第三章 軟件與軟件工程

1、Company Logo第三章 軟件(run jin)與軟件(run jin)工程軟件與軟件分類1程序設(shè)計語言及處理程序2操作系統(tǒng)3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4共六十八頁3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類Company Logo 計算機系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件是指計算機的物理配置和部件，軟件是由計算機程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)的技術(shù)(jsh)資料組成。共六十八頁3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類一、計算機軟件的定義 計算機軟件狹義的定義：是為了運行、管理和維護計算機所編寫的各種程序的總和。 計算機軟件廣義的定義：是程序和數(shù)據(jù)（程序是指揮計算機工作的步驟）、文檔(是軟件開發(fā)過

2、程中的計劃、設(shè)計、編制及維護等文檔資料）和使用說明書的總稱。軟件是計算機的“靈魂”。只有(zhyu)硬件而沒有任何軟件支持的計算機稱為“裸機” 。 Company Logo共六十八頁3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類Company Logo軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)處理程序情報檢索程序科學(xué)計算程序自動控制程序工業(yè)設(shè)計程序面向計算機管理和操作的軟件面向計算機維護的軟件面向用戶服務(wù)的軟件二、計算機軟件的分類 計算機的軟件系統(tǒng)可以(ky)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。共六十八頁3.1軟件(run jin)與軟件(run jin)分類1.系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護計算

3、機資源的軟件(run jin)。例如：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、解釋程序、測試程序等2.應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是計算機所有應(yīng)用程序的總稱，是為了解決某些具體問題而編寫的程序，它往往涉及應(yīng)用領(lǐng)域的知識，并在系統(tǒng)軟件的支持下運行。例如：辦公自動化、網(wǎng)上銀行系統(tǒng)等。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序一、程序設(shè)計語言概述 自然語言是人們交流思想的工具，而程序設(shè)計語言是人與計算機之間交換信息、人與人之間交換算法的工具。 程序設(shè)計語言是人們根據(jù)描述實際問題(wnt)的需要而設(shè)計的，目前可分為低級語言、高級語言、非過程語言以及基于面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的面向?qū)ο笳Z言四

4、大類。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序1.低級語言 低級語言是與特定計算機體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的程序設(shè)計語言，包括字位碼、機器語言和匯編語言。2.高級語言 高級語言是在一定程度(chngd)上與具體機器無關(guān)，它的表示方法接近于人類自然語言，易學(xué)、易用、描述算法簡單。 高級語言分為命令式語言（C語言）和申述式語言（函數(shù)式語言）。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序3.非過程語言 非過程語言是一種(y zhn)不顯式指明處理過程細(xì)節(jié)的程序設(shè)計語言。具有數(shù)據(jù)的聯(lián)想引用機制、數(shù)據(jù)的高級操作符和不指明可變

5、順序的特征。4.基于面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的面向?qū)ο笳Z言 面向?qū)ο笳Z言是基于對象編程的方法，把一個事物的數(shù)據(jù)和操作代碼封裝在一起形成對象，靈活運用類的繼承性和對象調(diào)用的方法簡化編程過程，提高開發(fā)軟件的效率。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序二、機器語言 指令是對計算機進行程序控制的最小單位，一個CPU能夠(nnggu)執(zhí)行的所有指令的集合稱為該CPU的指令系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)都有自己的一套指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)中的每一條指令稱為機器指令，機器指令的結(jié)合稱為機器語言。 Company Logo指令格式 操作碼 地址碼 執(zhí)行什么操作數(shù)據(jù)在存儲器中的存放位置共六十

6、八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序機器指令是用二進制數(shù)1和0組成的，在機器內(nèi)部就用電位的高低、有無電流等具有兩種狀態(tài)的物理量來表示1和0.例3-1：用某計算(j sun)機的機器語言編寫計算(j sun)7+8的程序。Company Logo計算7+8=15的程序如下：指令序號 內(nèi)存地址 指令內(nèi)容 功能說明1 0000 0000 0011 1110 將7送累加器A 0000 0001 0000 01112 0000 0010 1100 0110 將8與累加器中原有數(shù)7相加， 0000 0011 0000 1000 累積的結(jié)果15送入累加器A3 0000 0100 0111

7、 0110 停止所有操作3E07C60876共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序Company Logo例3-2：在intel和Z80兩種機型中，把立即數(shù)10送入累加器A的立即指令(zhlng)如下： 8086機器指令 z80機器指令操作碼 1011 0000 0011 1110操作數(shù) 0000 1010 0000 1010結(jié)論：雖然指令的功能一樣，但指令形式卻不全然相同，即說明機器語言是面向機器的，用某種型號的機器語言編寫的程序只能在這種型號的機器上運行。但機器指令代碼是計算機唯一可以識別和執(zhí)行的語言。指令系統(tǒng)分為CIS(復(fù)雜指令系統(tǒng)）和RIS（精簡指令系統(tǒng)）。共六

8、十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序三、匯編語言 匯編語言是一種符號語言，在書寫時使用由字符串組成的助記符。在一定程度上解決了機器語言編程難的問題。 匯編語言特點： 用助記符反映指令的功能和主要(zhyo)特點。 助記符中可用十進制、十六進制等多種進制。 轉(zhuǎn)移指令中跳轉(zhuǎn)地址亦可用標(biāo)號表示Company Logo 匯編語言指令格式 標(biāo)號 操作碼地址碼（操作數(shù)） 指令的符號地址數(shù)據(jù)或操作碼地址 注釋 解釋說明共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序匯編語言中操作數(shù)可以用十進制書寫，地址碼可用寄存器、存儲單元的符號地址以及(yj)十進制數(shù)表示。偽代碼不產(chǎn)生

9、目標(biāo)代碼，不影響程序的執(zhí)行，但方便了程序的編制的指令。Company LogoORG 0100H出現(xiàn)在程序或數(shù)據(jù)塊開始，指明此語句后面的程序或數(shù)據(jù)塊的起始地址。DATA；DB 36,11DATA是一個標(biāo)號，偽指令DB的意義是在DATA指定的存儲單元中放入數(shù)值36，接著下一個單元中放入數(shù)值11。END STARTEND語句是程序結(jié)束標(biāo)志。共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序例3-3Company Logo計算(j sun)24+53=77的程序如下：助記符 操作碼 操作數(shù) 十六進制數(shù)MOV A，18H 0111 0100 0001 1000 74 18ADD A，35H

10、 0010 0100 0011 0101 24 35MOV 64H，A 1111 0101 0110 0100 F5 64內(nèi)存儲器控制器取指令分析指令執(zhí)行指令將數(shù)18H(或24)送到累加器A中將累加器A中的數(shù)與數(shù)35H(或53)相加，結(jié)果放在累加器A中將累加器A中的結(jié)果4DH(或77)送到存儲單元64H中共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序匯編語言的不足：匯編語言仍是一種面向機器的語言。程序員必須對計算機的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和尋址方式有很詳細(xì)的了解，并需要較高的編程技巧。為了節(jié)省字節(jié)和成本，單條指令(zhlng)的功能往往比較簡單，復(fù)雜的運算需要一個程序段來實現(xiàn)，而不

11、能用一個語句來解決，因此匯編語言編程還是比較費時費力，效率不高。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序四、高級語言 為了解決面向機器語言的不足，人們創(chuàng)造了一種與具體的計算機系統(tǒng)無關(guān)的通用語言，它的表達(dá)式接近于人類自然語言和數(shù)學(xué)公式，易被人們掌握和書寫即高級語言。 高級語言的發(fā)展： 1.FORTRAN是最早被廣泛引用的高級語言，它適用于大型科學(xué)計算和工程計算 2.ALGOL 60：最大特點是分程序結(jié)構(gòu)，適合于解決科學(xué)和工程上的問題。 3.COBOL是面向過程的通用程序數(shù)據(jù)語言，它標(biāo)志計算機用于進入商業(yè)、銀行、交通及行政管理等領(lǐng)域。 4.APL是一種

12、會話型語言，它的特點在于能夠(nnggu)方便地進行數(shù)組運算。用于向量、矩陣、多維空間計算的處理Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序 5.LISP是編寫人工智能程序的有力工具 6.BASIC常用于中小事務(wù)處理和數(shù)據(jù)交換中 7.PASCAL語言體現(xiàn)結(jié)構(gòu)化思想的典型，適合于高級語言和程序設(shè)計原理教學(xué)，也常用于系統(tǒng)程序的開發(fā)。 8.C語言是既具有高級語言描述算法的優(yōu)勢，也包含低級語言的特點。 總結(jié)：高級語言是按一定語法規(guī)則由表達(dá)各種不同意義的關(guān)鍵字和表達(dá)式組成，徹底擺脫了具體機器的指令系統(tǒng)。但是高級語言編寫的程序最終要通過一個(y )翻譯程序?qū)⑺g

13、成機器語言后才可在計算機上運行。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序五、三種語言應(yīng)用(yngyng)的比較Company Logo語言類型優(yōu)點缺點高級語言易學(xué)習(xí)，使用方便，通用性強，源程序較短必須經(jīng)過翻譯才能執(zhí)行，翻譯程序需要較大的內(nèi)存空間，目標(biāo)代碼占內(nèi)存大，執(zhí)行時間長，不能精確的統(tǒng)計運行時間機器語言執(zhí)行最直接，運行速度最快，程序短編程太繁瑣，易出錯，費時費力匯編語言機器語言和高級語言的折衷。建立和維護用匯編語言編寫的程序的工作量大共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序六、語言處理程序 語言處理程序是實現(xiàn)高級語言編寫的程

14、序到由機器語言組成的程序的轉(zhuǎn)換的程序。也可稱為翻譯程序，確切的講，翻譯程序能把一種語言編寫的程序翻譯成與之等價(dngji)的由另一種語言表示的程序。被翻譯的語言程序稱為源程序，翻譯生成的語言程序稱為目標(biāo)程序。 常見的語言處理程序有匯編程序、解釋程序和編譯程序。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序1.匯編程序 匯編程序即匯編系統(tǒng)(xtng)，功能是把用匯編語言編寫的程序翻譯成機器語言程序，如下圖所示： Company Logo匯編語言程序（源程序）機器語言程序（目標(biāo)程序）匯編程序（翻譯）匯編程序的功能 匯編的基本處理步驟： （1）將指令的助記符

15、操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機器操作碼 （2）將符號操作數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地址碼 （3）將操作碼和操作數(shù)構(gòu)造成機器指令共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序2.解釋程序 解釋程序(chngx)即解釋系統(tǒng)，功能是對用高級語言編寫的程序(chngx)進行逐句分析，并立即執(zhí)行得到計算結(jié)果。它不產(chǎn)生目標(biāo)代碼，比編譯程序產(chǎn)生的目標(biāo)代碼程序的執(zhí)行速度慢，但解釋程序編寫比較簡單。 Company Logo高級語言程序（源程序）計算結(jié)果解釋程序（翻譯執(zhí)行）解釋程序的功能共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序3.編譯程序 編譯程序即編譯系統(tǒng)，是一種將面向過程的高級語言程序翻譯成

16、目標(biāo)程序的語言處理程序。 一個(y )源程序翻譯成目標(biāo)程序的工作大致分為以下幾個階段： （1）詞法分析：從左至右逐個字符對源程序進行掃描，產(chǎn)生一個個的單詞符號（2）語法分析：以詞法分析程序產(chǎn)生的單詞符號作為輸入，分析組成每個句子的單詞符號串是否符合語法規(guī)則和語義要求Company Logo高級語言程序（源程序）匯編語言或機器語言程序（目標(biāo)程序）編譯程序（翻譯）編譯程序的功能共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序 （3）中間代碼生成：中間代碼是將源程序轉(zhuǎn)換而成的一種特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形式，如三元式、四元式等，通常稱這種內(nèi)部表為中間語言。 （4）代碼優(yōu)化：是對程序進行多種等價變

17、換，使得從變換后的程序出發(fā)，能生成(shn chn)更有效地目標(biāo)代碼，其有效主要是指目標(biāo)代碼運行時間較短以及所占用的存儲空間較小。 （5）目標(biāo)代碼生成：主要考慮兩個問題，一如何使生成的目標(biāo)代碼較短；二如何從分利用計算機寄存器，減少訪問存儲單元的次數(shù)。Company Logo共六十八頁3.2程序設(shè)計(chn x sh j)語言及處理程序七、程序設(shè)計步驟與軟件生存期 算法是一個有窮規(guī)則的有序集合，這些規(guī)則確定了解決某一個問題的一個運算序列。算法具有有窮性、確定性、可行性、輸入和輸出五個特性 規(guī)范的程序設(shè)計分為以下幾個階段： 制定計劃：確定總目標(biāo)，給出功能、性能等方面的要求。需求分析和定義：對項目做

18、出詳細(xì)的功能分析。軟件設(shè)計 ：概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。程序編碼：編寫代碼。軟件測試：單元測試、組裝(z zhun)測試、有效性測試。運行維護：持續(xù)時間最長。 Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 操作(cozu) 系統(tǒng)裸機系統(tǒng)應(yīng)用程序用戶程序操作系統(tǒng)軟件=計算機程序及其有關(guān)文檔程序算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+程序設(shè)計方法+語言工具和環(huán)境共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo什么(shn me)是操作系統(tǒng)？我是魔術(shù)師：差好、少多、復(fù)雜容易我是管家：CPU、內(nèi)存、外存、I/O、健壯、安全共六十八頁3.

19、3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo為什么要學(xué)操作系統(tǒng)(co zu x tn)我不學(xué)OS，也可以編程，為什么要學(xué)？程序怎么運行？正確嗎？效率高嗎？功能和技巧是基礎(chǔ)，窺探奧秘共六十八頁Company Logo計算機程序的運行至少需要如下(rxi)4 個因素：程序設(shè)計語 言、編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、指令集結(jié)構(gòu)（計算機硬件系統(tǒng)）考研操作系統(tǒng)已是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)不可缺少的部分商業(yè)軟件也只能在操作系統(tǒng)下運行操作系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了計算機系統(tǒng)的性能為什么要學(xué)操作系統(tǒng)(co zu x tn)3.3操作系統(tǒng)共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)一、操作系統(tǒng)概述 操作系統(tǒng)是對計

20、算機系統(tǒng)資源（軟件和硬件資源）進行管理和控制，提高計算機的利用率，方便用戶(yngh)使用機器的一個系統(tǒng)軟件。 操作系統(tǒng)的基本任務(wù)： 管理好計算機的全部資源。 有效地組織計算機內(nèi)部的工作流程。 建立良好的人機界面。 Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)二、操作系統(tǒng)的發(fā)展概況 操作系統(tǒng)的發(fā)展隨著硬件的發(fā)展和應(yīng)用(yngyng)而發(fā)展起來的。操作系統(tǒng)經(jīng)歷了手工操作階段、管理程序和操作系統(tǒng)三個階段。Company Logo手工操作階段電子管計算機；速度慢、存儲量小、計算在人的直接干預(yù)下進行工作；各部件串行工作，一個程序一旦進入計算機中，這個程序就獨占計算機的資源。

21、管理程序階段晶體管計算機；楚雄了管理和調(diào)度計算機硬件和軟件的程序即管理程序；人通過在控制臺打入命令指揮計算機工作。操作系統(tǒng)階段集成電路計算機；管理程序發(fā)展成為操作系統(tǒng)；引入了多道程序設(shè)計技術(shù)和分時系統(tǒng)；共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)三、操作系統(tǒng)的分類 作業(yè)是指用戶程序、處理(chl)的數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序命令的集合。作業(yè)步是指源程序執(zhí)行過程中的每一個階段。作業(yè)執(zhí)行過程是由一系列既有聯(lián)系又相互獨立的作業(yè)步組成。 按照計算機系統(tǒng)的基本工作方式，即系統(tǒng)運行環(huán)境以及用戶和運行作業(yè)之間相互作用方式的不同，操作系統(tǒng)分為批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)三大類。Company Logo共六十八頁3.

22、3操作系統(tǒng)(co zu x tn)1.批處理系統(tǒng) 批處理是指用戶作業(yè)可以成批輸入并處理，即將作業(yè)一批一批地輸入系統(tǒng)并暫存在外存中，組成一個后備作業(yè)隊列 每次按一定的調(diào)度原則從后備作業(yè)中挑選一個或多個裝入主機處理，作業(yè)完成后退出主機，作業(yè)的裝入和退出均由系統(tǒng)自動實現(xiàn) 批處理系統(tǒng)是為了解決人機之間矛盾而產(chǎn)生的；在批處理系統(tǒng)作業(yè)需要多少資源及執(zhí)行步驟(bzhu)等），交給中，用戶無法直接干預(yù)運行過程，而是使用“作業(yè)控制語言”寫出說明書（指明計算機操作員輸入計算機中。 Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn) 批處理系統(tǒng)分為單道批處理和多道批處理。 單道批處理系統(tǒng)：由監(jiān)

23、控程序控制，自動依次處理一系列任務(wù)，。在計算機主存中，一個程序獨享計算機資源。 多道批處理系統(tǒng)：內(nèi)存同時存放幾個正在運行的作業(yè)，當(dāng)某一個作業(yè)因某種原因不能繼續(xù)運行時，系統(tǒng)就調(diào)度另外一個作業(yè)執(zhí)行。多道批處理系統(tǒng)是多道程序設(shè)計技術(shù)(jsh)和批處理技術(shù)(jsh)的結(jié)合，解決了I/0與CPU的矛盾，提高了CPU的利用率。Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)批處理操作系統(tǒng)的特點：優(yōu)點：系統(tǒng)的吞吐量大，資源利用率高缺點：是用戶

24、在其作業(yè)運行期間不能在控制臺或 終端上請求系統(tǒng)的服務(wù)以直接干預(yù)其作業(yè)的運行 過程，所以不適合做交互性強的工作批處理系統(tǒng)主要配置在較大的計算機系統(tǒng)上，由 于這些機器的硬件(yn jin)設(shè)置齊全，價格昂貴，希望有 作業(yè)的大吞吐量，以便充分利用系統(tǒng)資源Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)2.分時系統(tǒng) 分時操作系統(tǒng) ：將CPU的時間(shjin)劃分成時間(shjin)片，輪流接收和處理各個用戶從終端輸入的命令。在分時操作系統(tǒng)中把CPU的時間分成很短的時間片，在每一個時間片內(nèi)，CPU專為一個用戶工作，時間一到，無論工作結(jié)束與否CPU都會暫停服務(wù)，轉(zhuǎn)而為下一個用戶工

25、作。Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)分時操作系統(tǒng)的特點 ：多路性：宏觀上，多個用戶通過終端同時工作(gngzu)，共享資源微觀上，各終端作業(yè)輪流在自己的時間片內(nèi)進行處理 交互性：分時系統(tǒng)中用戶的操作方式是聯(lián)機方式。 即用戶通過終端采用人機會話的方式直接控制程序 運行，所以在程序運行中，系統(tǒng)與用戶可以及時進 行廣泛的人機對話Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)獨占性：由于CPU處理的速度大大高于用戶操作 的速度，所以盡管CPU按時間分片為多個(du

26、)用戶輪 流服務(wù)，每個用戶的感覺仍然認(rèn)為自己好像獨占 著計算機系統(tǒng) 及時性：由于時間片很短，每個作業(yè)等待運行的 時間不會很長，所以系統(tǒng)對每一個用戶的輸入請 求能作出較快的響應(yīng)Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)3.實時系統(tǒng)(xtng) 實時二字的含義是表示“立即工作”，是指計算機對于外來信息能夠以足夠快的速度進行處理，并在被控對象允許的時間范圍內(nèi)作出快速反應(yīng) 實時操作系統(tǒng)具有瞬時響應(yīng)的本領(lǐng)，使它在實時控制和實時信息處理領(lǐng)域中備受歡迎。如：工業(yè)自動控制導(dǎo)彈發(fā)射控制火車、飛機票定票系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)、銀行系 統(tǒng)等等Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)

27、(co zu x tn)Company Logo實時與分時操作系統(tǒng)的區(qū)別 ：實時系統(tǒng)一般是專用的，其交互能力比較差，只 允許用戶訪問數(shù)量有限(yuxin)的專用程序，系統(tǒng)響應(yīng)時 間要求極高分時系統(tǒng)具有很強的通用性，有很強的交互功 能，響應(yīng)時間可以稍長，以不超過用戶的忍耐范 圍為限共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo注意：總的來說，批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)是 操作系統(tǒng)的三種基本類型而一個實用(shyng)的操作系統(tǒng)可以是獨立的一種系統(tǒng)， 也可以是兩兩結(jié)合或三者兼而有之的通用操作 系統(tǒng)操作系統(tǒng)也有許多新的發(fā)展，例如微機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)

28、等。共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)四、操作系統(tǒng)的主要管理功能從為用戶服務(wù)的角度(jiod)看，操作系統(tǒng)的用戶和計算機之間的接口；從操作系統(tǒng)是管理者的角度(jiod)來說，其職能還必須管理計算機系統(tǒng)的軟硬件資源。操作系統(tǒng)的功能：處理機管理：負(fù)責(zé)CPU管理，分為作業(yè)管理和進程管理。存儲器管理：負(fù)責(zé)內(nèi)存管理（內(nèi)存虛擬擴充、外存管理）設(shè)備管理:負(fù)責(zé)外部設(shè)備管理。文件管理：負(fù)責(zé)信息資源(軟件資源）管理Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（一）、處理機管理1.作業(yè)管理 作業(yè)管理的主要任務(wù)時要解決作業(yè)進出系統(tǒng)的問題，它的任務(wù)時建立

29、作業(yè)，使之執(zhí)行，執(zhí)行完成后，使之撤銷。2.進程管理 進程管理主要功能是負(fù)責(zé)進程的建立，撤銷以及(yj)進程三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。進程是操作系統(tǒng)進行資源分配、調(diào)度和管理的 最小單位。實質(zhì)上進程是可以和其他進程并發(fā)執(zhí)行的程序段在某個數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程。進程包含數(shù)據(jù)和運行的程序代碼。 進程調(diào)度：確定系統(tǒng)中哪個作業(yè)中的哪個進程將獲得CPU。共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo事件完成等待某事件發(fā)生時間片用完進程被調(diào)度程序選中就緒狀態(tài)阻塞狀態(tài)運行狀態(tài)進程狀態(tài)(zhungti)轉(zhuǎn)換圖共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（二）、存儲

30、器管理 存儲管理主要指對內(nèi)存的管理，其主要任務(wù)(rn wu)是為多道程序的運行提供良好環(huán)境 存儲器管理功能： 內(nèi)存空間的分配和回收：使用分配表 邏輯地址到物理地址的變換 內(nèi)存信息共享與保護 內(nèi)存容量擴充 共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)存儲管理為每個進程(jnchng)分配內(nèi)存，同時應(yīng)保證各進 程只能在屬于自己的內(nèi)存空間中運行，彼此互不 沖突且不被其他進程破壞內(nèi)存擴充方法：采用虛擬存儲技術(shù)：對于一個作業(yè)，將程序和數(shù)據(jù)的部分內(nèi)容常駐內(nèi)存，其余部分存放在外存中。虛擬內(nèi)存容量取決于主存與外存之和。采用覆蓋技術(shù)：將外存的一部分和內(nèi)存組合在一起，為用戶提供一個大容量的存儲器。Compan

31、y Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（三）、設(shè)備管理設(shè)備管理實質(zhì)是對I/O設(shè)備的管理，其中包括對 輸入輸出設(shè)備的分配、啟動、完成和回收等按照設(shè)備的所屬關(guān)系可以分為：系統(tǒng)設(shè)備和用戶(yngh)設(shè)備從資源分配的角度來看，設(shè)備可分為獨享設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備。按照輸入/輸出功能，設(shè)備可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲設(shè)備。按照信息傳遞特性可分為塊設(shè)備、字符設(shè)備。共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)按照存儲特性可分為(fn wi)順序存取設(shè)備和直接存取設(shè)備。設(shè)備管理程序主要任務(wù)和功能：按照用戶的要求控制外部設(shè)備的工作，完成用戶所希望的I/O操作

32、，以減輕用戶編程的負(fù)擔(dān)。按照一定的調(diào)度算法把某個外部設(shè)備分配給提出請求的進程。充分有效地使用這些設(shè)備，提高它們的并行操作程度。Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)Company Logo（四）、文件管理文件管理是對計算機軟件資源的管理其主要功能涉及數(shù)據(jù)存儲空間的分配、回收，文 件目錄的結(jié)構(gòu)和管理，實現(xiàn)文件的存儲和檢索等為用戶提供方便靈活的文件操作以及實現(xiàn)文件的 共享，并提供文件的安全(nqun)、保密等措施共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn)文件是指一個存放在某種介質(zhì)上具有符號名地一組相關(guān)聯(lián)元素的有序集合。文件內(nèi)容主要是系統(tǒng)程序、用戶程序和程序所

33、需要的數(shù)據(jù)。文件按用途可分為系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件文件按操作(cozu)性質(zhì)可分為只讀文件、讀寫文件和可執(zhí)行文件。文件按信息流可分為輸入文件、輸出文件及輸入/輸出文件。文件按存在的時間可分為臨時文件和永久文件。Company Logo共六十八頁3.3操作系統(tǒng)(co zu x tn) 在操作系統(tǒng)中，與文件管理有關(guān)的那部分軟件、被管理的所有文件以及管理文件所需要的一些系統(tǒng)數(shù)據(jù)表格的總體稱為文件系統(tǒng)，即文件系統(tǒng)是文件管理模塊、文件和有關(guān)管理文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。 訪問文件兩種方式： （1）用戶使用操作系統(tǒng)提供的鍵盤命令(mng lng)對文件進行操作。 （2）用戶通過編程對文件進行操作。Comp

34、any Logo共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫程序是用于完成對大量數(shù)據(jù)的存儲、組合和檢索任務(wù)的大型軟件。1.數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是用來表示信息（是有意義的數(shù)據(jù)的內(nèi)容）的物理符號。數(shù)據(jù)包括數(shù)字、字符、圖形、圖像等。數(shù)據(jù)處理是對信息進行收集、存儲、加工與傳播的一系列活動的總和。2.數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是一種(y zhn)數(shù)據(jù)管理技術(shù)，是一個按一定數(shù)據(jù)模型、組織存儲在一起的、相互關(guān)聯(lián)的且與程序相互獨立的數(shù)據(jù)集合。Company Logo共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由多個表組成，表由若干記錄組成，一條記錄包含(bohn)多個數(shù)據(jù)項。數(shù)據(jù)庫優(yōu)點：冗余較少避免不一致性效率高數(shù)據(jù)完整性機密性共六十八

35、頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型用來描述數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)存儲方式。在數(shù)據(jù)庫中記錄(jl)代表一個實體，實體之間存在一對一、一對多和多對多的關(guān)系。數(shù)據(jù)模型決定了數(shù)據(jù)庫中實體之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ) 。 數(shù)據(jù)模型分類：網(wǎng)狀、層次、關(guān)系和面向?qū)ο竽Ｐ?.層次模型 層次模型利用層次（樹狀）關(guān)系鏈接數(shù)據(jù)。最頂端數(shù)據(jù)元素稱為父元素，父元素下面有若干個子元素。 Company Logo共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)圖：層次模型共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2.網(wǎng)狀模型 網(wǎng)狀模型也將數(shù)據(jù)組織為父子關(guān)系，但子元素可以有多個父子關(guān)系。學(xué)生(xu sheng)與課程之間關(guān)系可以用網(wǎng)狀模型表示。共六十

36、八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.關(guān)系模型(mxng) 關(guān)系模型利用二維表（由記錄和字段構(gòu)成）來表示數(shù)據(jù)組織關(guān)系。表之間的數(shù)據(jù)通過公共關(guān)鍵字相關(guān)聯(lián)。共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4.面向?qū)ο竽Ｐ?面向?qū)ο竽Ｐ褪亲钚碌臄?shù)據(jù)模型，其檢索操作結(jié)果是某些(mu xi)對象，如文檔。面向?qū)ο竽Ｐ偷臄?shù)據(jù)庫可以將聲音、視頻、文本和圖形合并到一條數(shù)據(jù)庫記錄中，因此適合多媒體應(yīng)用。Company Logo共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)(dngti)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方面多個用戶訪問數(shù)據(jù)庫的計算機軟、硬件資源組成的系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義：是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包含： 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS):是一組軟件 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)Company Logo共六十八頁3.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能：數(shù)據(jù)庫定義功能：邏輯(lu j)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義、存儲結(jié)構(gòu) 定義、保密定義和信息格式定義。數(shù)據(jù)庫管理功能：系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)存儲等。數(shù)據(jù)庫建立和維護功能。通信功能。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)定義語言：定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作語言：查看、添加、刪除記錄查詢語言：結(jié)構(gòu)化查詢