计算机软件系统

实时系统
实时操作系统能够及时响应随机发生的外 部事件，并在规定的时间范围内完成事件的处 理。实时系统广泛运用于军事指挥、武器系统、 电力系统、证券系统等。 实时系统分为两类，一类是实时控制系统， 主要用于自动控制系统，比如军事、制造、电 力等。另一类是实时信息处理系统，主要用于 情报检索、证券交易等领域。
高级语言
为了进一步提高效率，人们设计了接近自然语言的程 序设计语言，这就是高级语言，因为它可以描述具体的算 法，又称算法语言。 用高级语言编写代码接近于解决问题的表示方法，具 有通用性，一定程度上与机器无关。由此可见，高级语言 易学、易用、易维护，对软件开发的效率和普及都起到了 重要的作用。 高级语言尽管接近于自然语言，但相互之间仍有较大 差距，每种语言都有极为严格的语法规范，对采用的符号、 语句格式等都有专门的规定。 常 见 的 高 级 语 言 有 C、BASIC、Pascal、C++、C#、 Java等。还有一类语言，本质上仍然是高级语言，但在语句 格式等方面的限制比较少，显得更加“智能化”如SQL （结构化查询语言）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。
语言处理程序
除了机器语言之外，任何其它语言编写的程序都 不能直接在计算机上执行，需要先对它们进行适当的 变换，而这个任务就是由语言处理程序承担。 语言处理程序通常都包含一个翻译程序，它把一 种语言的程序翻译成等价的另一种语言的程序。被翻 译的语言和程序称为源语言和源程序，翻译生成的语 言和程序则称为目标语言和目标程序。按照不同的翻 译处理方法，翻译程序分为以下三类： （1）汇编程序：从汇编语言到机器语言的翻译程序。 （2）解释程序：将源程序中的语句逐条翻译，并立 即执行这条语句的翻译程序。 （3）编译程序：从高级语言到机器语言的翻译程序。
LINUX操作系统
LINUX 是 由 芬 兰 赫 尔 辛 基 大 学 的 一 个 大 学 生 Linus B. Torvolds在1991年首次编写的，Linux是一个免费的操作系统， 用户可以免费获得其源代码，并能够随意修改。LINUX是一种 类Unix系统，具有许多Unix系统的功能和特点。 Linux凭借出色的性能和完全免费的特性，受到越来越多 用户的关注，在短时间内异军突起，对Windows构成了强有力 的威胁，并被寄予突破Windows垄断地位的厚望。 但是，微软的Windows系统仍然占据个人电脑的主导地位， 绝大多数的软件公司都支持Windows。这使得Windows平台的 应用软件应有尽有。相对而言，Linux最大的缺憾在于应用ห้องสมุดไป่ตู้ 件 的 不 足 ， 同 时 硬 件 厂 商 对 Linux 的 支 持 也 稍 稍 落 后 于 Windows。但随着Linux的发展，越来越多的软件厂商会支持 Linux，它应用的范围也会越来越广。
3.程序设计语言及其处理程序
程序设计语言分类 程序设计语言按其级别可以分为 机器语言、汇编语言和高级语言 三大类 。
机器语言
机器语言采用二进制代码形式，是计算机 唯一可以直接识别、直接运行的语言。机器语 言依赖于计算机的指令系统，因此不同型号的 计算机，其机器语言是不同的，存在互不兼容 的问题。 机器语言的执行效率高，但是不易记忆和 理解，编写的程序难以修改和维护，所以很少 有直接用机器语言编写程序。
§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。
分时系统
分时系统一般连接多个终端，用户通过相应的终 端使用计算机。它为每个用户提供适当大小的时间片， 采用轮转的方法为用户服务。若能保证足够快的响应 时间并提供交互会话功能，则每个用户都感觉到好像 独占1台计算机一样。在分时系统中必须注意响应时 间的改善。减少用户数目和减少时间片的大小无疑会 改善响应时间，但这会损害系统的性能。所以往往采 用多种技术减少内外存之间的对换信息量，从而使 CPU有更多的时间去处理终端用户作业，缩短响应时 间。
汇编语言
为了提高编程效率，人们设计了汇 编语言。汇编语言用助记符来代替机器 语言的操作数、操作码，比如ADD表示 加法。相对机器语言，汇编语言更加直 观，容易记忆。但是汇编语言和机器语 言存在对应关系，所以仍然依赖于计算 机的指令系统，兼容性问题依然存在。 同时汇编程序代码的结构不清晰，仍然 较难理解。
（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，还要实现内存的扩充。操作系统就是通过存储 管理来完成内存分配、内存保护、内存回收、地址映 射和内存扩充等功能。
文件管理
计算机中的信息多以文件的形式存 放在外存储器中，需要时才载入内存。 文件管理的任务就是有效支持文件的存 储、检索、修改等操作，解决文件的共 享、保密和保护功能，使用户能够安全、 方便地访问他所需要的文件。
设备管理
设备管理是指计算机系统中除了 CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。 从内部看，设备管理就是按照一定的算 法、策略，分配、管理I/O设备，以保证 设备高效地、有条不紊地工作。从外部 看，设备管理要提供良好的操作界面， 使用户在不涉及设备物理特性的前提下 方便、灵活地使用这些设备。
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。
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。
作业管理
作业是指用户在一次计算或一个事 务处理中，要求计算机系统所做全部工 作的集合，即计算机完成的某项任务。 作业管理包括作业调度和作业控制，目 的就是为用户使用系统提供良好的环境， 让用户有效组织作业的工作流程。
操作系统的类型
多道批处理系统 在多道批处理系统控制下，用户作业逐 批地进入、处理、离开系统。作业与作业之间 的过渡不需要用户的干预。多道即在主存内同 时有几道相互独立的作业在单CPU情况下交替 地运行或在多CPU情况下并行运行。批处理系 统的优点在于提高了系统资源的利用率和作业 的吞吐量，缺点是无交互性。这类操作系统主 要装配在用于科学计算的大型计算机上。
UNIX操作系统
UNIX操作系统是贝尔实验室于六十年代末用C语 言研制开发的，是一个多用户多任务的分时系统。经 过几十年的发展，已经成为国际上目前使用最广泛、 影响最大的操作系统之一。从大型机、小型机到工作 站甚至微机都可以看到它的身影，很多操作系统都是 它 的 变 体 ， 比 如 惠 普 公 司 的 HP-UX、SUN 公 司 的 Solaris、IBM公司的AIX等，也包括著名的LINUX。 UNIX具有结构紧凑、功能强、效率高、使用方 便和可移植性好等优点，尤其在网络功能方面， UNIX表现稳定，网络性能好，负载吞吐力大，易于 实现高级网络功能配置，是Internet中服务器的首选操 作系统。相对Windows 2000，UNIX的用户界面略有 不足，操作设置不便。
常见的操作系统
Windows操作系统 操作系统 UNIX操作系统 操作系统 LINUX操作系统 操作系统
Windows操作系统
Windows系列操作系统由美国微软公司开发，是目前应用 最广泛的操作系统。它的特点是： 1、界面图形化：使计算机操作生动有趣，所见即所得。 2、多任务：允许多个应用程序同时运行。 3、良好的网络支持：内置TCP/IP协议，轻松上网，同时对局 域网支持良好。 4、多媒体功能：提供了出色的多媒体功能支持。 5、可以支持几乎所有常用硬件，即插即用的技术简化了硬件 安装。 6、众多应用程序支持：有大量程序员基于Windows系统进行 软件开发，这些软件的应用领域广泛，几乎涉及所有的行业。 但是Windows也存在大量不足，Windows体积庞大，是一 个非常脆弱的系统，自身的修复能力比较弱，更主要的是 Windows系统漏洞百出，这些漏洞为病毒和黑客对系统的非法 入侵和攻击创造了机会。
网络操作系统
计算机网络中的各台计算机配置各 自的操作系统，而网络操作系统则把它 们有机地联系起来，用统一的方法管理 整个网络中的共享资源。因此，网络操 作系统除了具备存储管理、处理机管理、 设备管理、信息管理和作业管理外，还 具有高效可靠的网络通信能力和多种网 络服务能力。网络用户只有通过网络操 作系统才能享受网络所提供的各种服务。