第4章 计算机软件基础

（1）机器语言
机器语言就是计算机指令系统。
优点： 用机器语言编写的程序计算机硬件可以直接识别，
执行速度快。
缺点： 机器语言程序全部用二进制代码编制，程序编写
的难度大，难以理解、修改和维护。而且由于不同类 型的计算机指令系统不同，用机器语言编写的程序可 移值性也较差，目前已经不再使用机器语言编制程序 了。
下面以C语言为例介绍一下四种成分里最重要的 控制成分的三种控制结构：
顺序结构 条件选择结构 重复结构
① 顺序结构
顺序结构是三种控制结构中最
简单的一种，即语句按照书写
的顺序来依次执行。图3-3为
顺序结构的流程图，表示先执
a
行语句a，再执行语句b。
b
② 条件选择结构
条件选择结构由一个条件（c） 和两个供选择的语句（或语句 序列）a和b组成。在执行中， 先计算条件表达式c的值，如 果c的值为真，则执行语句a， 否则执行b，如图3-4所示。C 语言中用if语句实现条件选择 功能。
UNIX操作系统是美国Bell实验室开发的一种通用 多用户交互式分时操作系统。著名的TCP/IP网络 协议就是在UNIX系统上开发成功的。因此，UNIX 系统已成为很多服务器选用的一种网络操作系统。
Linux是一种自由软件，其源代码向世上公开， 很多软件开发者安装Linux操作系统进行开发工 作。
当前窗口所对应的任务称为前台任务，其他窗口 对应的任务称为后台任务。
2019年9月5日4时37分
Windows操作系统采用并发多任务方式支持系统 中多个任务的执行。
并发多任务，是指不管是前台任务还是后台任务， 它们都能分配到CPU的使用权，因而可以同时运 行。
注意：CPU轮流执行多个应用程序，即同一时刻 只有一个任务正在被CPU执行。
（3）免费软件
免费软件是软件开发商为了推介其主力软件的产品， 扩大影响，免费向用户发放的软件产品，还有一些是 自由软件者开发的免费产品。
免费软件一般都有广告，例如腾讯QQ等。
（4）自由软件
自由软件，也就是开放源代码软件（开源软件）。自 由软件通过GNU通用公共许可证（GPL）保证自由软件 对所有用户是自由的。GPL允许用户共享自由软件， 允许自由拷贝、修改其源代码，允许销售和自由传播， 但是对软件的修改必须公开其源代码，让其他用户继 续拷贝和修改。自由软件对软件业的发展产生了很大 的影响，也出现了一大批的精品软件。
程序是软件的主体； 数据是程序运行过程中处理的对象和一些参数； 文档是指和程序相关的说明书、流程图、用户手册等。
简单来讲可以认为：软件＝程序＋数据＋文档。 单独的数据和文档一般不认为是软件。
3.1.2 计算机软件的分类
1. 从软件应用的角度划分 2. 从软件权益处置方式划分
1. 从软件应用的角度划分
3.2.2 操作系统的功能
1．进程管理 2．存储管理 3．设备管理 4．文件管理
1．进程管理
进程管理又称处理器管理，实质上是对处理器执 行“时间”的管理，即如何将CPU真正合理地分 配给每个任务。
多任务处理：为了提高CPU的利用率，操作系统 一般都支持若干个程序同时运行。
当多个任务同时在计算机运行时，通常一个任务 对应着屏幕上的一个窗口，将用户当前工作的窗 口称当前窗口（或活动窗口）。
汇编程序是一种翻译程序，其功能是将汇编语言编写的程序翻 译成机器语言程序。
编译程序也是一种翻译程序，其功能是将高级语言编写的程序 翻译成汇编语言（或机器语言）程序。
解释程序将用高级语言编写的程序作为输入，按源程序中语句 的执行顺序，边解释边执行，这样的翻译程序称为解释程序。
由于汇编语言的指令与机器语言指令大体上保持 一一对应关系，因而汇编程序较为简单。而用高 级语言编写的程序在计算机上执行需要经过以下 几个过程。
源代码
编译
目标 代码
连接
可执行 代码
装入
执行
结果
3.3.3常用高级程序设计语言
1.面向过程的程序设计语言
传统的高级程序设计语言几乎都是面向过程的程序设 计语言，在程序设计中需要将任务的每个步骤逐一编 写出来，对问题的描述接近于对问题求解过程，易于 掌握和书写。
计算机中经常用到的这类高级语言有BASIC、C、FORT RAN、PASCAL等。
2019年9月5日
3.1.1 计算机软件的基本概念
一个完整的计算机系统必须包括硬件和软件两部 分。
冯·诺依曼的“存储程序控制”原理
计算机先将程序和数据存放在存储器，然后按照程序 中指令的要求对数据进行运算处理。
程序就是为了完成某个任务设计开发出来的让计 算机去执行的一组指令和代码。
计算机软件是指设计成熟、功能完善、具有一定 使用价值的程序以及相关的数据和文档。
执行过程中，存储管理程序根据CPU的要求将需 要的页面调入内存，并将暂时不要使用的页面调 出保存到虚拟内存中，这样用户就像用了一个比 实际内存容量大得多的虚拟存储器。
在Windows操作系统中，虚拟存储器是由计算机 中的物理内存和硬盘上的虚拟内存组成。
3.设备管理
设备管理是指对计算机系统中所有输入/输出设 备的管理。设备管理不仅涵盖了进行实际I/O操 作的设备，还涵盖了诸如设备控制器、通道等输 入输出支持设备。
例如LINUX操作系统、TCP/IP协议。
3.2 操作系统
2019年9月5日
3.2.1 操作系统的基本概念
1.什么是操作系统
操作系统（Operating System，OS）是计算机中最重 要的系统软件，它管理计算机系统的全部软硬件资源， 控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供 支持，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用， 为用户提供方便、有效、友善的服务界面。
（2）汇编语言
为了便于理解与记忆，人们采用助记符来代替机器指 令的操作码和操作数，使指令使用符号而不再使用二 进制来表示。
汇编语言不能被计算机直接执行。
（3）高级语言
机器语言与汇编语言都是面向机器的语言，一般称为 低级语言。它们对机器的依赖性很大，可移植性差， 也难以记忆和使用，于是人们又发明了一种接近自然 语言的高级语言。
4.文件管理
文件管理又称为信息管理。将逻辑上有完整意义 的信息资源（程序和数据）以文件的形式存放在 外存储器（磁盘等）上，并赋予一个名字，称为 文件。
3.2.3 常见操作系统介绍
目前，计算机上常见的操作系统主要有Windows 操作系统、Linux和UNIX系统。
1. Windows操作系统
AX等。 媒体播放软件。如暴风影音等。 网络通信软件。如QQ、Foxmail、MSN、Outlook Express等。 演示软件。例如，PowerPoint等。
② 定制应用软件
定制应用软件是按照不同领域用户的特定应用要求而专门设 计开发的软件。例如，财务管理软件等。
2. 从软件权益处置方式划分
结束重复语句。
退出
3.3.2程序设计语言处理系统
除了机器语言之外，其余语言编写的程序都不能直接在 计算机上执行，需要对它们进行适当的转换。
语言处理系统是为用户设计的编程服务软件，其作用是 将程序语言源程序翻译成计算机能识别的目标程序。它 一般是由汇编程序、编译程序、解释程序和相应的操作 程序等组成。
高级语言使用接近自然语言的符号编写程序，容易理 解和维护，是现在编程的主要语言。
高级语言编写的程序都不能被计算机直接执行。
3.高级语言的成分与结构
高级语言有四种基本成分：
数据成分: 用来描述程序所涉及的数据； 运算成分: 用来描述运算； 控制成分: 用来表达程序的控制结构； 传输成分：用来表达数据的传输。
3.3 计算机语言
2019年9月5日
3.3.1 计算机语言概述
1.什么是计算机语言
能够表达人类的思想，同时，还能被计算机所识别、 接受的“语言”叫做计算机语言。
计算机语言是人与计算机之间传递信息的媒介。
2.计算机语言的分类
计算机语言按其发展及其级别，可分为机器语言、 汇编语言和高级语言三类。
2.操作系统的作用
为计算机中运行的程序管理和分配各种软硬件资 源。
为用户提供友善的人机接口 操作系统向用户提供了一种图形用户界面（GU
I），方便用户操作计算机。 为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台。
3.操作系统的启动
一般操作系统都是安装在计算机的硬盘上的，当 我们按下电源开关时，系统首先要做的就是进行 加电自检（Power On Self Test，POST）,POST 的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在 和能否正常工作，如内存和显卡等。若检测无异 常情况，系统将继续执行自举程序，其主要任务 是从硬盘读出引导程序并装入到内存，然后将控 制权交给引导程序，由引导程序继续装入操作系 统。操作系统装入成功后，整个计算机就处于操 作系统的控制之下，用户就可以正常地使用计算 机了。
（1）系统软件
系统软件一般是控制和调度计算机的运行，管理计算 机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类 软件。 操作系统（如WindoБайду номын сангаасs XP、LINUX、UNIX等） 基本输入/输出系统（BIOS） 语言处理系统（如各种高级语言的解释程序、编译 程序等） 数据库管理系统（如SQL SERVER、ORACLE等） 常用的实用程序（如磁盘碎片整理程序等）
（2）应用软件 应用软件是为解决某个领域的需求或一些具体的应
用问题而设计开发的软件。
① 通用应用软件
通用应用软件常有以下几种： 文字处理软件。如Word、WPS、Frontpage、Adobe Acrobat
等。 电子表格处理软件。如Excel等。 图形图像处理软件。如Photoshop、Flash、AutoCAD、3DS M
真假 c
a
b
③ 重复结构
重复结构由一个条件（c）和一个
（或一组）语句（a）组成。在C语 言中，用while语句和for语句来实 现重复结构，最基本的重复结构是w
假 c
hile语句。while语句的一般形式为： 真 while（c） a;
只要条件（c）的值为真，就会重复
b
执行a；直到条件（c）的值为假时，
（1）Windows 9x
Windows 95 Windows 98 Windows 98 SE（Windows 98第2版）与Windows Me
（Windows千禧版）
（2）Windows NT与Windows 2000 （3）Windows XP
2. UNIX和Linux操作系统
商业软件占软件的大多数。
（2）共享软件
共享软件是让用户先免费试用一段时间，在试用期间， 软件有使用次数、时间或功能上的限制，用户可以通 过注册来接触限制，也就是以“先使用后付费”的方 式销售的享有版权的软件。一旦过了试用期，用户就 必须付费注册，否则无法继续使用。
互联网上的许多软件都是共享软件。例如，某些杀毒 软件。
计算机软件根据软件权益如何处置进 行分类，可分为
商业软件 共享软件 免费软件 自由软件
（1）商业软件
是指用户必须付费才能使用的软件，但用户只是买到 了软件的使用权，而不能获得软件的版权。另外，用 户如果购买了一份软件，只能在一台机器上安装使用 该软件，如果要将软件复制到多台计算机上使用，还 必须购买软件许可证。
2．存储管理
存储管理实质是对存储空间的管理，主要管理内 存资源。
在运行、处理大量程序时，内存空间往往不够用， 现在操作系统一般都采用虚拟存储技术（虚拟内 存）进行存储管理。
虚拟存储技术
将硬盘的一部分空间划分出来作为虚拟内存，和 计算机的实际物理内存组成一个整体。
将程序（及其数据）划分成一个个页面，当前要 执行的部分页面装入内存，其余部分放在虚拟内 存里。
大学计算机应用基础
主讲：刘琴琴 系部：软件工程系
电子科技大学出版社
2019年9月5日
第3章 计算机软件基础
2019年9月5日
学习目标
掌握计算机软件的基本概念 熟悉操作系统的基本概念 熟悉计算机语言的相关知识 了解计算机信息系统的相关知识 掌握常用SQL语句的使用
3.1 计算机软件概述