot up) ROM BIOS 硬 盤 RAM ② 執(zhí)行自舉程序 ⑥執(zhí)行 引導(dǎo) 程序 序 讀 出 引 導(dǎo) 程 ④ CPU ① 執(zhí)行 加電自檢程序 ⑤ 裝入引導(dǎo)程序 ⑦ 裝入操作系統(tǒng) CMOS ？ 從 何 處 啟 動 ③ ⑧運(yùn)行 操作 系統(tǒng) 顯示初始界面 問題：什么是冷啟動？什么是熱啟動 {Ctrl}+{Alt}+{Delete} ？ 30 操作系統(tǒng)運(yùn)行時內(nèi)存的態(tài)勢 內(nèi) 存 儲 器 其它計算機(jī)硬件 應(yīng)用程序接口 (API) 處理器 管理 文件 管理 存儲 管理 文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信程序 設(shè)備驅(qū)動程序 設(shè)備 管理 窗口 管理 應(yīng)用 程序 1 應(yīng)用 程序 2 應(yīng)用 程序 3 用戶 接口外殼 應(yīng)用 程序 k 用 戶 操 作 系 統(tǒng) 正在運(yùn)行的應(yīng)用程序 31 多任務(wù)處理 32 什么是任務(wù)，什么是多任務(wù)處理？ ? “任務(wù)”指的是要計算機(jī)做的一件事，計算機(jī)執(zhí)行一個任務(wù)通常就對應(yīng)著運(yùn)行一個應(yīng)用程序 ? “單任務(wù)處理”與“多任務(wù)處理” ? 單任務(wù)處理：前一個任務(wù)完成后才能啟動后一個任務(wù)的運(yùn)行，任務(wù)是順序執(zhí)行的 ?