计算机软件基础

第一章概论

1.1 计算机软件的定义

1．计算机系统由硬件和软件组成。

2．硬件含有中央处理器(CPU)、存储器、输入设备、输出设备。

3．软件的含义就是文档加程序，即软件不仅仅是程序还包括开发、试用、维护这些程序所需的文档。

4．计算机软件就是指计算机程序、实现此程序功能所采用的方法、规则以及与其相关联的文档和在机器上运行它所需的数据。

5．汇编程序

各种高级语言

各种语言的解释或者编译程序

计算机软件各种标准程序库

资源操作系统

数据库系统软件

计算机网络软件

各种应用软件

1.2 程序设计语言

6．机器指令又称机器语言是二进制代码编写，为了编写方便，一般用16进制的数来表示，在输入到计算机时还是要转换成二进制代码才能被CPU接受。

7．汇编语言：用指令助记符组成的语句。

用汇编语句组成的汇编语句序列是汇编语言程序，又称为汇编语言源程序。

8．汇编程序：将用汇编语言编写的源程序翻译成由机器语言组成的目标语言的机器语言程序。

9．目标程序：把源程序翻译成计算机能够理解的由机器语言组成的程序。

10．汇编过程

由指令助记符组成由机器语言书写由机器语言组成

11．汇编语言编写的程序比机器语言好读、好写、好改，但汇编语言仍依赖于机器的，被称为面向机器的语言，它的优点是程序员可结合机器特点编写出语句少、质量高、执行速度快的程序；缺点是由于助记符不同于日常生活中使用的自然语言，一条指令仅代表CPU的一个动作。

12．用高级语言编制出来的程序也称为源程序。

13．语言处理程序可分为两大类：解释程序和编译程序。

解释程序接受输入的程序，然后直接执行源程序，在执行过程中没译完一句就执行一句。编译程序在接受所输入的源程序后，把全部源程序翻译成机器目标程序，在运行时只把目标程序装入内存中运行。

14．高级语言大大提高了程序设计的工作效率。现在只有当机器运行时间和存储空间受到严格限制，或者要直接和硬件细节发生关系，或是用高级语言无法实现某种功能是，才采用汇编语言。

1.3操作系统

15．计算机的操作系统经过了：①手工操作阶段

②成批处理系统阶段

③执行程序系统阶段

④多道程序系统

⑤分时系统阶段

16．手工操作系统

用于早起的计算机存储容量小、运算速度慢，主要用于科学计算。此时没有操作系统，用户通过控制台来操作机器。特点是计算机的全部资源归一个用户的一个程序独占，操作过程必须由人工干预，CPU大部分时间属于等待状态，利用极不充分。

17．成批处理系统阶段

优点：减少了人工干预，实现了作业之间转接的自动化，比较好的发挥了计算机的效率。缺点：由于处理机和输入输出设备是串行工作，大部分事件被消耗在输入输出上，处理机大部分时间仍处于等待状态，处理机与输入输出设备之间速度不匹配。

18．执行系统阶段

执行系统根据需要将存放在外存中的语言处理程序、装配程序、库程序、输入输出操作程序调入内存执行，实现了主机和外设之间的并行操作，为解决主机与外设之间速度不匹配的矛盾创造条件。执行系统是随着并行操作技术的成功以及硬件通道、中断等技术而出现。

19．通道是独立于CPU 的专用处理器，用来管理输入输出工作，代替CPU对输入输出操作进行控制，实现了输入输出操作与CPU的并行工作。

20．中断是指当接收到外围设备或通道发出的中断要求时，主机暂时停止当前的工作，转去处理外设提出的要求。

21．计算机的工作顺序，先将数据输入后才能计算，计算出结果后才能打印等，计算机并不能完全消除主机对外设传输的等待。

22．多道程序系统

显著的提高了计算机资源（CPU资源）的利用率。

在多道系统中，需要调度算法解决CPU分配给哪一道程序使用的问题；

程序存储程序解决多道程序在内存中的定位、分配以及避免遭到破坏；

设备管理程序负责外部设备的分配、释放以及信息的交换；

文件系统来管理以文件形式存放在外存中的程序和数据。

23．分时系统阶段

分时系统适用于频繁交互的作业，分时系统是采用划分时间片的方法轮流接受和处理各个用户从终端输入的命令，即按某个轮换次序在用户之间分配允许使用CPU的时间。

24．多道程序系统和分时系统是操作系统成熟的标志。

25．操作系统是控制计算机硬件软件资源、合理地组织计算工作流程以及方便用户的程序的集合。

26．DOS 操作系统单用户单任务

Windows 单用户多任务

Unix 多用户多任务

1.4应用软件

27．

系统软件

计算机软件分为

应用软件

28．硬件是计算机的最底层，硬件的上层是系统软件，属于系统软件的有操作系统、编译程序等，其中最主要的是操作系统。系统软件管理着计算机系统的各个部分，使它们能高效工作，同时为上层提供服务。应用软件是系统软件的上次，帮助计算机用户完成特定领域的工作。系统软件服务于应用软件，与硬件的交互多、数据结构复杂，可供多个用户使用。

事物处理软件：以批处理方式进行数据处理（传统特征）

29．（例如：计费软件）

属于计算机传统工程与科学计算软件：注重数值计算，大量使用各种数值算法

应用的三大领域（例如：CAD和系统仿真软件）

实时应用软件：主要用于监督控制，要求计算机在规定的时限内对

外部的信号和事件作出响应。

30．外部数据收集

实时软件的组成数据分析运算

通常分为控制信号的输出

协调各部分工作的监督程序

31．新的应用领域：⑴嵌入式应用软件

⑵微型机工具软件

⑶人工智能软件

复习题：

1．怎样的计算机被称为裸机？什么是虚拟计算机？

没有装入任何软件的计算机是裸机。

虚拟计算机指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的，运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。（以硬件为物质基础，扩充了的计算机系统。）

2．计算机软件资源的作用如何？在你使用的计算机上有哪些软件资源?

各种高级语言编写的程序可以在只能执行机器指令的裸机上运行，多道程序可以在同一计算机内交替运行而不造成混乱，多个用户可以通过各自的终端使用同一台计算机，多台计算机可以在同一网络中建立通信。用户所使用的是在实际计算机的基础上极大的满足用户需要的虚拟计算机。

3．汇编语言和高级语言有什么不同？

汇编语言编写的程序比机器语言好读、好写、好改，但汇编语言仍依赖于机器的，被称为面向机器的语言，它的优点是程序员可结合机器特点编写出语句少、质量高、执行速度快的程序；缺点是由于助记符不同于日常生活中使用的自然语言，一条指令仅代表CPU 的一个动作。

高级语言是一种人工设计的语言，它对具体的算法进行描述，所以又称为算法语言，相对独立于机器。用它编写的程序通用性强，可以在很多计算机上执行。

4．我们知道计算机只能执行机器指令，为什么它能运行用汇编语言和高级语言编写的程序？

用汇编程序将用汇编语言编写的源程序翻译成用机器语言组成的目标程序。

用解释程序或者编译程序（语言处理程序）把由高级语言编写的源程序翻译成计算机能够理解的用机器语言组成的目标程序。

5. 计算机软件的定义是什么？

计算机软件就是指计算机程序、实现此程序功能所采用的方法、规则以及与其相关联的文档和在机器上运行它所需的数据。

6．操作系统的作用是什么？

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、合理有效地组织计算机系统的工作，为用户提供一个使用方便可扩展的工作环境，从而起到连接计算机和用户的接口作用

7.计算机的操作在发展过程中经历过哪些阶段?简述其特点。

计算机的操作系统经过了：

①手工操作阶段：特点是计算机的全部资源归一个用户的一个程序独占，操作过程必须由人工干预，CPU大部分时间属于等待状态，利用极不充分。

②成批处理系统阶段：优点：减少了人工干预，实现了作业之间转接的自动化，比较好的