04-2.4 计算机软件概述学习资料

计算机软件概述

1．软件的概念及分类

一个完整的计算机系统有两个基本组成部分，即计算机硬件和计算机软件。计算机硬件是组成计算机的各种物理设备的总称；而计算机软件指的是指示（指挥）计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。

1）程序。程序是告诉计算机做什么和如何做的一组指令（语句），这些指令（语句）都是计算机能够理解并执行的一些命令。

2）数据。程序所处理的对象和处理后得到的结果统称为数据（分别称为输入数据和输出数据）。

3）文档。文档指的是与程序开发、维护及操作有关的一些资料（如设计报告、维护手册和使用指南等）。

4）知识产权。软件是智力活动的成果，受到知识产权（版权）法的保护。版权授予软件作者（版权所有者）享有下列权益：复制、发布、修改、署名、出售等。购买一个软件，用户仅仅得到了该软件的使用权，并没有获得它的版权。随意进行软件复制和发布是一种违法行为。

2．软件的分类

计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。

（1）系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统，是无须用户干预的各种程序的集合。其主要功能是调度、监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使它们可以协调工作。它主要包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、各类服务性程序等。系统软件的核心是操作系统。

1）操作系统。目前，微型计算机常用的操作系统有Windows、UNIX、Linux等。

2）语言处理系统。它是对软件语言进行处理的程序子系统。其作用是把用软件语言书写的各种程序处理成可在计算机上执行的程序，或最终的计算结果或其他中间形式。

3）数据库管理系统。它是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过数据库管理系统访问数据库中的数据，数据库管理员通过数据库管理系统进行数据库的维护工作。

4）服务性程序。它是一类辅助性的程序，提供各种运行所需的服务。例如，用于程序的装入、连接、编辑和调试用的装入程序、连接程序、编辑程序及调试程序，以及故障诊断程序、纠错程序等，包括编辑程序、纠错程序、连接程序等。

（2）应用软件

应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的一部分软件。它可以拓宽计算机系统的应用领域，放大硬件的功能。

从其服务对象的角度来看，应用软件可分为通用应用软件和定制应用软件两大类。通用应用软件支持最基本的应用，应用范围较为广泛，可以在市场上购买，如Office办公软件。定制应用软件只应用于某一专业领域，解决某个应用领域的具体问题，市场上没有现成的软件，需要专门人员进行开发。

3．商品软件、共享软件、自由软件和免费软件

1）商品软件：付费后才能得到使用权。

2）共享软件：又称试用软件，具有版权，可免费试用一段时间，允许复制和散发（但不可修改），试用期满后需交费才能继续使用。

3）自由软件：又称开放源代码软件，用户可共享，并允许随意复制、修改其源代码，允许销售和自由传播。但是，对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开，还必须允许此后的用户享有进一步复制和修改的自由。

4）免费软件：无须付费即可获得的软件。很多自由软件是免费软件，免费软件不全是自由软件。

4．操作系统

操作系统（operating system，OS）是计算机中最重要的一种系统软件，是许多程序模块的集合，它能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理地安排计算机的工作流程，控制和支持应用程序的运行，并向用户提供操作服务，确保整个计算机系统高效率地运行。

（1）操作系统的作用

操作系统主要有以下3个方面的重要作用。

1）为运行的程序管理和分配各种软硬件资源。

2）为用户提供友善的人机界面。

3）为开发和运行应用程序提供高效率的平台。

（2）操作系统的组成

操作系统通常由内核和其他许多附加的配套软件所组成，包括图形用户界面程序、常用的应用程序（如日历、计算器等）和实用程序（任务管理器、磁盘清理程序等），以及为支持应用软件而开发的各种软件构件。

（3）操作系统的功能

从资源管理的角度来看，操作系统的功能包括处理机管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理5个方面。

1）处理机管理。现在操作系统使用多任务机制，计算机可以同时执行多个任务，因此进程管理的主要任务是对处理机的时间进行合理分配。“任务”指的是要计算机做的一件事，计算机执行一个任务通常就对应着运行一个应用程序。为了提高CPU的利用率，操作系统一般允许计算机同时执行多个任务，一个任务对应屏幕上的一个窗口。能够接收用户输入的窗口只能有一个，称为活动窗口，对应的任务称为前台任务，除活动窗口外，其他窗口都是非活动窗口，所对应的任务均称为后台任务。

Windows操作系统采用并发多任务方式支持多个任务的执行。所谓并发是指不管是前台任务还是后台任务，它们都能够分配到CPU使用权。操作系统中有一个处理器调度程序负责把CPU时间分配给各个任务，每个任务轮流执行。

2）存储管理。存储管理的主要任务是内存的分配和回收、内存的共享和保护、内存的自动扩充。所谓虚拟存储，就是把内存与外存有机地结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”，即虚拟存储。

3）文件管理。程序和数据通常存储在外存中，为了便于存取和管理，它们都组织成“文件”。文件是存储在外存中的一组相关信息的集合。每个文件均有自己的“文件名”，用户（或软件）使用文件名读出/写入（称为“存取”）外存中的文件。文件的名称由两部分组成：（主文件名）[.扩展名]。

文件目录在Windows系统中称为文件夹，每个逻辑盘（物理盘或硬盘上的分区）是一个根文件夹，文件夹中既可包含文件，也可包含文件夹（子文件夹），子文件夹又可存放文件和子文件夹，形成树状多级文件夹结构。

4）设备管理。根据用户提出使用设备的请求进行设备分配，还能随机接收设备的请求

（中断），如要求输入信息等。

5）作业管理。完成某个独立任务的程序及所需数据的一个作业。作业管理是指对用户提交的诸多作业进行管理。

5．常用的操作系统

操作系统有以下几种类型。

1）PC使用的操作系统一般具有多任务处理功能。

2）网络服务器上安装运行的是“网络操作系统”（简称NOS），其特点是具有强大的多用户并发处理能力，支持多种网络通信功能，提供专门的网络应用服务，安全性强，可靠性好。

3）军事指挥和武器控制系统、电网调度和工业控制系统、证券交易系统等安装运行的是“实时操作系统”，其特点是对外部事件能在允许的时间范围内快速做出响应，具有很高的可靠性和安全性。

4）嵌入式计算机应用中运行的是“嵌入式操作系统”，其特点是快速、高效，具有实时处理功能，代码非常紧凑，存储器需求小。

下面主要介绍常用的Windows操作系统、UNIX操作系统和Linux操作系统。

（1）Windows操作系统

Windows操作系统的特点是提供了多任务处理能力，采用图形用户界面（graphical user interface，GUI），简化计算机操作，在个人计算机上被广泛使用。

（2）UNIX操作系统和Linux操作系统

UNIX操作系统和Linux操作系统是目前广泛使用的主流操作系统，是由美国贝尔实验室开发的一种通用多用户交互式分时操作系统。UNIX操作系统的特点为结构简练、功能强大、可移植性好、可伸缩性和互操作性强、网络通信功能强、安全可靠等。UNIX系统已成为目前国际上使用最广泛、影响最大的操作系统。

Linux操作系统是一种自由和开放源代码的类UNIX操作系统。Linux操作系统内核是一个自由软件，它的源代码是公开的。Linux操作系统可安装在各种计算机硬件设备中，从手机、平板式计算机、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机、大型机和超级计算机，许多智能手机和平板式计算机使用的Android（安卓）系统采用的操作系统核心是Linux 2.6操作系统。