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第三章 计算机软件 学习目标与要求 1.了解什么是计算机软件和计算机软件技术 2.了解操作系统的作用、功能、常用操作系统和实用程序的种类 3.描述计算机语言程序及它们的执行过程 4.了解计算机软件基础理论所包含的内容、算法和数据结构的概念 计算机软件的内容 从软件分支学科的内涵来讲，计算机软件所包含的内容可概括为： 软件基础理论和算法 构造计算机软件的方法学 各种软件开发技术以及与此相关的开发工具 3.1.1 什么是计算机软件 一个完整的计算机系统有两个 基本组成部分：硬件和软件 计算机硬件：组成计算机各种物 理设备的总称 计算机软件（Computer Software）：包含与数据处理系统操作有关的程序、规程、规则以及相关文档的智力创作。（ISO的定义） 什么是计算机软件 软件的三层含义（从科学概念上讲）： 个体含义，即上面所说的计算机系统中的程序、规程、规则及其文档 整体含义，指在特定计算机系统中所有个体含义下的软件的总体 学科含义，即指软件在研究、开发、维护以及使用中所涉及的理论、方法、技术所构成的学科，在这一意义上称为软件学 3.1.2 计算机软件的特性 不可见性：软件是原理、规则、方法。二进位编码形式表示，依附于载体。 适用性：适用于一类应用问题的需要。 依附性：软件的运行需要一定的环境。 复杂性：多方面的要求，包括功能、环境、操作、安装维护升级卸载等等。 无磨损性：使用时候无损耗。 易复制性：软件的盗版。 不断演变性：软件的升级。 有限责任：软件的正确性无法确保 脆弱性：安全的威胁。 3.1.3 软件的分类 从应用的角度出发，将软件分为： 系统软件 应用软件 1、系统软件和应用软件 （1）系统软件：给其他程序提供服务的程序集合（如各种操作系统、编译程序） 系统软件的主要特征： 与具体的应用领域无关，而与计算机硬件系统有很强的交互性，要对硬件共享资源进行调度管理。 系统软件中的数据结构复杂，外部接口多样化，用户能够对它反复使用。 （2）应用软件 应用软件：针对多种应用需求出现的用于解决各种不同具体应用问题的专门软件。 按照应用软件的开发方式和适用范围，应用软件可再分为： 通用应用软件 定制应用软件 主要通用应用软件类别和功能 定制软件 按照不同领域用户的特定应用要求专门设计开发的软件。如超市的销售管理和市场预测系统、大学教务管理系统、门诊挂号系统等等。价格较高 特点： 替代现实世界已有的工具 扩展了人们的能力 2、商品软件、共享软件和自由软件 按照软件权益分类： 商品软件：用户需要付费。版权保护和软件许可证保护。 共享软件：买前免费试用，是一种营销策略。 自由软件：创始人理查德.斯塔尔曼 原则是：用户可共享自由软件，允许随意拷贝、修改其源代码，允许销售和自由传播。但对软件的源代码的任何修改都必须向所有用户公开，必须允许此后的用户享有进一步拷贝和修改的自由。 如TCP/IP协议，Linux操作系统等 操作系统（Operating System，简称OS）：用于控制、管理、调配计算机的所有资源。是给计算机配置的一种必不可少的系统软件。 1、操作系统的作用 管理系统中的各种资源 为用户提供各种服务界面 用户界面：也称用户接口或人机界面，是计算机系统实现用户与计算机通信的软、硬件部分的总称。 图形用户界面（GUI）：采用窗口、图标、菜单及指点设备技术和多窗口系统等软件，并以直接操纵为主要使用方法，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机。 为应用程序的开发和运行提供了一个高效率的平台 2、操作系统的启动 计算机的ROM中固化了一小部分操作系统指令（基本I/O系统，又称BIOS），计算机加电后，自动执行BIOS的自检程序，测试计算机中各部件的工作状态，如正常 CPU将继续执行BIOS中的自举程序，从硬盘中读出引导程序，装入内存，将控制权交给引导程序，由引导程序装入操作系统，这个过程称作为“自举”或“引导”。 3.2.2 操作系统的功能 操作系统通过内部命令和外部命令提供五种主要功能： 任务管理 存储管理 文件管理 设备管理 作业管理 除此之外，操作系统一般还具有中断处理、错误处理等功能。操作系统的各个功能之间并不是完全独立的，它们之间存在着相互依赖的关系。 1、任务管理 为了提高CPU的利用效率，操作系统一般都支持若干个程序同时运行——多任务处理。 任务——装入内存并启动执行的一个应用程序。 eg：windows任务管理器 多任务管理思想 活动窗口：当前接受用户输入信息的窗口 前台任务、后台任务 采用的方法：分时——将CPU时间划分成许多小片（“时间片”），轮流去为多个用户程序服务。如果在时间片结束时该用户程序尚未完成，它就被中断，等待下一轮再处理，同时让另一个用