《大学计算机》系统思维导图

2022-11-13

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《大学计算机》系统学习内容

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思维导图大纲

第三章计算机软件系统

1.概述

程序与软件是什么关系？

软件往往指的是设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值、且有一定规模的程序

软件既包含程序、也包含与程序相关的数据和文档：

程序是软件的主体

数据指的是程序运行过程中处理的对象和必须使用的一些参数（如三角函数表、英汉词典等）

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）

“软件”强调的是产品、工程、产业或学科等宏观方面的含义，“程序”更侧重技术层面的含义

软件和程序本质上相同，在不会发生混淆的场合，软件和程序两个名称经常混用，并不严格加以区分

计算机软件有哪些特性？

不可见性（是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价）

适用性（可以适应一类应用问题的需要）

依附性（依附于特定的硬件、网络和其他软件）

复杂性（规模越来越大，开发人员越来越多，开发成本也越来越高）

无磨损性（功能和性能一一般不会发生变化）

易复制性（可以非常容易且毫无失真地进行复制）

不断演变性（软件的生命周期），例如：

版本不断改版（Office 2000，Office 2003，Office 2007)

软件不断更新（升级、补丁或 service pack)

添加新特性

修复漏洞，提高安全性

有限责任（有限保证）

脆弱性（黑客攻击、病毒入侵、信息盗用）

软件的分类

从软件知识产权对软件进行分类

商品软件

共享软件（shareware)（也称为试用软件 demoware)

具有版权，可免费试用一段时间，允许拷贝和散发（但不可修改），试用期满后需交费才能继续使用

自由软件（Free Software) （≈开放源代码软件）

用户可共享，并允许随意拷贝、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拷贝和修改的自由

有利于软件共享与技术创新

免费软件（Freeware) (≠Free Software)

无需付费即可获得的软件。例如 PDF 阅读器、Flash 折放器等

自由软件很多是免费软件；免费软件不全是自由软件

从用途对软件进行分类

什么是系统软件？

举例：

基本输入/输出系统(BIOS)

操作系统（如 Windows、Unix、Linux 等）

程序开发工具与环境（如 C 语言编译器等）

数据库管理系统（DBMS)

实用程序（Utility，如磁盘清理程序、备份程序、杀毒软件、防火墙等）

系统软件有哪些特性？

1. 与计算机硬件有密切的关系，能对硬件进行统一的控制、调度和管理

2. 具有通用性，能为多种应用软件的开发和运行提供支持与服务

3. 在任何计算机系统中，系统软件都是必不可少的

4. 在购买计算机时，通常计算机供应厂商会提供给用户一些最基本的系统软件，否则计算机无法工作。

2.操作系统

操作系统的重要作用

三个主要作用：

(1) 为计算机中运行的程序管理和分配系统中的各种软硬件资源

(2) 为用户提供友善的人机界面（图形用户界面）

(3) 为开发和运行应用程序提供高效率的平台

其它辅助功能：

辅导用户操作（帮助功能）

显示系统状态

处理软硬件错误

保护系统安全

什么是任务，什么是多任务处理？

“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

“单任务处理”与“多任务处理’

单任务处理：前一个任务完成后才能启动后一个任务的运行，任务是顺序执行的

多任务处理（Mutitasking）：允许计算机同时执行多个任务，任务是并发执行的

如何知道有哪些任务在运行？

每启动一个应用程序，OS 就会打开一个相应的窗口，通常一个窗口就是一个任务应用程序进程性能联网用户

每启动一个应用程序，OS 就会在任务栏上显示一个相应的任务按钮（程序按钮），通常一个按钮就是一个任务

窗口可以放大或缩小，甚至可以最小化，但任务的运行不受其影响

使用“任务管理器”程序可以了解每个任务的运行情况

如何结束任务的运行？

每一个应用程序运行时都要占用大量的系统资源（存储器、CPU、屏幕等），所以当不再需要某个应用程序运行时，就应该退出这个应用程序，释放它它所占用的资源

多数应用程序都设计成交互式控制的方式，所以运行完毕后必须由用户退出该程序。

Windows XPI 中退出应用程序的几种方法：

最快速的方法，是左击应用程序窗口右上角的红色“又子”按钮

左击窗口左上角的控制按钮，在弹出菜单中选择“关闭”

在应用程序的“文件”菜单中，选择“退出”

通过OS的任务管理器，强迫结束任务

CPU 的管理（处理器管理）

目的：让 CPU 轮流为所有任务服务

原则：公平性；优先级；负载均衡

方法：按时间片轮转（10～20 ms 为1个时间片）

“存储管理”需要解决哪些问题？

1. 为每个任务分配存储空间，任务结束之后收回存储空间

2. 对存储空间进行保护

保护操作系统所在区域不被应用程序修改

保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改

文件管理

文件属性在文件管理中的作用

“系统”属性

表示该文件属于操作系统，删除时系统会给出警告，资源管理器若不特别设置为“显示全部文件”时不会在文件列表中显示

“隐藏”属性

若资源管理器设置为“不显示隐藏文件”，则不会在文件列表中显示出来

“存档”属性

文件尚未存档的标识，“文件备份程序”通过该属性来决定是否对它进行备份，新建的或备份后又修改过的文件，其存档属性为 1，执行备份操作后存档属性为 0;

“只读”属性

该文件不能修改，若进行修改必须以不同的文件名保存“压缩”属性文件数据保存到外存时进行数据压缩

3.程序设计语言及其处理系统

典型问题：如何对数据进行排序

问题：任给一组（n个）整数，将它们从小到大进行排序

“选择排序”算法的思路：

①从所有整数中选一个最小数，作为已排序的第一个数

②从剩下未排序整数中选最小的数，添加到已排序整数的后面

③反复执行步骤②，直到所有整数都处理完毕

算法分析的基本内容

正确性

给定有效输入后，经过有限时间的计算，产生正确的输出结果

简单性

算法是否容易理解，是否容易验证其正确性，程序是否容易调试

简单的算法效率不一-定高，要在保证一定效率的前提下力求算法简单

时间复杂性（Time Complexity)

当问题的规模n充分大时，运行该算法所需要的时间的数量级表示

计算机算法的4个特点

目的：完成某个特定的信息处理任务

必须满足的性质：

①确定性：算法中每一步操作的含义必须清楚明确，无二义性

②能行性：算法中有待实现的操作都是计算机可执行的，即必须在计算机的能力范围之内

③有穷性：算法在执行了有限步操作后必须结束

④算法结束后至少产生一个输出（包括参量或状态的变化）

算法是计算机软件的灵魂

计算机的通用性是因为它能运行各种各样的程序，而程序之所以能解决问题，是因为它所体现了正确的算法

算法所解决的是一类问题而不是一个特定的问题，例如

排序（sort）可以是表格内容的排序，也可以是文件夹中文件的排序，可以按数字或文字排序，也可以按日期排序，等等

查找（search），可以在文档中查找某个单词或在硬盘中查找某个文件，也可在 Web 上查找某个网页，等等

开发计算机应用的核心是：根据实际问题给出解题的算法，然后再将该算法在计算机上实现（即开发成为软件）

什么是程序设计语言？

什么是程序？

程序是为了用计算机解决某个问题而采用程序设计语言编写的一个指令序列

什么是程序设计语言？

语言的目的是用于通信

程序设计语言用于人与计算机之间的通信

程序设计语言是由人使用但计算机可以理解的一种语言

程序设计语言用于编制程序，表达需要计算机完成什么任务和怎样完成任务，然后交给计算机去完成

FORTRAN 语言

FORTRAN 是 FORmula TRANslation（公式翻译）的缩写词，它是一种主要用于数值计算的面向过程的程序设计语言。FORTRAN 语言的特点是接近数学公式，简单易用

目前最新的国际标准是 FORTRAN2008

BASIC 和 Visual Basic 语言

BASIC 语言的特点是简单易学

Visual BASIC (VB）语言是微软公司基于 BASIC 发展而来的一种程序设计语言，特点是：

是一种可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言

具有高效率、简单易学及功能强大的特点

可以高效、快速地开发 Windows 环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件

Java 语言

由 SUN Microsystem 公司于 1995 年发布的一种面向对象的、用于网络环境的程序设计语言

基本特征：

适用于网络分布环境

具有一定的平台独立性

安全性和稳定性好

应用举例：

从网络下载到浏览器中运行的跨平台小程序 Java applets

便携式数字设备（如手机）中的应用程序

C 语言和 C++语言

C 语言是 1972~1973 年间由 AT &T 公司 Bell 实验室开发而成

C 语言兼有高级语言的优点和汇编语言的效率，有效地处理了简洁性和实用性、可移植性和高效性之间的矛盾

C++语言以 C 语言为基础发展而成，既有数据抽象和面向对象能力，运行性能高，又能与 C 语言兼容，因而 C++语言迅速流行，成为当前面向对象程序设计的主流语言

4.常用的应用软件

5.计算机病毒

6.软件知识产权保护

软件是智力活动的成果，受到知识产权（版权）法的保护

拷贝、发布、修改、署名、出售……

保护知识产权的目的：

确保脑力劳动成果受到奖励，鼓励人们进行发明创造

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

随意进行软件拷贝和分发是一种违法行为

北京鲁迅博物馆思维导图

U982669071

4.59

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乐农

0.68

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