第5章　计算机软件

5.1　复习笔记

一、软件的概念

1．软件分类

信息系统依靠软件资源帮助终端用户使用计算机硬件，将数据资源转换成各类信息产品，软件用于完成数据的输入、处理、输出、存储及控制信息系统的话动。计算机软件划分为：

（1）系统软件

管理与支持计算机系统资源及操作的程序称为系统软件。

（2）应用软件

处理特定应用的程序称为应用软件。

2．软件技术发展趋势

（1）面向对象

面向对象编程强调软件的模块化，它把数据（属性）和程序（方法）封装在一起组成对象，对象作为计算主体，拥有自己的状态以及接收外界消息的接口，对象之间相互合作完成软件的计算任务。

（2）构件

构件技术强调软件的复用，把一个能提供有用功能的程序代码包封装成构件，构件有着良好的接口，具有在不同的硬件平台和软件环境中工作的可移植性，开发者可以通过组装已有的构件来开发新的应用系统。

（3）Web Service体系

Web Service是基于网络的、分布式的模块化组件发布与使用的体系标准。如图5-1所示。Web Services体系中包括服务提供者、服务代理和服务请求者三个角色。

图5-1  Web Services体系

二、系统软件

1．系统软件的分类

系统软件是指那些管理和支持计算机资源及其信息处理活动的程序，这些程序是计算机硬件和应用程序之间重要的软件接口。系统软件分为：

（1）系统管理程序

在计算机系统执行各种用户信息处理任务时，这种程序用于管理计算机系统的硬件、软件和数据资源。

（2）系统支持程序

这类程序通过提供各种支持服务，以支持计算机系统的操作和管理。

（3）系统开发程序

这类程序主要帮助用户开发信息系统的应用程序。

2．操作系统

操作系统管理CPU的操作，控制计算机系统的输入／输出，存储资源的分配及一切活动，当计算机执行用户应用时提供各种服务。

（1）功能

①用户界面

操作系统提供的用户界面帮助用户实现与计算机系统的交流。

②资源管理

操作系统管理计算机系统的所有硬件资源包括CPU、主存储器、二级存储设备以及其他输入／输出设备。

③文件管理

文件管理程序控制数据和程序文件的生成、删除和存取。文件管理也包括保持文件在磁盘等二级存储器上的物理地址的轨迹，操作系统将维护该文件目录区。

④任务管理

任务管理程序保证终端用户计算任务的完成。

⑤实用服务程序管理

操作系统还可以进行其他实用服务程序的管理，提供多种支持服务。

（2）类型

①批处理操作系统

对用户提交给计算机的作业采用成批处理的方式。后来的多道批处理操作系统，能支持一个以上的作业在计算机中同时运行，从而实现了快速主机和慢速外部设备的并行工作，进一步提高了CPU资源利用率。

②分时操作系统

支持多个用户同时使用一台计算机。

③实时操作系统

用于需要快速响应和即时处理的计算机系统中。对这类操作系统来说，即时反应的高速度和高可靠性往往比提高资源利用率更重要。

④多处理器系统

多处理器（multiprocessor）是将两个或多个CPU连接在一起。管理这种并行处理任务的操作系统是多处理器操作系统。

3．其他系统管理程序

（1）数据库管理系统

这种软件包帮助企业开发、使用、维护组织的数据库。它既能将所有数据集成在数据库中，又允许不同的用户应用程序方便地存取相同的数据库。

（2）通信管理器

通信管理器一般安装在网络的后台（host）计算机端，或者作为通信网络前端处理机和网络服务器的计算机上。网络的终端上要安装有相应的接收软件。

（3）系统支持程序

这种程序执行各类系统的全部例行事务管理和文件转换任务。除了系统服务程序，执行监视器、安全监视器都属于系统支持程序。

4．常见操作系统简介

（1）Windows系统

①Windows 7

Windows 7是微软公司于2009年10月正式发布的Windows操作系统版本，供个人电脑使用，包括家庭及商业工作环境、笔记本电脑、平板电脑、多媒体中心等。

②Windows Phone

Windows Phone（Windows Phone 7）是微软公司于2010年2月发布的一款智能手机操作系统。

（2）UNIX系统

UNIX是1969年由贝尔实验室研究的一种互动式、多用户、多任务操作系统。该系统可连接多台计算机，并有支持通信与网络的良好性能。优点是只需做一些简单的调整就可以跨越各种机器平台。

（3）Linux系统

Linux系统是一个开放源码的操作系统，可以从Internet上免费下载，或低价购买。Linux是类似UNIX的操作系统，但设计可靠、精简，可以在不同的硬件平台上操作。

（4）Mac OS X系统

Mac OS X是苹果公司为麦金塔（Macintosh）电脑开发的专属操作系统软件Mac OS的最新版本。Mac OS X内核使用UNIX基础，设计简单直观。

三、程序设计语言

1．机器语言

程序设计人员只能用一连串的“0”和“1”构成的机器指令码来编写程序，这就是机器语言程序。机器语言具有如下特点：

（1）采用二进制代码。计算机指令的操作码（如+、－、×、/等）和操作数地址均用二进制代码表示。

（2）指令随机器而异，“面向机器”，不同的计算机有不同的指令系统。

（3）执行速度快是机器语言的唯一优点。

（4）缺点：①易于出错；②不够直观，很难读懂，人们不能直观地看出机器语言程序所要解决的问题；③编程烦琐，工作量大。

2．汇编语言

汇编语言又称符号语言，其指令的操作码和操作数地址全都用符号表示，大大方便了记忆，但其仍然是一种面向机器的程序设计语言，机器语言所具有的那些缺点汇编语言也都有，只是程度上较轻而已。

3．高级语言

（1）优点

①接近于自然语言

高级语言更接近于自然语言，一般采用英语表达语句，便于理解、记忆和掌握。

②短小精悍

高级语言的语句与机器指令并不存在一一对应关系，一个高级语言语句通常对应多个机器指令，因而用高级语言编写的程序（称为高级语言源程序）短小精悍，不仅便于编写，而且易于查找错误和修改。

③通用性强

高级语言基本上与具体计算机无关。程序员不必了解具体机器指令就能编制程序，而且所编的程序稍加修改或不用修改就能在不同的机器上运行。

（2）翻译方式

①解释

解释方式使用的翻译软件是解释器（interpreter），它把高级语言源程序一句句地翻译为机器指令，每译完一句就执行一句，当源程序翻译完后，目标程序也执行完毕。

②编译

编译方式使用的翻译软件是编译器（compiler）。它将高级语言源程序完整地翻译成机器指令的目标程序，使目标程序和源程序在功能上完全等价，然后执行目标程序，得出运算结果。

③优缺点

解释方式的优点是灵活，占用的内存少，但占用更多的机器时间，并且执行过程离不开翻译程序。编译方式的优点是执行速度快，但占用内存多，并且不灵活，若源程序有错误，必须将错误全部修正后再重新编译和从头执行。要求程序员有较高的程序设计水平。

4．第四代语言与软件工具

第四代语言分为以下7类

（1）查询语言

查询语言是一种用于存取数据库或档案中资料的高级语言，操作时具有人机交互、联机处理的特色，也能处理非事先定义的资料查询要求。

（2）报表生成器

报表生成器是指能从数据库或档案中抽取资料，然后制作成用户所需要的个性化报表的工具。

（3）图形化语言

图形化语言能从档案或资料库中抽取资料，并按使用者的要求，将这些资料以任选形式，如直方图、圆饼图、折线图等展现在使用者面前。

（4）应用程序生成器

应用程序生成器的工作原理是根据一些标准的、公共的常用功能，预先进行编程，建立预程序化的模块组。

（5）非常高阶程式语言

非常高阶程式语言是一种利用少量指令集来产生程序码的程序语言。因为指令集小，程序语言简单，易于终端用户的直接使用，并在短时间内开发出程序或应用系统。

（6）套装软件

套装软件指的是一组事先写好的程序码，将在大、中、小型计算机及个人计算机上运行的主要商用软件整合在一起，在市场上交易。

（7）个人计算机工具

①办公自动化软件

办公自动化软件，比如Microsoft Office是一种套装软件。

②万维网浏览器

万维网浏览器是使用Internet或以Internet科技为基础的网络系统的主要界面。

③群组软件

群组软件提供了支持工作团队协调活动的功能与服务，并以一个网络来连接分散在各地的每个群组成员的计算机。

5．互联网环境下的编程语言

（1）超文本标记语言和扩展标记语言

超文本标记语言（HTML）是一种网页设计语言，用于描述网页的超文本和超媒体（hypermedia）文件。

（2）Java及其开发平台

Java是一种跨平台的语言。同一个Java程序可在各种品牌、各种操作系统的计算机，甚至智慧型电话上执行。

四、软件开发方法和工具

1．面向对象程序设计

面向对象的程序设计方法是将数据与程序封装在一个对象内，作为一个独立的个体。

面向对象程序设计的基础依赖于类（class）和继承（inheritance）的概念。

2.UML

UML提出面向接口设计、图形化开发界面的新方法。

（1）内容

UML的重要内容可以由下列5类图（共9种图形）来定义：

①用例图

从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。

②静态图

包括类图、对象图和包图。

③行为图

描述系统的动态模型和组成对象问的交互关系。

④交互图

描述对象间的交互关系。如果强调时间和顺序，则使用顺序图；如果强调上下级关系，则选择合作图。这两种图合称为交互图。

⑤实现图

构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。

（2）应用领域

最常用的是建立软件系统的模型，但它同样可以用于描述非软件领域的系统。UML是一个通用的标准建模语言，可以对仟何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。

3.MVC设计模式

MVC把一个应用的输入、处理、输出流程按照model、view、controller的方式进行分离，这样一个应用被分成三个层——模型层、视图层和控制层。

（1）视图

视图代表用户交互界面，对于Web应用来说，可以概括为HTML界面，但有可能为XHTML、XML和Applet。

（2）模型

模型就是业务流程／状态的处理以及业务规则的制定。

（3）控制

控制可以理解为从用户接收请求，将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。