第3章計算機軟件(江蘇專轉本計算機)

大學計算機信息技術

滸二一

第3章計算機軟件

3.1軟件的基本概念

3.2操作系統(tǒng)

3.3程序設計語言及語言處理程序

3.4算法與數(shù)據(jù)結構

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3.1計算機軟件的概念

3.1.1計算機軟件

■什么是計算機軟件（P73第10題、P74第28

|題）

E計算機軟件：是能指揮計算機完成特定任務的、

S以電子格式存儲的程序、數(shù)據(jù)和相關的文檔的

-集合。

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軟件的分類

?按照不同的原則和標準，可以將軟件劃分不同

■的種類。從應用的角度出發(fā)，通常將軟件大致

1劃分為：

A系統(tǒng)軟件

A應用軟件

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?系統(tǒng)軟件：泛指那些為了有效地運行計算機系統(tǒng)、

給應用軟件開發(fā)與運行提供支持、或者為用戶管理

與使用計算機提供方便的一類軟件。（P75第3題）

伊|如：基本輸入/輸入系統(tǒng)（BIOS）、操作系統(tǒng)、計

算機語言編譯器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、常用的實用程

序（磁盤清理程序、備份程序、編譯程序等）等都是

系統(tǒng)軟件。（P72第7題、P73第12題、P73第17題）

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?應用軟件：泛指那些專門用于解決各種具體

\應用問題的軟件。（P72第6題）

?按照應用軟件的開發(fā)方式和適用范圍，應用

\軟件可再分為：

i?通用應用軟件

1A定制應用軟件

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通用應用軟件類別和功靛

類另U功能流行軟件舉例

文字處理軟件文字處理、桌面排版等WPS、Word>Acrobat等

電子表格軟件表格定義、計算和處理等Excel等

AutoCAD、Photoshop>3D

圖形圖像軟件圖像處理、幾何圖形繪制等

MAX>CoreDraw等

電子郵件、網(wǎng)絡文件管理、

網(wǎng)絡通信軟件OutlookExpress>FTP、IE等

Web瀏覽等

演示軟件幻燈片制作等Powerpoint等

MediaPlayer>RealPlayer>

媒體播放軟件播放數(shù)字音頻和視頻文件

Winamp等

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i定制應用軟件

定制應用軟件是按照不同領域用戶的特定

應用要求而專門設計的軟件。

例如：某銀行的金融管理系統(tǒng)、超市的銷

售管理系統(tǒng)、大學的教務管理系統(tǒng)和人事

管理系統(tǒng)、企業(yè)的集成制造系統(tǒng)等。

這類軟件專業(yè)性強，運行效率高，但設計

和開發(fā)成本相對較高。

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耋3.2操作系統(tǒng)一

3.2.1概述

操作系統(tǒng)的作用

?操作系統(tǒng)（OperatingSystem,簡稱OS）：用

凄制、管理、調配計算機的所有資源。是

建計算機配置的一種必不可少的系統(tǒng)軟件。

?操作系統(tǒng)的主要功能：（P74第20題）

尊LJ管理、存儲管理、文件管理

設備管理、作業(yè)管理JJ

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富操作系統(tǒng)的類型

根據(jù)操作系統(tǒng)功能特征將操作系統(tǒng)分

為三種基本類型:（P74第26題）

批處理操作系統(tǒng)

分時操作系統(tǒng)

實時操作系統(tǒng)

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操作系統(tǒng)的作用T

摹理系統(tǒng)中的各種軟硬件資源

事用戶提供友善的人機界面(P72第1題)

|A用戶界面：也稱用戶接口或人機界面，是計算機系

|統(tǒng)實現(xiàn)用戶與計算機通信的軟、硬件部分的總稱。

■A圖形用戶界面(GUI):采用窗口、圖符、菜單及

|指點設備技術和多窗口系統(tǒng)等軟件，并以直接操縱

5為主要使用方法，使得用戶能夠靈活、方便、有效

￡地使用計算機。

啜應用程序的開發(fā)提供一個高效率的平臺

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3?.2多任務處理與處理器管理

?多任務處理（P74第25題）

互^提高CPU的利用率，操作系統(tǒng)一般都支持同時運行若干個程序。

任務與后臺任務

'動窗口對應前臺任務，非活動窗口對應后臺任務。

建發(fā)多任務

管是前臺任務還是后臺任務，它們都分配到CPU的使用權，因而

可以同時運行。

?摧占式多任務

作系統(tǒng)調度程序一般采用時間片輪轉的策略，即每個任務服務

都能輪流得到一個CPU時間片，在時間片用完后，調度程序再把CPU

交給下一個任務，就這樣循環(huán)下去。只要時間片用完，不管任務有多

重要，也不管它執(zhí)行到什么地方，正在執(zhí)行的任務就會被強行終止mC

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占3.2.3存儲管理

?存儲管理的目的：管理內存資源的高效、合理使用。

黃管理的主要內容：內存的分配與回收、內存的

共享與保護、內存自動擴充等

?虛擬存儲技術：當多個程序共享有限內存資源時，必須

合理地為它們分配內存空間，做到用戶存放在內存中的程序

和數(shù)據(jù)既能彼此隔離、互不侵擾，又能在一定條件下共享。

當內存不夠用時，要解決內存擴充問題，把內存和外存結合

起來管理，為用戶提供一個容量比實際內存大得多的“虛擬

存儲器”。（P74第19題）

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3.2.4文件管理

?文件的概念：文件是一組相關信息的集合。文件的

互名：每個文件都有自己的名字（文件名）

事件說明信息：文件名、文件類型、文件物理位置、

爭件大小、文件時間、文件創(chuàng)建者、文件屬性等

量件屬性：系統(tǒng)文件、隱藏文件、存檔文件、只讀

文件

■件夾：根文件夾（根目錄）與子文件夾（子目錄）

■文件管理：創(chuàng)建新文件（夾）、保存文件、讀出文件

（打開文件）、刪除文件。

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3.2.5設備管理*

?設備管理：對計算機系統(tǒng)中除了CPU

和內存以外的所有I/O設備的管理。

?主要包括緩沖區(qū)管理、設備分配、設

驅動、設備無關性。

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3.2.6常用操作系統(tǒng)

1.Windows操作系統(tǒng)

副indows操作系統(tǒng)是由美國微軟公司開發(fā)，提供了多任務

受理與圖形界面以及統(tǒng)一的應用程序接口，使得在

事indows環(huán)境下運行應用程序的操作大為簡化。

?Windows系列操作系統(tǒng)：（P74第21題）

Windows95/98/98SE/98/ME/2000/XP

W-單用戶：一臺計算機一次只允許一個用戶使用。

-多任務：允許一個用戶同時運行多個應用程序。

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Windows操作系統(tǒng)

?Windows9x

|-支持圖形用戶界面

|-支持“即插即用”的系統(tǒng)配置方法

|-提供通信軟件，使用戶的計算機系統(tǒng)聯(lián)接到

InternetJb

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Windows操作系統(tǒng)

?Windows2000

Windows2000在使用WindowsNT的內核的同時

增加了許多新的功能。如在即插即用方面，它支

持USB設備，支持功率的調節(jié)和各種硬件編程接

口等。Windows2000有以下幾種不同的版本：

?Windows2000Professional

?Windows2000Server/AdvancedServer

?Windows2000DatacenterServer

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Windows操作系統(tǒng)

?WindowsXP和Windows.NET

WindowsXP是基于NT的內核，集成了其穩(wěn)定性、

安全性及多媒體和網(wǎng)絡功能，使微軟的前臺OS不

再采用9X系列的內核。

Windows.NETserver是以XML標準作為信息交換

格式，具有無線接入、語言支持的OS新版本、其

可靠性、安全性和易操作性方面有了進一步提高。

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2.UNIX操作系統(tǒng)*

?UNIX操作系統(tǒng)是（美）Bell實驗室開發(fā)的一種通用多用

蠹1交互式分時操作系統(tǒng)。自1970年UNIX系統(tǒng)第一版問世

詈來，以UNIX系統(tǒng)為基礎已研制出許多新的操作系統(tǒng)軟

餐。如微型計算機、大型計算機上的各種UNIX系統(tǒng)的變

曼，以及用于計算機網(wǎng)絡及分布式計算機系統(tǒng)上的UNIX

舂統(tǒng)等。實際上，UNIX系統(tǒng)已成為國際上目前使用最廣

矗、影響最大的主流操作系統(tǒng)之一。

■更

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Linux操作系統(tǒng)*

重mix操作系統(tǒng)的原創(chuàng)者是芬蘭的一名青年學者Linus

妻r(nóng)volds,他遵從可移植操作系統(tǒng)接口POSIX標準開發(fā)出

暑inux操作系統(tǒng)的內核，具有與UNIX相似的可移植操作系

等服務功能。（P73第15題）

量mix操作系統(tǒng)的優(yōu)勢反映在網(wǎng)絡服務器方面，其內核中

富含許多網(wǎng)絡協(xié)議，已成為網(wǎng)絡上最普遍的服務器架構模

式。Linux操作系統(tǒng)作為一個多用戶、多任務的操作系統(tǒng),

支持多工作平臺和多處理器。

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Linux操作系統(tǒng)*

?Linux系統(tǒng)是一種“自由軟件”?；蛘哒f，它屬于一

種GPL(GeneralPublicLicense)軟件。其源代碼向

世人公開，吸引對該系統(tǒng)感興趣的人們共同工作。

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3.3程序設計語言及語言處理程序

3.3.1程序設計語言分類

?程序設計語言按其級別可以劃分為機器語言、匯編語言

酶口高級語言三大類。（P73第18題）

?機器語言

使用計算機指令系統(tǒng)的程序語言。用機器語言編寫的程序，全

部都是二進制代碼形式，可以被計算機直接執(zhí)行。機器語言直

接依賴機器的指令系統(tǒng)，不同類型甚至不同型號的計算機，其

機器語言是不同的。機器語言不易記憶和理解，所編寫的程序

也難于修改和維護。

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匯編語言

事匚編語言：用助記符來代替機器指令的操作碼和

拿作數(shù)，如用ADD表示加法，用SUB表示減法

Ko這樣就能使它的每條指令都有明顯的符號標

IRO用匯編語言編寫程序與編寫機器語言程序相

熟，比較直觀和易記憶，但匯編語言仍然是面向

機器指令系統(tǒng)的，還保留了機器語言的各項缺點。

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高級語言

拿級語言：又稱算法語言，其表示方法接近解決問題的

等示方法，而且具有通用性，在一定程度上與機器無關。

市級語言的特點：易學、易用，易維護。人們可以更有

整、更方便地用它來編制各種用途的計算機程序。

?高級語言雖然接近自然語言，但和自然語言仍有很大差

量巨。主要表現(xiàn)在語法規(guī)則極為嚴格。其主要原因是高級

爭言處理系統(tǒng)是執(zhí)行程序的計算機，而自然語言的處理

系統(tǒng)則是人。（P74第22題）

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W.3.2程序設計語言中的基本麗Q

高級語言的基本成分有四種：（P72第3題、P73第14題）

數(shù)據(jù)成分、運算成分、控制成分、傳輸成分

拿據(jù)成分（P74第27題）

|［數(shù)據(jù)名稱：標識符

數(shù)據(jù)的特征;類型：需占用多少存儲單元以及存放形式

E［作用域：數(shù)據(jù)使用的范圍

2.控制成分

程序語言中控制成分的作用：提供一種基本框架，在此基

本框架支持下，可以將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的運算組合成程序。

n控制結構：順序、選擇、循環(huán)（P73第13題）JJ

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順序控制結構條件選擇結構While型重復結構

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號3,3.3語言處理系統(tǒng)一

**處理系統(tǒng)的作用：把用程序設計語言編寫的各種程序

變換成可在計算機上執(zhí)行的程序，或最終的計算結果。

?語言處理系統(tǒng)包括：

■-翻譯程序

K-正文編輯程序：用于建立和修改源程序文件

連接編輯程序：將多個分別編譯或匯編過的目標程序

K和庫文件進行組合

-裝入程序：將目標程序裝入內存并啟動執(zhí)行

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號翻譯程序V

翻譯程序：把一種語言的程序翻譯成等價的另一種語言的程

喜源程序：被翻譯的語言程序

■目標程序：翻譯生成的語言程序（機器語言程序）

妻按照不同的翻譯處理方法,翻譯程序分為以下三類：

9A匯編程序：從匯編語言到機器語言的翻譯程序

萋A解釋程序：按源程序中指令（或語句）的執(zhí)行順序,

逐條翻譯并立即執(zhí)行相應功能的處理程序

MA編譯程序：從高級語言到機器語言或匯編語言的翻

譯程序?

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著1.解釋程序

?解釋程序：對源程序從頭到尾逐句掃描，逐句翻譯，并且

翻譯一句執(zhí)行一句。因而這種翻譯方式并不形成機器語言

形式的目標程序。（P72第2題）

?優(yōu)點：

-實現(xiàn)算法簡單

-易于在解釋過程中靈活方便地插入所需要的修改和調

試措施

?缺點：

-運行效率低

?應用：

-解釋程序通常適合于交互方式工作的、或調試狀態(tài)下

運行的、或運行時間與解釋時間相差不大的語言_

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?編譯程序：要對源程序掃描一遍或幾遍，最終形成一個可

在具體計算機上執(zhí)行的目標程序。（P73第9題）

點:

通過編譯程序的處理可以一次性地產(chǎn)生高效運行的目

S標程序，并把它保存在磁盤上，以備多次執(zhí)行

?缺點：

J實現(xiàn)算法較為復雜

拳^用:

-編譯程序適合于翻譯那些規(guī)模大，結構復雜，運行時

間長的大型應用程序。

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3.3.4主要程序語言介紹

薯FORTRAN語言

?FORTRAN：FORmulaTRANslation（公式翻譯）

/J縮寫，一種主要用于數(shù)值計算的面向過程的程

卦設計語言。

齡點：接近數(shù)學公式、簡單易用。FORTRAN語

言還具有結構化語句，使寫出的程序趨于結構化,

是進行大型科學和工程計算的有力工具。

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2.Javai^目

?Java語言：由SUNMicroSystem公司于1995年5月

正式對外公布的一種面向對象的、用于網(wǎng)絡環(huán)境的

程序設計語言。

?特點：適用于網(wǎng)絡分布環(huán)境，具有一定的平臺獨

立性、安全性和穩(wěn)定性。

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3.C語言和C++語言

?C語言：1972年至1973間由AT&T公司Bell實驗

拳的D.M.Ritchie在BCPL語言基礎上設計而成的,

串名的UNIX操作系統(tǒng)就是用C語言編寫的。

尊寺點：語言與運行支撐環(huán)境分離、可移植性好、

強言規(guī)模小因而相對簡單、具有指針類型等，C

整言本身簡潔、高度靈活、程序運行效率高。此

*卜，在C語言中，有不少操作直接對應實際機器

所執(zhí)行的動作，并在許多場合可以代替匯編語言。

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3.C語言和C++語言

號++語言：以C語言為基礎發(fā)展起來的通用程序設計語言。

量C++內置面向對象的機制，支持數(shù)據(jù)抽象。（P75第2題）

置C++語言是對C語言的擴充，擴充的內容絕大部分來自其

量他著名語言的最佳特性。由于C++語言既有數(shù)據(jù)抽象和

期向對象能力，運行性能高，又能與C語言相兼容，使

量導數(shù)量巨大的C語言程序能方便地在C++語言環(huán)境中重用。

手而近年來C++語言迅速流行，成為當前面向對象程序

設計的主流語言。（P73第16題）公

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3.4算法和數(shù)據(jù)結構―

要使計算機完成某一問題的解題任務，首先必須針對

該問題設計一個解題步驟，然后再據(jù)此編寫程序。這

里所說的解題步驟就是“算法”，而程序則是對解題

對象和解題步驟用程序語言進行的一種描述。程序中

用具有一定結構的變量來表示問題的對象，用函數(shù)和

語句來實現(xiàn)解題的操作。因此“算法”和“數(shù)據(jù)結構”

是編寫程序所要首先考慮的兩個重要方面。

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算法(Algorithm)

章法的性質

I-算法的基本性質：

I?確定性

I?有窮性

I-能行性

S?輸入

量?輸出

I-算法與程序的區(qū)別：

金-一個程序不一定滿足有窮性

?程序中的指令必須是機器可執(zhí)行的，而算法中的運算語句

則無此限制

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算法的評價（P73第11題）

1）時間復雜度，是指依據(jù)算法編制程序后再計算

機中運行時所耗