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§4 计算机软件系统 计算机软件的分类与发展 操作系统 程序设计语言及其处理程序 算法和数据结构 软件工程 数据库及其应用 §4 计算机软件系统 计算机软件也是计算机系统重要的组成部分，如果把计算机硬件看成是计算机的躯体，那么计算机软件就是计算机系统的灵魂。没有软件支持的计算机称为“裸机”，只是一些物理设备的堆砌，几乎是不能工作的。 计算机软件及分类 一、什么是计算机软件 计算机软件是指计算机程序及其相关文档的总和。与传统观念不同的是，程序≠软件，软件的定义更加强调文档的重要性，文档为软件的设计、开发、维护提供了重要的依据和支持。 二、软件的分类 计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类。 系统软件 系统软件是负责管理、控制、维护、开发计算机的软硬件资源，提供给用户一个便利的操作界面，也提供编制应用软件的资源环境。 系统软件主要包括操作系统，另外还有程序设计语言及其处理程序和数据库管理系统等。 操作系统在软件系统中居于核心地位，负责对所有的软、硬件资源进行统一管理、调度及分配。它是用户和计算机的一个接口。 程序设计语言是供程序员编制软件，实现数据处理的特殊语言，语言处理程序提供对程序进行编辑、解释、编译、连接的功能。 数据库管理系统（DBMS）也是十分重要的一个系统软件。因为大量的应用软件都需要数据库的支持，如信息管理系统、电子商务系统等。而目前比较流行的数据库管理系统有Micsosoft SQL Server、Oracle、Sybase和Informix等。 应用软件 应用软件是指为解决某一领域的具体问题而编制的软件产品，比如办公软件、图像处理程序、各类信息管理系统等。应用软件因其应用领域的不同而丰富多彩。 计算机软件的发展 软件的发展大致经历了三个阶段： 第一阶段（20世纪40年代到50年代中）。发展初期。在这个阶段，软件开发采用低级语言，效率低下，应用领域基本局限于科学和工程的数值计算。人们不重视软件文档的编制，注重考虑代码的编写。 第二阶段（20世纪50年代中期到60年代后期）。相继诞生了大量的高级语言，程序开发的效率显著提高，并产生了成熟的操作系统和数据库管理系统。在后期，由于软件规模不断扩大，复杂度大幅提高，产生了“软件危机”，也出现了有针对性地进行软件开发方法的理论研究和实践。 第三阶段（20世纪70年代至今）。软件应用领域和规模持续扩大，大型软件的开发成为一项工程性的任务，由此产生了“软件工程”并得到长足发展。同时软件开发技术继续发展，并逐步转向智能化、自动化、集成化、并行化和开发化。 2.操作系统 操作系统（Operating System，简称OS）是给计算机系统中最重要的系统软件，它的主要功能是负责管理计算机系统中的硬件资源和软件资源，提高资源利用率，同时为计算机用户提供各种强有力的使用功能和方便的服务界面。只有在操作系统的支持下，计算机系统才能正常运行，如果操作系统遭到破坏，计算机系统就无法正常工作。 操作系统的功能 操作系统通过内部命令和外部命令提供5中主要功能：任务管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。 任务管理 操作系统提供的任务管理有三种不同的方式：进程管理、分时和并行处理。 （1）进程管理 进程是CPU调度和资源分配的基本单位，它可以反映程序的一次执行过程。进程管理主要是对处理机资源进行管理。由于CPU是计算机系统中最宝贵的资源，为了提高CPU的利用率，一般采用多进程技术。操作系统的进程管理就是按照一定的调度策略，协调多道程序之间的关系，解决CPU资源的分配和回收等问题，以使CPU资源得到最充分的利用。 （2）分时 在较大的计算机系统中，如有多个用户同时执行存取操作，操作系统就会采用分时的策略进行处理。分时的基本思想是把CPU时间划分为多个“时间片”，轮流为多个用户服务。如果一个程序在一个时间片内没有完成，它将挂起，到下一次轮到时间片时继续处理。由于CPU速度很快，用户并不会感觉到与他人分享CPU，好像个人独占CPU一样。 （3）并行处理 在某些多处理器系统中，操作系统可以把没有关联的多个任务分配给多个处理器同时运行，以提高处理效率。显然，实现并行处理需要操作系统合理的分析和调度。 存储管理 存储管理的基本任务是为程序运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率。 尽管内存容量不断增加，但是受到价格、CPU寻址能力等因素的制约，内存的容量终究是有限的。尤其是多个程序共享内存时，就需合理分配它们的内存空间，既要互不干扰，又要实现必要的共享。内存不够时