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1、软软 件件软件可分为两大类软件可分为两大类系统软件系统软件(system software)应用软件应用软件(application software)应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系计算机硬件计算机硬件系统软件系统软件应用软件应用软件用户按下用户按下 P 键键Hi，OS，发生了，发生了一个事件：一个事件：P 键键被按下了！被按下了！Hi，财务系统，键，财务系统，键盘输入的是盘输入的是P，看着办吧！看着办吧！Hi，OS，打印我，打印我送到你那里的工资送到你那里的工资报表文件报表文件 ！Hi，激光打印机，激光打印机，把我送给你的数据把我送给你的数据打印
2、出来打印出来 ！激光打印机激光打印机开始打印开始打印*系统软件系统软件管理和控制计算机的要求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：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；内存和外存；各个部件之间的通信与协调运行。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：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；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）。把数据送给输出设备（例如显示器
3、、打印机等）。这些事情：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，还可以为自己计算。为自己计算。不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的程序来做。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。的、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。这类软件包括：这类软件包括：操作系统操作系统语言处理系统语言处理系统数据库管理系统数据库管理系统系统实用程序系统实用程序操作系统操作系统操作系
4、统的功能操作系统的功能（Basic functions）：处理器管理：处理器管理：负责在多道程序之间分配，使每道程序都负责在多道程序之间分配，使每道程序都能高效而有序的执行。能高效而有序的执行。存储器管理：存储器管理：内存空内存空间间的分配和回收，地址的分配和回收，地址转换转换和内存和内存保保护护，内存的虚，内存的虚拟拟存存储储器器扩扩充。充。设备管理：设备管理：统一管理各种已登入系统的外部设备并负责统一管理各种已登入系统的外部设备并负责外设和主机之间的信息交换。外设和主机之间的信息交换。文件管理：文件管理：统一管理各种以文件形式保存在外存上的信统一管理各种以文件形式保存在外存上的信息，负责文
5、件的建立、读、写、复制和删除等。息，负责文件的建立、读、写、复制和删除等。作业和进程管理：对程序运行进行管理。作业和进程管理：对程序运行进行管理。操作系统操作系统自身的运行方式：自身的运行方式：开机即开始运行，关机时终止运行；开机即开始运行，关机时终止运行；开机时，由开机时，由ROM中的程序从外存读入操作系统的一部分中的程序从外存读入操作系统的一部分到内存并运行它，再由运行中的操作系统自己把操作系到内存并运行它，再由运行中的操作系统自己把操作系统的其他部分读入内存并执行之；统的其他部分读入内存并执行之；关机时，操作系统终止其他程序后，最后才终止运行。关机时，操作系统终止其他程序后，最后才终止运
6、行。计算机专业人员应当怎样看待操作系统？计算机专业人员应当怎样看待操作系统？当然要能够熟练地通过操作系统来使用计算机，但绝不能满足于只会手当然要能够熟练地通过操作系统来使用计算机，但绝不能满足于只会手工使用操作系统。工使用操作系统。在开发应用系统时：在开发应用系统时：能够通过系统功能调用，来充分、有效地利用操作系统已有的功能，能够通过系统功能调用，来充分、有效地利用操作系统已有的功能，而不是一切白手起家；而不是一切白手起家；能够充分发挥操作系统同时运行多个应用程序的能力，这就是并发能够充分发挥操作系统同时运行多个应用程序的能力，这就是并发程序设计程序设计（Concurrent programm
7、ing）；操作系统是一类水平最高的软件，要认真学习其设计思想，以及表操作系统是一类水平最高的软件，要认真学习其设计思想，以及表示和管理各种资源的手法，再应用到自己的开发工作中去。示和管理各种资源的手法，再应用到自己的开发工作中去。建议在学过操作系统课程后，读一读经典操作系统的源程序。建议在学过操作系统课程后，读一读经典操作系统的源程序。语言处理系统语言处理系统高级语言，汇编语言，机器语言高级语言，汇编语言，机器语言将用高级语言或汇编语言编写的程序将用高级语言或汇编语言编写的程序（源程序，（源程序，Source programs），翻译成等价的机器语言程序。翻译成等价的机器语言程序。翻翻译译时时
8、，要要对对源源程程序序进进行行检检查查，来来保保证证翻翻译译后后的的程程序序是是可可执执行行的的。但但是是，语语言言翻翻译译程程序序无无法法保保证证程程序序的的执执行行结结果果是是否否正正确确，这这要要靠靠程程序序设设计计人人员员自自己己来来判判断断。这这是是因因为为，在在正正确确地地表表达达了了一一个个错错误误的的源源程程序序时时，语语言言翻翻译译程程序序只只能能肯肯定定源源程程序序的的表表达达方方式式（语语法法，Syntax）是是正正确确的的，而而没没有有能能力判断出程序的内涵力判断出程序的内涵（语义，（语义，Semantics）是错误的是错误的。语言处理系统语言处理系统类别：类别：编编译
9、译程程序序（Compiler）：将将高高级级语语言言程程序序翻翻译译成成对对应应的的汇汇编编语语言言程程序序，或或者者直直接接翻翻译译成成对对应应的的机机器器语语言言程程序序（称称为为目目标标程程序序（Object program)，存储于外存，不能直接执行），存储于外存，不能直接执行）。汇编程序汇编程序（Assembler）：将汇编语言程序翻译成对应的目标程序。将汇编语言程序翻译成对应的目标程序。链链接接程程序序（Linker）：将将一一个个或或多多个个目目标标程程序序与与一一个个或或多多个个相相关关的的程程序序库库（Library，也也是是由由一一些些目目标标程程序序构构成成）组组织织在在
10、一一起起，产产生生可可执执行行代代码码（Executable code）并并存存入入外外存存，在在需需要要运运行行时时再再由由操操作作系统加载后执行。系统加载后执行。解释程序解释程序（Interpreter）：对高级语言程序逐句地进行翻译，产生对高级语言程序逐句地进行翻译，产生对应的机器语言指令序列并执行之。对应的机器语言指令序列并执行之。语言处理系统语言处理系统编译链接加载执行的过程：编译链接加载执行的过程：编译编译链接链接目标程序目标程序其他目标程其他目标程序与程序库序与程序库可执行程序可执行程序源程序源程序加载加载执行执行语言处理系统语言处理系统不不同同的的高高级级语语言言有有不不同同的
11、的编编译译程程序序或或解解释释程程序序。目目前前主主要要的高级语言有：的高级语言有：C+、C#、CJavaVisual BasicPASCAL、DelphiAdaFortranCOBOL计算机的机器指令不同，汇编程序就不同。计算机的机器指令不同，汇编程序就不同。链链接接程程序序通通常常与与操操作作系系统统有有关关，可可以以链链接接同同一一操操作作系系统统中中不同语言的编译程序或汇编程序所产生的目标程序。不同语言的编译程序或汇编程序所产生的目标程序。计算机专业人员应当怎样看待语言处理系统？计算机专业人员应当怎样看待语言处理系统？计算机上所使用的语言并不限于程序设计语言：计算机上所使用的语言并不限
12、于程序设计语言：计计算算机机总总是是要要与与用用户户对对话话的的。对对话话时时所所使使用用的的语语言言应应当当易易于于用用户户理理解解和和使使用用，可可能能是是文文字字语语言言，可可能能是是图图形形语语言言，还还可可能能就就直直接接是是用用户的声音或图像。户的声音或图像。与与用用户户对对话话的的语语言言，必必须须能能够够被被翻翻译译成成计计算算机机中中的的程程序序能能够够理理解解和和执行的方式。执行的方式。用用户户在在使使用用对对话话语语言言时时，不不可可能能不不犯犯错错误误，因因此此需需要要把把能能够够判判断断清清楚的错误都查出来，而不能稀里糊涂地执行。楚的错误都查出来，而不能稀里糊涂地执行
13、。因因此此，计计算算机机专专业业人人员员应应当当能能够够设设计计和和实实现现与与用用户户对话的语言。对话的语言。认真学习语言处理系统的原理和技术是必要的。认真学习语言处理系统的原理和技术是必要的。系统实用程序系统实用程序是专门用于系统维护是专门用于系统维护（System maintenance）的程序：的程序：解决系统出现的一些问题；解决系统出现的一些问题；提高系统的运行效率；提高系统的运行效率；保护系统，使得系统能够安全、可靠、持续地运行。保护系统，使得系统能够安全、可靠、持续地运行。基本的实用程序所具有的功能：基本的实用程序所具有的功能：帮助人来诊断与排除系统故障帮助人来诊断与排除系统故障
14、（Troubleshooting）防病毒防病毒（Antivirus）安装安装（Install）和卸载和卸载（Uninstall）计算机中的程序计算机中的程序对系统中的程序和数据进行备份对系统中的程序和数据进行备份（Backup）对文件进行压缩对文件进行压缩（File compression），以减少存储空间，提高传送，以减少存储空间，提高传送速度速度设备驱动程序设备驱动程序外外设设本本身身也也是是靠靠既既定定的的程程序序（即即设设备备驱驱动动程程序序）来来控制的，使得外设与计算机系统能够进行通信。控制的，使得外设与计算机系统能够进行通信。大大部部分分设设备备驱驱动动程程序序是是在在计计算算机机
15、启启动动时时被被操操作作系系统统加加载载到到内内存存中中并并开开始始运运行行的的，还还有有一一些些就就包包含含在在操操作系统之中。作系统之中。来源：来源：操作系统内含操作系统内含设备供应商提供设备供应商提供从互联网下载从互联网下载（Download）应用软件应用软件什么是应用软件？什么是应用软件？应应用用软软件件是是由由信信息息系系统统或或计计算算机机的的使使用用者者（称称为为最最终用户，终用户，End users）来使用的那些软件。来使用的那些软件。应用软件可分为两大类：应用软件可分为两大类：通用应用软件通用应用软件（General-purpose applications）被广泛使用的软件
16、；被广泛使用的软件；完成的是常见的任务。完成的是常见的任务。专用应用软件专用应用软件（Special-purpose applications）只在特定领域或场合使用的软件；只在特定领域或场合使用的软件；完成的是专门的任务。完成的是专门的任务。应用软件的共同特征：应用软件的共同特征：具有友好的界面，一般应是具有友好的界面，一般应是 GUI。能有效地防止各种最终用户可能产生的使用错误。能有效地防止各种最终用户可能产生的使用错误。常用的通用应用软件常用的通用应用软件字处理程序字处理程序（Word processing programs）。如：。如：Microsoft Word互联网工具。如：互联网
17、工具。如：浏览器浏览器（Browser）软件：软件：Microsoft IE电子邮件电子邮件（E-Mail）软件：软件：Microsoft Outlook个人数据库。如：个人数据库。如：Microsoft Access电子表电子表（Spreadsheets）。如：。如：Lotus 1-2-3Microsoft Excel图形化展示工具。如：图形化展示工具。如：Microsoft PowerPoint专用应用软件专用应用软件专专用用应应用用软软件件是是信信息息系系统统中中直直接接面面向向最最终终用用户户、进进行行相相应应的的业业务务处处理理与与数据管理的那些部件。如管理信息系统，计算机集成制造系
18、统等。数据管理的那些部件。如管理信息系统，计算机集成制造系统等。专用应用软件通常与应用领域有关。常见的领域是：专用应用软件通常与应用领域有关。常见的领域是：财务财务金融（银行、证券、保险、金融（银行、证券、保险、.）交通（航空、铁路、公路、水运、海运、城市交通、交通（航空、铁路、公路、水运、海运、城市交通、.）通信（固定电话、移动通信、网络管理、通信（固定电话、移动通信、网络管理、.）物流（特快专递、货运、物流（特快专递、货运、.）商业与服务业（超市、宾馆、旅游、商业与服务业（超市、宾馆、旅游、.）企业管理企业管理电子商务电子商务电子政务电子政务Computers are everywhere
19、!Computers are everywhere!软件开发过程软件开发过程软件开发是智力密集型的工作软件开发是智力密集型的工作到到目目前前为为止止，无无论论是是系系统统软软件件还还是是应应用用软软件件，还还主主要要靠靠人人（通通常常是是许许多多人人一一起起合合作作）来来进进行行开开发发（development）；开发工作完成后，要向用户交付，并继续进行维护和扩充。开发工作完成后，要向用户交付，并继续进行维护和扩充。因因此此，软软件件的的开开发发与与维维护护有有一一个个过过程程，其其持持续续时时间间少少则则几几个月，多则十几年。个月，多则十几年。软软件件开开发发是是一一种种高高风风险险工工作作
20、。如如果果对对软软件件开开发发过过程程不不进进行行科科学学的的、系系统统的的管管理理，几几乎乎可可以以肯肯定定将将导导致致软软件件开开发发的的失失败。败。1960年代末，出现了软件危机年代末，出现了软件危机（Software crisis）。软件工程：对软件开发过程进行管理和控制的技术。软件工程：对软件开发过程进行管理和控制的技术。软件开发与建造房屋的类比软件开发与建造房屋的类比一个人就可以建造。一个人就可以建造。需要的是：需要的是：最小限度的设计最小限度的设计（建模，（建模，modeling）简单的建造过程简单的建造过程简单的工具简单的工具由一个团队来建造是最有效、时由一个团队来建造是最有效
21、、时间最快的。间最快的。需要的是：需要的是：认真的建模认真的建模认真定义的建造过程认真定义的建造过程功能强大的工具功能强大的工具软件开发与建造房屋的类比软件开发与建造房屋的类比一般需要多个专业团队一般需要多个专业团队（公司）来共同建造。（公司）来共同建造。需需 要的是：要的是：认真的建模认真的建模认真定义的建造过程认真定义的建造过程功能强大的工具功能强大的工具标准化标准化构件化构件化系统生存周期系统生存周期（System Life CycleSystem Life Cycle）初步调查初步调查（Preliminary investigation）系统分析系统分析（Systems analysi
22、s）系统维护系统维护（Systems maintenance）系统实现系统实现（Systems implementation）系统开发系统开发（Systems development）系统设计系统设计（Systems design）程序的开发过程程序的开发过程规格说明规格说明（Specification）（数据结构与算法）设计（数据结构与算法）设计（Design）维护维护（Maintenance）产生文档产生文档（Documentation）测试测试（Test）编码编码（Code）对程序设计的建议对程序设计的建议不要急于动手写程序。不要急于动手写程序。应应当当先先对对这这个个程程序序所所面面向
23、向的的问问题题进进行行认认真真的的分分析析，用用规规范范的语言（能够用数学语言最好）来阐述分析的结果。的语言（能够用数学语言最好）来阐述分析的结果。认认真真考考虑虑解解决决这这个个问问题题的的方方案案，把把关关键键的的步步骤骤一一一一列列出出来来，这就是初步的算法这就是初步的算法（Algorithm）。不不能能把把程程序序看看成成隐隐私私。所所写写的的程程序序一一定定要要让让别别人人能能够够看看懂懂，不要故意在细节上耍小聪明。不要故意在细节上耍小聪明。学学会会读读别别人人写写的的程程序序，特特别别是是高高手手写写的的程程序序（例例如如操操作作系系统、程序库等）。统、程序库等）。大大家家将将来来
24、会会体体会会到到，程程序序设设计计的的水水平平高高低低主主要要在在于于数数据据结结构构（Data structure）的设计与实现。的设计与实现。多媒体技术多媒体技术 媒体的定义媒体的定义媒媒体体是是一一种种分分发发和和表表示示信信息息的的方方法法，例例如如，文文本本、图图形、图像和声音。形、图像和声音。多媒体计算机多媒体计算机u多媒体计算机（多媒体计算机（MPC)：能处理多种媒体的计算机，它能综合处理文字，：能处理多种媒体的计算机，它能综合处理文字，声音，图形，图像等多种媒体信息的计算机系统。声音，图形，图像等多种媒体信息的计算机系统。uMPC联盟规定多面体计算机系统由联盟规定多面体计算机系
25、统由5个基本部件组成：个基本部件组成：PC机、机、CD-ROM、声卡、音箱和、声卡、音箱和Windows操作系统操作系统uMPC 4.0MPC 4.0，它为将，它为将PCPC机升级成机升级成MPCMPC提供了一个指导原则提供了一个指导原则，要求在普通微机，要求在普通微机的基础上增加以下的基础上增加以下4类软、硬件设备类软、硬件设备：声声/像输入设备像输入设备 光驱、话筒、扫描仪、录音机、摄像机等。光驱、话筒、扫描仪、录音机、摄像机等。声声/像输出设备像输出设备 音效卡、刻录光驱、投影仪等。音效卡、刻录光驱、投影仪等。功能卡功能卡 电视卡、视频采集卡、视频输出卡、网卡、电视卡、视频采集卡、视频输
26、出卡、网卡、VCDVCD压缩卡等。压缩卡等。软件支持软件支持 ：音响、视频和通讯信息以及实时、多任务处理软件。音响、视频和通讯信息以及实时、多任务处理软件。多媒体技术多媒体技术u多媒体指令集多媒体指令集u多媒体数据的表示技术多媒体数据的表示技术u大容量的存储技术大容量的存储技术u音频音频/视频处理技术视频处理技术u多媒体计算机显示技术多媒体计算机显示技术u光盘与光盘驱动器技术光盘与光盘驱动器技术u其他技术，如宽带综合业务数据网等其他技术，如宽带综合业务数据网等多媒体计算机的基本特征多媒体计算机的基本特征u多媒体计算机的集成性多媒体计算机的集成性 是指将多种媒体有机地组织在一起，共同表达一个完整的多是指将多种媒体有机地组织在一起，共同表达一个完整的多媒体信息，使文字、声音、图形、图像等一体化。媒体信息，使文字、声音、图形、图像等一体化。u交互性交互性 通过软件增强人与计算机双向交流信息的能力。通过软件增强人与计算机双向交流信息的能力。u处理信息形式的多样性处理信息形式的多样性u非纸张输出形式非纸张输出形式u实时性实时性多媒体技术的应用多媒体技术的应用u教育教育u电子出版电子出版u信息咨询信息咨询u辅助设计辅助设计u多媒体视频会议系统多媒体视频会议系统u游戏和娱乐游戏和娱乐