计算机导论教材课件ch03
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
这些事情：
完全可以用程序来做。因为计算机不仅可以为用户计算，还 可以为计算。
不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的程序来做。
系统软件
这类软件不需要用户的干预，就能处理技术上很复杂的
、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。
这类软件包括：
操作系统（Operating system，OS） 程序设计语言（Programing design language） 语言处理程序（Language translators）
当相互合作的进程处于不同的系统中时，常采用间 接通讯方式，即由源进程利用发送命令将消息送入一个 存放消息的中间实体中，以后由目标进程利用接收命令 从中间实体中取走消息。该中间实体通常称为邮箱，相 应的通信系统称为电子邮件系统。 ④调度 等待在后备队列上的每个作业，通常要经过调度（ 包括作业调度和进程调度两步），才能执行。作业调度 的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择若干 个作业，为它们分配必要的资源（首先是分配内存）。
以后要修改这个程序的人可能不是写程序的人，他们需要理 解这个程序的设计思想和程序的演变过程；
这个程序可能只是一个大系统的一部分，承担其他任务的人 需要知道怎样才能在系统中利用这个程序。
因此，还需要与程序有关的其他信息，这些信息要以人们能够理
解的方式加以表现：文档（Documents）。
软件：程序和与之相关的所有文档。
操作系统的概念
只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资源才 能被分配给用户所使用。也只有在操作系统的支撑下 ，其他系统软件如各类编译系统、程序库、运行支持 环境才得以取得运行条件。没有操作系统，任何应用 软件都无法运行。 可见，操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软 件资源的总指挥部。操作系统的性能高低，决定了整 体计算机的潜在硬件性能能否发挥出来。操作系统本 身的安全可靠程度，决定了整个计算机系统的安全性 和可靠性。操作系统正是软件技术含量最大、附加值 最高的部分，是软件技术的核心，是软件的基础运行 平台。
操作系统的功能
存储器管理 处理器管理（进程管理） 文件管理 设备管理 作业管理
一、处理机管理功能
处理器管理的主要任务是对处理器进行分配，并对 其运行进行有效的控制和管理。在多道程序环境下，处 理机的分配和运行都是以进程为基本单位，因而对处理 机的管理可归结为对进程的管理。它包括以下几方面： ⑴进程控制 在多道程序环境下，要使作业运行，必须先为它创 建一个或几个进程，并为之分配必要的资源。进程运行 结束时，要立即撤销该进程，以便及时回收该进程所占 用的各类资源。进程控制的主要任务便是为作业创建进 程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的 状态转换。
在将它们调入内存后，便为它们建立进程， 使之成为可能获得处理机的就绪进程；并将它们 按一定算法插入就绪队列。而进程调度的任务则 是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一 新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现 场，使进程投入运行。 在进行作业调度和进程调度时，都必须遵 循某种调度算法。
二、存储器管理功能
操作系统在实现内存分配时，可采取以下两种 方式： ①静态分配方式。每个作业的内存空间是在作业 装入时确定的；在作业装入后的整个运行期间，不 允许再申请新的内存空间，也不允许作业在内存中 “移动”。 ②动态分配。每个作业所要求的基本内存空间也 是在装入时确定的；但允许作业在运行过程中继续 申请新的附加空间，以适应程序和数据的动态增长 ，也允许作业在内存中“移动”。
操作系统的概念
其中， “有效”主要指操作系统在管理资源方面要考虑到 系统运行效率和资源的利用率，要尽可能的提高处理器 的利用率，让它尽可能少的空转，其他的资源例如内存 、硬盘则应该在保证访问效能的前提下尽可能的减少浪 费的空间等。 “合理”主要是指操作系统对于不同的用户程序要“ 公平”，以保证系统不发生“死锁”和“饥饿”的现象 。 “方便”主要是指人机界面方面，包括用户使用界面 和程序设计接口两方面的易用性、易学性和易维护性。
Machine language）来写程序。工作效率非常低，而且容易出错
、不容易查错。
随后的思路：先用英文字母和数字按照一定规则来写程序，再由
另一个已经可以执行、具有翻译能力的程序把它翻译成等价的二 进制表示，交给计算机执行。
因此，程序实际上是用特定语言表示的指令的序列。
这样的语言叫做程序设计语言（Programming
数据库管理系统（Data Base Management System，
DBMS）百度文库
设备驱动程序（Device drivers） 系统支撑和服务程序
操作系统的概念
计算机系统是由硬件和软件两部分构成的。操作系 统属于软件中的系统软件，操作系统是紧挨着硬件的第 一层软件，是对硬件功能的首次扩充，其他软件则是建 立在操作系统之上的。通过操作系统对硬件功能进行扩 充，并在操作系统的统—管理和支持下运行各种软件。 因此，操作系统在计算机系统中占据着一个非常重 要的地位，它不仅是硬件与所有其他软件之间的接口， 而且任何数字电子计算机，从微处理器到巨型计算机都 必须在其硬件平台上加载相应的操作系统之后，才能构 成一个可以协调运转的计算机系统。
⑵进程同步 进程是以异步方式运行的，并以人们不可预知的速 度向前推进。为使多个进程能有条不紊地运行，系统中 必须设置进程同步机制。进程同步的主要任务是对诸进 程的运行进行协调。 有两种协调方式： ①进程互斥方式。指诸进程在对临界资源进行访问时 ，应该用互斥方式。 ②进程同步方式。指在相互合作完成共同任务的进程 间，由同步机构对它们的执行次序加以协调。
02:49
应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系
应用软件
Hi，财务系统，键 盘输入的是‘P’， 看着办吧！ Hi，OS ，打印我 送到你那里的工资 报表文件 ！
系统软件
Hi ，OS ，发生了 一个事件：‘P’ 键 被按下了！ Hi，激光打印机， 把我送给你的数据 打印出来 ！
计算机硬件
用户按下 ‘P’ 键 激光打印机 开始打印
例如，有三个相互合作的进程，它们是输入进程、 计算进程和打印进程。输入进程负责将所输入的数据传 送给计算进程；计算进程利用输入数据进行计算，并把 计算结果传送给打印进程，由打印进程把结果打印出来 。进程通信的任务就是用来实现相互合作进程之间的信 息交换。 当相互合作的进程处于同一计算机系统时，通常是 采用直接通信方式。即由源进程利用发送命令直接将消 息挂到目标进程的消息队列上，以后由目标进程利用接 收命令从其消息队列中取出消息。
系统软件
管理和控制计算机的要求
计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括：
内存和外存； 各个部件之间的通信与协调运行。
还有许多与硬件有关的、公共的事情：
接受输入设备（例如键盘）送来的数据； 把数据存储到外存，或者从外存读取所需要的数据； 把数据送给输出设备（例如显示器、打印机等）。
languages）。
汇编语言（Assemble language） 高级语言（High-level programming language）
程序和程序设计语言
对程序进行自动翻译：
高级语言程序
#include <stdio.h> void f(int *j); { *j = 9; };
编译
为了实现进程同步与互斥，系统中必须设置 进程同步机制。最简单的用于实现进程互斥的机 制是为每一种临界资源配置一把锁。当锁打开时 ，进程可以对临界资源进行访问；而关上时，则 禁止进程访问该临界资源。 ③进程通信 在多道程序环境下，可由系统为一个应用程 序建立多个进程。这些进程相互合作去完成一共 同任务，而在这些相互合作的进程之间，往往需 要交换信息。
系统软件和应用软件的概念
系统软件
系统软件是围绕计算机系统本身开发的软件 ，它介于硬件和应用软件之间。其主要功能 是管理、监控和维护计算机软硬件资源，为 应用软件的开发和运行提供环境支持，为用 户提供友好的使用计算机的交互界面。主要 包括：操作系统、程序设计语言、语言处理 程序、数据库管理系统、系统支撑和服务程 序等。
第一节 计算机软件概述
系统软件 软件系统 应用软件
操作系统 语言处理程序 系统支撑和服务程序 数据库管理系统 Microsoft Office WPS Office Adobe Photoshop 等
计算机导论
第3章 计算机软件系统
第三章 计算机软件系统
教学目标
掌握软件的相关概念 了解系统软件和应用软件的基本知识 了解计算机操作系统的基本知识 了解几种常用的操作系统 了解程序设计语言的相关概念 了解软件工程的相关概念
程序和程序设计语言
软件的核心内容是程序，而程序是指令的序列。 起初，程序员用计算机能够直接执行的二进制码 （机器语言，
void main() { printf(’myProgram\n'); i = 1; printf(“ i=”,i); f(i); printf(“ i=“,i); }
编译
汇编
软件
只有程序就可以了吗？通常不是这样，因为：
使用这个程序的人一般不是写程序的人，他们很可能不懂程 序，因此需要有使用说明，甚至需要培训教材；
存储器管理的主要任务是为多道程序的运行提供良 好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率 ，以及能从逻辑上来扩充内存。为此，存储器管理应具 有以下功能：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩 充等。 ⑴内存分配 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间， 使它们“各得其所”，提高存储器的利用率，以减少不 可用的内存空间，允许正在运行的程序申请附加的内存 空间，以适应程序和数据动态增长的需要。
汇编语言程序
MOV DX，OFFSET FILE MOV AL，0 MOV AH，3DH INT 21H JC OPERR MOV HANDLE，AX MOV BX，HANDLE MOV DX，OFFSET BUF MOV CX，512 MOV AH，3FH INT 21H JC READERR CMP AX，0 JE CLOSE MOV BX，AX MOV BUF [ BX ]，’$’ MOV DX，OFFSET BUF MOV AH，9 INT 21H JMP READ
机器语言程序
110110101100010001011000 110000100101101101000101 0101111101100101011100101 110111101100000010011100 101011001110101010111001 010100101010101000101100 0110110111011100101100011 010111001011010110001101 010011111010101010100100 100101110100011100101011 000110010110001100110010 101010101000000111100101 1011111001011000010111111 110010110010111010101010 101000101011111100101001 00101110010
操作系统的概念 据此，我们可给出操作系统的一个定义： 操作系统是计算机系统中的一个系统 软件，是能有效地组织和管理计算机系统 中的硬件和软件资源，合理地组织计算机 工作流程，控制程序的执行，并向用户提 供各种服务功能，使得用户能够灵活、方 便、有效地使用计算机，并使整个计算机 系统能高效地运行的一组程序模块的集合 。
系统软件和应用软件的概念
应用软件
应用软件是为用户解决各类应用问题开发的 程序。应用软件涉及的应用范围广泛，种类 繁多。如今，计算机能够渗透到人们生活的 方方面面，就是各种应用软件得到大量成果 研发的结果。 常见应用软件有办公自动化软件、管理信息 系统、大型科学计算软件包以及各类游戏软 件等。具体的软件有Microsoft Office、WPS Office、PhotoShop、Corel Draw等。
完全可以用程序来做。因为计算机不仅可以为用户计算，还 可以为计算。
不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的程序来做。
系统软件
这类软件不需要用户的干预，就能处理技术上很复杂的
、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。
这类软件包括：
操作系统（Operating system，OS） 程序设计语言（Programing design language） 语言处理程序（Language translators）
当相互合作的进程处于不同的系统中时，常采用间 接通讯方式，即由源进程利用发送命令将消息送入一个 存放消息的中间实体中，以后由目标进程利用接收命令 从中间实体中取走消息。该中间实体通常称为邮箱，相 应的通信系统称为电子邮件系统。 ④调度 等待在后备队列上的每个作业，通常要经过调度（ 包括作业调度和进程调度两步），才能执行。作业调度 的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择若干 个作业，为它们分配必要的资源（首先是分配内存）。
以后要修改这个程序的人可能不是写程序的人，他们需要理 解这个程序的设计思想和程序的演变过程；
这个程序可能只是一个大系统的一部分，承担其他任务的人 需要知道怎样才能在系统中利用这个程序。
因此，还需要与程序有关的其他信息，这些信息要以人们能够理
解的方式加以表现：文档（Documents）。
软件：程序和与之相关的所有文档。
操作系统的概念
只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资源才 能被分配给用户所使用。也只有在操作系统的支撑下 ，其他系统软件如各类编译系统、程序库、运行支持 环境才得以取得运行条件。没有操作系统，任何应用 软件都无法运行。 可见，操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软 件资源的总指挥部。操作系统的性能高低，决定了整 体计算机的潜在硬件性能能否发挥出来。操作系统本 身的安全可靠程度，决定了整个计算机系统的安全性 和可靠性。操作系统正是软件技术含量最大、附加值 最高的部分，是软件技术的核心，是软件的基础运行 平台。
操作系统的功能
存储器管理 处理器管理（进程管理） 文件管理 设备管理 作业管理
一、处理机管理功能
处理器管理的主要任务是对处理器进行分配，并对 其运行进行有效的控制和管理。在多道程序环境下，处 理机的分配和运行都是以进程为基本单位，因而对处理 机的管理可归结为对进程的管理。它包括以下几方面： ⑴进程控制 在多道程序环境下，要使作业运行，必须先为它创 建一个或几个进程，并为之分配必要的资源。进程运行 结束时，要立即撤销该进程，以便及时回收该进程所占 用的各类资源。进程控制的主要任务便是为作业创建进 程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的 状态转换。
在将它们调入内存后，便为它们建立进程， 使之成为可能获得处理机的就绪进程；并将它们 按一定算法插入就绪队列。而进程调度的任务则 是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一 新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现 场，使进程投入运行。 在进行作业调度和进程调度时，都必须遵 循某种调度算法。
二、存储器管理功能
操作系统在实现内存分配时，可采取以下两种 方式： ①静态分配方式。每个作业的内存空间是在作业 装入时确定的；在作业装入后的整个运行期间，不 允许再申请新的内存空间，也不允许作业在内存中 “移动”。 ②动态分配。每个作业所要求的基本内存空间也 是在装入时确定的；但允许作业在运行过程中继续 申请新的附加空间，以适应程序和数据的动态增长 ，也允许作业在内存中“移动”。
操作系统的概念
其中， “有效”主要指操作系统在管理资源方面要考虑到 系统运行效率和资源的利用率，要尽可能的提高处理器 的利用率，让它尽可能少的空转，其他的资源例如内存 、硬盘则应该在保证访问效能的前提下尽可能的减少浪 费的空间等。 “合理”主要是指操作系统对于不同的用户程序要“ 公平”，以保证系统不发生“死锁”和“饥饿”的现象 。 “方便”主要是指人机界面方面，包括用户使用界面 和程序设计接口两方面的易用性、易学性和易维护性。
Machine language）来写程序。工作效率非常低，而且容易出错
、不容易查错。
随后的思路：先用英文字母和数字按照一定规则来写程序，再由
另一个已经可以执行、具有翻译能力的程序把它翻译成等价的二 进制表示，交给计算机执行。
因此，程序实际上是用特定语言表示的指令的序列。
这样的语言叫做程序设计语言（Programming
数据库管理系统（Data Base Management System，
DBMS）百度文库
设备驱动程序（Device drivers） 系统支撑和服务程序
操作系统的概念
计算机系统是由硬件和软件两部分构成的。操作系 统属于软件中的系统软件，操作系统是紧挨着硬件的第 一层软件，是对硬件功能的首次扩充，其他软件则是建 立在操作系统之上的。通过操作系统对硬件功能进行扩 充，并在操作系统的统—管理和支持下运行各种软件。 因此，操作系统在计算机系统中占据着一个非常重 要的地位，它不仅是硬件与所有其他软件之间的接口， 而且任何数字电子计算机，从微处理器到巨型计算机都 必须在其硬件平台上加载相应的操作系统之后，才能构 成一个可以协调运转的计算机系统。
⑵进程同步 进程是以异步方式运行的，并以人们不可预知的速 度向前推进。为使多个进程能有条不紊地运行，系统中 必须设置进程同步机制。进程同步的主要任务是对诸进 程的运行进行协调。 有两种协调方式： ①进程互斥方式。指诸进程在对临界资源进行访问时 ，应该用互斥方式。 ②进程同步方式。指在相互合作完成共同任务的进程 间，由同步机构对它们的执行次序加以协调。
02:49
应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系
应用软件
Hi，财务系统，键 盘输入的是‘P’， 看着办吧！ Hi，OS ，打印我 送到你那里的工资 报表文件 ！
系统软件
Hi ，OS ，发生了 一个事件：‘P’ 键 被按下了！ Hi，激光打印机， 把我送给你的数据 打印出来 ！
计算机硬件
用户按下 ‘P’ 键 激光打印机 开始打印
例如，有三个相互合作的进程，它们是输入进程、 计算进程和打印进程。输入进程负责将所输入的数据传 送给计算进程；计算进程利用输入数据进行计算，并把 计算结果传送给打印进程，由打印进程把结果打印出来 。进程通信的任务就是用来实现相互合作进程之间的信 息交换。 当相互合作的进程处于同一计算机系统时，通常是 采用直接通信方式。即由源进程利用发送命令直接将消 息挂到目标进程的消息队列上，以后由目标进程利用接 收命令从其消息队列中取出消息。
系统软件
管理和控制计算机的要求
计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括：
内存和外存； 各个部件之间的通信与协调运行。
还有许多与硬件有关的、公共的事情：
接受输入设备（例如键盘）送来的数据； 把数据存储到外存，或者从外存读取所需要的数据； 把数据送给输出设备（例如显示器、打印机等）。
languages）。
汇编语言（Assemble language） 高级语言（High-level programming language）
程序和程序设计语言
对程序进行自动翻译：
高级语言程序
#include <stdio.h> void f(int *j); { *j = 9; };
编译
为了实现进程同步与互斥，系统中必须设置 进程同步机制。最简单的用于实现进程互斥的机 制是为每一种临界资源配置一把锁。当锁打开时 ，进程可以对临界资源进行访问；而关上时，则 禁止进程访问该临界资源。 ③进程通信 在多道程序环境下，可由系统为一个应用程 序建立多个进程。这些进程相互合作去完成一共 同任务，而在这些相互合作的进程之间，往往需 要交换信息。
系统软件和应用软件的概念
系统软件
系统软件是围绕计算机系统本身开发的软件 ，它介于硬件和应用软件之间。其主要功能 是管理、监控和维护计算机软硬件资源，为 应用软件的开发和运行提供环境支持，为用 户提供友好的使用计算机的交互界面。主要 包括：操作系统、程序设计语言、语言处理 程序、数据库管理系统、系统支撑和服务程 序等。
第一节 计算机软件概述
系统软件 软件系统 应用软件
操作系统 语言处理程序 系统支撑和服务程序 数据库管理系统 Microsoft Office WPS Office Adobe Photoshop 等
计算机导论
第3章 计算机软件系统
第三章 计算机软件系统
教学目标
掌握软件的相关概念 了解系统软件和应用软件的基本知识 了解计算机操作系统的基本知识 了解几种常用的操作系统 了解程序设计语言的相关概念 了解软件工程的相关概念
程序和程序设计语言
软件的核心内容是程序，而程序是指令的序列。 起初，程序员用计算机能够直接执行的二进制码 （机器语言，
void main() { printf(’myProgram\n'); i = 1; printf(“ i=”,i); f(i); printf(“ i=“,i); }
编译
汇编
软件
只有程序就可以了吗？通常不是这样，因为：
使用这个程序的人一般不是写程序的人，他们很可能不懂程 序，因此需要有使用说明，甚至需要培训教材；
存储器管理的主要任务是为多道程序的运行提供良 好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率 ，以及能从逻辑上来扩充内存。为此，存储器管理应具 有以下功能：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩 充等。 ⑴内存分配 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间， 使它们“各得其所”，提高存储器的利用率，以减少不 可用的内存空间，允许正在运行的程序申请附加的内存 空间，以适应程序和数据动态增长的需要。
汇编语言程序
MOV DX，OFFSET FILE MOV AL，0 MOV AH，3DH INT 21H JC OPERR MOV HANDLE，AX MOV BX，HANDLE MOV DX，OFFSET BUF MOV CX，512 MOV AH，3FH INT 21H JC READERR CMP AX，0 JE CLOSE MOV BX，AX MOV BUF [ BX ]，’$’ MOV DX，OFFSET BUF MOV AH，9 INT 21H JMP READ
机器语言程序
110110101100010001011000 110000100101101101000101 0101111101100101011100101 110111101100000010011100 101011001110101010111001 010100101010101000101100 0110110111011100101100011 010111001011010110001101 010011111010101010100100 100101110100011100101011 000110010110001100110010 101010101000000111100101 1011111001011000010111111 110010110010111010101010 101000101011111100101001 00101110010
操作系统的概念 据此，我们可给出操作系统的一个定义： 操作系统是计算机系统中的一个系统 软件，是能有效地组织和管理计算机系统 中的硬件和软件资源，合理地组织计算机 工作流程，控制程序的执行，并向用户提 供各种服务功能，使得用户能够灵活、方 便、有效地使用计算机，并使整个计算机 系统能高效地运行的一组程序模块的集合 。
系统软件和应用软件的概念
应用软件
应用软件是为用户解决各类应用问题开发的 程序。应用软件涉及的应用范围广泛，种类 繁多。如今，计算机能够渗透到人们生活的 方方面面，就是各种应用软件得到大量成果 研发的结果。 常见应用软件有办公自动化软件、管理信息 系统、大型科学计算软件包以及各类游戏软 件等。具体的软件有Microsoft Office、WPS Office、PhotoShop、Corel Draw等。