计算机概论九讲456讲总结.docx
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计算机概论九讲456讲总结
第四讲操作系统
·什么是操作系统
一．操作系统的概念
操作系统是软件，计算机必须安装操作系统。
在计算机系统的层次结构中，最内层的是机器层，是指硬件设备本身，它的对外界面由机器指令系统组成；
位于机器层外面的就是操作系统层，它的对内界面是管理和控制各种硬件资源，对外界面是为用户提供方便服务的一组软件程序集合（因此我们又称操作系统是用户和计算机之间的界面）；
系统层是指除操作系统以外的所有系统软件；
应用层则是为解决某些具体的、实际的问题而研发出的各种程序。
操作系统的作用：
它能够合理分配、管制、调度计算机的各种资源；它控制着计算机的所有操作，它提供了用户可以存在和检索文件的方法，提供了用户可以请求执行程序的接口，还提供了程序请求执行所必需的环境。
2．操作系统的历史
操作系统不断发展和改善的两个因素：
①硬件成本的不断下降；②计算机的功能和复杂性的不断变化。
⒈手工操作
编程直接使用机器语言，控制机器采用插件版的手工操作方式，当时执行的机器级程序独占系统所有资源，不支持交互命令输入。
这个阶段并不纯在操作系统，机器的运行完全由人来控制。
人就是这个阶段的操作系统。
⒉单用户、单命令操作系统
还没有形成完成得操作系统概念，人们只是想到设计一些标准命令提供给用户使用，提供人机交互命令，这些标准命令集合构成了最原始的操作系统——单道、单处理操作系统。
⒊批处理操作系统
晶体管的发明使计算机的运算速度和可靠都得到了长足的发展，单用户、单命令操作系统的低效率运行模式之间带来的矛盾更加突出。
这个阶段的操作系统相当于一个监控程序，自动控制批量作业的完成。
⒋多道批处理操作系统
批处理操作方式虽然无须人工交互，在一定程度上提高了CPU的利用率，单由于是逐个作业完成的，而且CPU和I/O设备是串行运行的，在程序执行输入/输出时,CPU只能等待，因此某些资源常常处于闲置状态。
⒌分时操作系统
在分时操作系统下，用户可以直接和计算机进行交互。
⒍现代操作系统
分布式操作系统则是将网络资源进行整合和管理，使得使用分布在网络上的计算机就像使用一台计算机一样方便。
3．操作系统的分类
1.批处理操作系统
批处理有联机批处理方式和脱机批处理方式。
单道批处理方式是以串行的方式逐个处理作业的，当以个作业完成后再调入另一个作业进行内存运行。
多道批处理方式是将多个作业调入内存交替运行，当以个作业从CPU占用转入I/O处理时，另一个作业马上占用CPU。
2.分时操作系统
分时操作系统允许多个联机用户同时使用一台计算机的系统。
分时系统的主要特点就是要协调各个终端用户同时与计算机的交互，完成它们的请求，做到让每个用户感觉到是独占计算机一样，而且还要保证系统资源能被公平地共享。
3.实时操作系统
实时系统就是一种对事件进行及时处理的系统，当事件发生时，系统能以最快的速度进行处理，处理结果页要以最快的速度进行反馈。
这个反馈一种是控制被监测的对象或被控制的过程，也就是实时过程控制系统。
还有一种是实时信息处理系统，它能及时地响应终端用户的服务请求，对信息进行检索、加工、存储、修改、更新、删除、传递等，并将信息处理的结果及时反馈给用户。
4.网络操作系统
计算任务由大量独立而相互连接的计算机共同完成，互联的计算机资源可以相互共享。
网络操作系统就是在操作系统之上增加的网络功能，使得网络中的各台计算机能够通过各种网络协议进行通信，实现信息交换和资源共享。
5.嵌入式操作系统
我们把嵌入了处理器、存储器和接口电路的设备称为嵌入式系统，对嵌入式系统进行管理的系统软件就是嵌入式操作系统。
·操作系统的组成
1．操作系统的曾地结构
1.用户接口
用户接口通常有两类：
命令接口和程序接口。
Shell最早是有Unix系统提出的概念，早期的Shell为一个命令集，Shell通过基本命令完成基本的控制操作。
Shell命令有如下两种执行方式:
（1）会话输入，即单命令方式。
（2）命令文件方式，即批处理方式。
2.内核
内核，又称为Kernel，是操作系统的核心程序，位于操作系统的核心层。
内核包含一些完成计算机安装所要求的基本功能的核心程序，通常包括以下3部分：
（1）文件管理程序：
文件管理程序保存了所有存储在外存上文件的记录，包括每个文件的位置、哪些用户有权进行访问以及外存的哪些部分可以用于建立新文件或扩充现有文件。
（2）设备驱动程序：
设备驱动程序直接与设备进行通信以外城设备操作。
（3）内存管理程序：
在一个多任务的环境下，操作系统的内存管理要确定将享有程序调入内存运行，然后根据需要将另一个程序调入内存替代前一个程序。
在内核的组成中海包括调度程序和分派程序。
2．操作系统的功能组成
操作系统按照它的功能性，可以划分为4个部分：
处理器管理、存储管理、设备管理和文件管理。
·操作系统的载入
1．基本输入/输出系统（BIOS）
BIOS包括了基本输入/输出的程序、系统设置程序以及开机后自检程序和启动自检程序等，其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。
其任务是负责自检，并从外存中预先确定的位置见分区引导块读入内存，由引导块对操作系统进行引导，将操作系统从外存储器中调入内存，接下来由操作系统控制计算机的所有活动。
2．CMOS与BIOS的区别
3．操作系统的启动
操作系统的具体引导过程包括以下几个步骤：
（1）系统加电，处理器复位，查找含有计算机启动指令的BIOS。
（2）BIOS执行开机自检，监测系统各个部件是否连接正常并给出检测信息。
（3）将自检结果与CMOS中的系统信息进行比较，如果有问题，系统会做出相应的处理。
（4）如果自检成功BIOS将外村中的分区引导块载入内存，并执行引导块程序对操作系统核心进行引导，操作系统核心进入内存后立即接管系统，继续系统的初始化等工作。
（5）操作系统根据系统配置信息，执行并启动一些系统程序，完成整个系统的启动。
·操作系统的功能
1．处理器管理
管理处理器的核心内容可以归结为如下相关问题：
（1）确保每个进程及应用程序得到足够的处理器时间来实现其正常功能。
（2）在实际工作中尽可能使用更多的处理器周期。
无论什么种类的操作系统，进程至少有3中状态：
就绪状态、运行状态和阻塞状态。
2．存储管理
当操作系统管理计算机的内存时，有如下两个主要任务需要完成：
（1）每个进程必须具有足够的内存以执行操作，并且既不可以在其他进程的内存中进行，也可以不让其他进程在这一内存空间中运行。
（2）必须合理使用系统中不同类型的内存，以使每个进程可以高效运行。
计算机系统中的内存类型可以分为：
（1）高速缓存。
（2）主内存。
（3）辅助存储器。
3．设备管理
计算机的外围设备分为两大类：
一类是存储型设备；另一类是输入/输出型设备。
操作系统出了要提供文件系统外，还必须要有实现对外围设备上文件信息的物理存取和设备控制的功能，在操作系统中完成这一功能的程序就是设备管理。
设备管理要达到的主要目标是：
提供统一界面，方便用户使用，发挥系统的并行性，提高I/O设备的使用效率。
为此，设备管理通常应具有以下功能：
（1）外围设备的中断处理。
（2）缓冲区的管理。
（3）外围设备的分配。
（4）外围设备的驱动调度。
（5）虚拟设备及其实现。
其中前四项是设备管理的基本功能，最后一项是为了进一步提高系统效率而设置的，往往在规模较大的操作中才提供，每一种功能对不同的系统、不同的外围设备配置也有强有弱。
设备管理分为两层：
处在最上面的与用户进程交互的是“输入/输出控制系统”，处在下一层的是“设备驱动程序”。
前者是对每一个输入、输出请求确定其所使用的设备；后者是一种低级的系统过程，它直接控制硬件设备的操作。
4．文件管理
1.文件
文件是指具有文件名的若干相关元素的集合。
文件的属性包括文件的类型、文件的长度、文件的物理位置和文件的创立时间。
文件的基本操作有创建问价、删除文件、读文件、写文件、截断文件以及设备文件的读/写位置等。
2.目录管理
文件与文件控制块一一对应，而人们把文件控制块的有序集合成为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项。
3.磁盘分区管理
磁盘分区管理通常由各种文件系统来具体体现，目前常用的文件系统有：
（1）FAT
（2）NTFS
（3）Ext（是第一个专门为Linux开发的文件系统类型，叫做扩展文件系统）
·常见的操作系统
1．MS-DOS
二．Windows
Windows是微软公司推出的视窗计算机操作系统，是单用户、多任务的操作系统。
Windows操作系统是目前个人计算机中的主流操作系统，主要与Windows以下特色密切相关：
（1）统一的窗口和操作风格。
（2）丰富的应用程序和应用开发程序。
（3）事件驱动程序的运行方式。
（4）多任务的图形化用户界面。
（5）支持网络和多媒体技术。
（6）提供丰富的应用程序接口。
（7）广泛的硬件支持。
3．Unix
Unix是一个通用、多用户、多任务、分时的操作系统。
其具有以下几个特点：
（1）Unix系统是一个多用户、多任务、分时的操作系统。
（2）友好的用户接口。
（3）可装卸的树形结构文件系统。
（4）设备文件化。
（5）较强的可移植性。
4．Linux
Linux操作系统是类Unix操作系统的一个分支。
其突出特点如下：
（1）多平台。
（2）功能完善。
（3）内核模块化好。
（4）强大的通信和网络功能。
（5）具有出色的稳定性和速度性能。
5．MacOS
MacOS是苹果公司为其，Macintosh计算机设计的操作系统，简称Mas。
其特点是易用、可靠而且安全性高。
6．嵌入式操作系统
1.Symbian
一个专门应用于手机等移动设备的操作系统。
2.WindowMobile
3.Palm
4.Linux
第五讲计算机软件
中美服设
（2）班Z10401222英子
·什么是软件
1．软件的概念
软件是计算机的灵魂，是计算机系统中的程序、数据及相关文档的总称。
数据是指所有能输入到计算机并被计算机程序处理的符号的介质的总称，是用于输入计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的统称。
文档时软件的重要组成部分，它是指同于描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况、测试结果即使用方法等。
软件的本质是一种服务。
2．系统软件
1.操作系统
系统软件在位应用软件提供上述基本功能的同时，也进行着对硬件的管理，使在一台计算机上同时或先或后与运行的不同应用软件有条不紊地合用硬件设备。
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。
、
2.支撑软件
支撑软件是支撑各种软件的开发与维护的软件，又称为软件开发环境。
编译器即编译软件。
直接用基本指令来编写软件是一件极其繁重和难以忍受的工作，为了提高效率，人们设计了一套新的指令，称为高级语言，其中每一条指令完成一项操作。
数据管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，简称DBMS。
中间件软件是出于操作系统和应用程序之间的软件，不少人认为它应该属于操作系统中的一部分。
但是中间软件本质上是为应用软件提供平台和服务的，因此通常把中间件软件划入系统软件范畴。
3．应用软件
应用软件是专门为某一应用目的而编制的软件，一般分为3类：
（1）通用应用软件。
（2）撞门行业的应用软件。
（3）定制的应用软件。
应用软件运行在系统软件之上，而操作系统直接运行在裸机之上。
常见的应用软件：
（1）文字处理软件。
（2）信息处理软件。
（3）辅助设计软件。
（4）实时控制软件。
（5）娱乐游戏软件。
（6）工具类软件。
4．软件的发展历史及趋势
1.早期阶段
当时编的软件大多数为个人（或单位）自用，包括编程工具也要自己写，软件还不是产品。
2.第二阶段
计算机软件发展的第二阶段跨越了从20世纪60年代中期到70年代末期的十余年，高级程序设计语言被普遍使用，多用户系统引入了人机交互的新概念，实时系统能够从多个源收集、分析和转换数据，从而使得集成的控制和输出地产生以毫秒而不是分钟来进行。
3.第三阶段
软件开发技术的度量问题受到重视。
4.第四阶段
个人计算机的出现促成了桌面系统的高速发展，诸如位映射现实、按钮、激光打印机、字处理器和网络，为个人计算机革命奠定了基础。
从软件技术整个发展的大趋势来讲，实际上我们如果归纳一下可以有5个发展方向：
（1）是中间件技术，也称软构件，这个是今后软件发展的一个大趋势。
（2）面向对象技术，采用基于对象的概念剪辑模型，模拟客观世界的尸体进行分析、设计和实现软件的方法。
（3）就是网络和因特网开发技术，因特网软件的开发工具、开发方法的发展。
（4）就是嵌入式技术的发展。
（5）智能化的发展。
·软件与信息处理
1．信息处理及方法
1.信息和数据
2.信息处理的一般过程
人们把原始信息表示成数据，称为源数据，然后堆这些源数据进行处理。
信息处理总体上课划分为3个基本环节：
信息输入、信息加工和信息输出。
更详细的又可划分为信息的采集、变换、存储、传输、交换、应用、呈现等操作过程。
3.信息处理的方法与工具
2．信息处理中的计算思维
1.信息为什么要数字化
数字化就是二进制化，目的就是为了使得信息能够被计算机存储和处理。
信息是抽象的，如果要通过信息进行交流或对信息进行处理，必先物化它、消息化它（用符号表示），着就是信息的数据化，如果用二进制来表示，即为数字化。
2.什么是可计算的
计算就是对信息的变换，就是信息处理！
研究计算的可行性和函数算法的理论，又称算法理论。
它是算法设计与分析的基础，也是计算机科学的理论基础。
一般认为，能机械地实现，并总能种植的又穷指令序列称为算法。
3.信息处理过程中的计算问题
（1）信息的采集和存储。
信息的采集就是对原始信息的获取。
（2）信息的变换。
（3）信息的传递。
（4）信息的应用和呈现。
3．软件的作用和地位
1.可计算意味着什么
既然绝大多数信息处理的过程都是可计算的，那么久可以通过软件来实现。
也就是说，软件是信息处理的主要媒介、手段和工具。
2.信息处理各过程的软件实现
在信息的输入过程中，到处要用到软件，最起码要有一个输入界面，这个界面就要靠软件来实现。
信息的输出过程也离不开软件的作用。
3.通软件处理信息的特点
用计算机软件进行信息处理，具有极高的处理速度、多种多样的处理功能和友善的人机交互界面，具有几乎不受限制的存储容量、方便而迅速的通信和高效率的辅助开发手段等，所有这些都决定了软件在信息处理中处于最重要、最核心的突出位置。
下面具体说明用计算机软件进行信息处理的特点：
（1）能高速度、高质量地完成各种数据加工任务。
（2）能提供友善的使用方式和多种多昂的信息输出形式。
（3）具有强大的信息存储和数据资源管理功能。
（4）计算机网络是的世界变“小”了。
（5）计算机软件在辅助开发新的信息处理应用方面能提供有力的支持。
4.软件在信息社会中的地位
首先，软件改变了我们的生活方式。
其次，软件改变了我们的社会管理方式。
再次，软件促进产业发展和国际融合。
最后，软件改变人们的思维和行动方式。
·常用软件开发技术
1．面向对象技术
1.面向对象的基本概念
（1）对象。
对象是人们要进行研究的任何事物，即指像是世界中各种各样的实体。
（2）对象的状态和行为。
对象具有状态，一个对象用数据值来描述它的状态。
（3）类。
具有相同或相似兴致的对象的抽象就是类。
（4）消息和方法、。
消息是指对象间互相联系和相互作用的方式。
2.面向对象的特征
（1）对象唯一性。
（2）分类性。
（3）继承性。
（4）多态性。
3.面向对象的要素
（1）抽象。
（2）封装性。
（3）共享性。
4.面向对象的开发方法
（1）Booch方法。
（2）Coad方法。
（3）OMT方法。
（4）UML语言。
5.面向对象的模型
（1）对象模型。
（2）动态模型。
（3）功能模型。
2．软件工程技术
1.背景
2.定义
目前普遍使用的软件工程定义是由IEEE给出的，即软件工程师将系统性的、规范化的、课定量的方法应用于软件的开发、运行和维护方面。
3.基本原理
（1）用分阶段的生命周期计划严格管理。
（2）坚持进行阶段评审。
（3）实行严格的产品控制。
（4）采纳现代程序设计技术。
（5）结果应能清楚地审查。
（6）开发小组的人员应少而精。
（7）承认不断改进软件工程实践的必要性。
3．中间件技术
1.定义及由来
2.中间件的分类：
（1）通信处理中间件。
（2）交易中间件。
（3）数据存取管理中间件。
3.中间件的特征
重要特征：
（1）平台化。
（2）应用支撑。
（3）软件复用。
（4）耦合关系。
（5）互操作性。
4.中间件的未来
（1）中间件将“变宽变厚”
（2）中间件将面向服务、易于形成。
（3）中间件将向一体化的方向发展。
（4）中间件产品将支持云计算、易于交付。
（5）后端平台深度融合。
4．嵌入式开发技术
1.无所不在的嵌入式系统
2.嵌入式系统的定义
嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。
3.嵌入式系统的历史
4.嵌入式技术的应用领域
其领域可以包括：
（1）工业控制
（2）交通管理
（3）信息家电
（4）家庭智能管理系统
（5）POS网络及电子商务
（6）环境工程与自然
（7）机器人
5．网格计算与云计算
1.什么事网格计算
网格计算式利用因特网技术，将分散在不同地理位置的计算机组成一台虚拟超级计算机。
网格计算利用的是计算机的闲置计算能力。
网格计算不仅受到需要大型科学计算的国家级部门。
2.什么是云计算
云计算是分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个娇小的子程序，再交由多个服务器所组成的庞大系统，经搜索、计算之后，将处理结果回传给用户。
特点：
（1）超大规模
（2）虚拟化
（3）高可靠性
（4）通用性
（5）高可扩展性
（6）按需服务
（7）极其廉价
6．因特网开发技术
1.Web技术及其发展历程
2.Web变成技术的应用
（1）Web客户端技术
（2）Web服务器端技术
·常用应用软件
1．办公自动化软件
办公自动化石将现代化办公和计算机信息处理结合起来的一种新型的办公方式，是当前新技术革命中一个技术应用领域，属于信息化社会的产物。
常用的组件有：
1.Word
2.Excel
3.Outlook
4.Access
5.Publisher
6.Visio
7.MapPoint
8.PictureManager
9.MicrosoftProject
10.OutlookExpress
11.MicrosoftOneNote
12.MicrosoftInfoPath
2．图像处理软件
1.Photoshop
2.ACDSee
3.CorelDraw
4.IIIustrator
5.3DMAX
6.Maya
3．辅助设计与制造软件
计算机辅助软件是采用计算机作为工具，将计算机用于产品的设计、制造和测试等过程的技术。
4．科学计算软件
5．行业管理软件
1.财务管理软件
2.进销存管理软件
3.酒店管理软件
4.医院管理软件
5.股票证券软件
6．手机软件
第六讲程序设计与算法
中美服设
（2）班Z10401222英子
·什么是程序
程序可以认为是一种行动设计方案或工作流程。
随着计算机的普及和应用，程序成了计算机的专用名词。
一个计算机程序主要涉及以下两部分内容：
（1）数据的描述
（2）数据的处理
因此，计算机程序可用著名计算机家沃思提出的经典公式来表示：
算法+数据结构=程序
其中，算法是程序的核心，它在程序编制、软件开发及整个计算机科学中占据着重要堤外；数据结构式算法加工的对象，一个程序要进行计算或处理总是以某些数据位对象的，如果要设计一个好的程序，就需要将这些数据按要求组成一定的数据结构。
2．程序设计语言概述
1.机器语言
机器语言是第一代程序设计语言，它与计算机硬件密切相关，即不同系列的计算机有不同的机器语言。
机器语言中的每一条语句实际上是一条二进制形式的指令代码，指令格式：
操作码
操作数
机器语言的主要特点如下：
（1）计算机可以直接识别和执行用机器语言编写的程序，因此运行效率较高。
（2）用二进制代码表示指令难以记忆，编写机器语言程序很繁琐，容易出错。
（3）不同的计算机系列有不同的机器语言，机器语言程序的通用性很差。
目前已经没有人用机器语言直接编写程序了。
2.汇编语言
人们采用易于记忆的“指令符号”代替冗长的机器指令代码。
汇编语言的特点如下：
（1）汇编语言程序不能为计算机硬件直接执行，只有“翻译”转换为机器语言程序后才能被硬件执行。
（2）汇编语言的指令与机器语言的指令一一对应，不同计算机系列具有不同的汇编语言，通用性仍较差。
（3）与机器语言相比，记忆指令助记符较记忆二进制代码要容易，但仍很繁琐。
3.高级语言
高级语言是由表达各种意义的日常文字和数学符号及表达式按照一定的规则组合而成的，与人类的语言及数学公式很相似，这就是所谓“高级”的含义。
高级语言的特点如下：
（1）高级语言与自然语言相似，编写的程序易学、易读、易修改，通用性好。
（2）用高级语言编写的源程序必须通过“翻译”生成机器语言程序，才能被计算机所执行。
（3）不同的高级语言提供有自己的语言处理程序，即编译程序。
（4）高级语言程序运行的速度和效率一般比不上机器语言和汇编语言。
4.高级语言程序的解释和编译
解释程序将高级语言写的源程序作为输入，采用边解释边执行的方法。
3．开发应用程序的过程
开发应用成素的过程大致有下列几个步骤：
（1）选定一个高级程序设计语言
（2）安装好选定语言的运行环境
（3）启动并进入程序编制状态
（4）编制程序产生源程序文件
（5）编译源程序文件产生目标代码文件
（6）最后，经调试连接生成可执行文件，即应用程序
4．程序设计语言的组成
程序设计语言的组成一般包括：
（1）数据类型
（2）语言元素
（3）控制结构
（4）程序模块
1.数据类型
数据类型一般分为基本数据类型和构造数据类型两大类。
（1）基本数据类型。
基本数据类型是程序设计语言系统内置的。
（2）构造数据类型。
构造数据类型是由基本数据类型按照某种方式组合而成的。
计算机使用数据类型的目的如下：
（1）决定了该类型在计算机中的存储与表达方式
（2）决定了该类型数据的取值范围
（3）决定了该类型数据所能执行的操作
2.语言元素
高级程序设计语言使用我们的日常文字、数学符号和表达式来书写程序，内容包括字母符号、数字符号、变量、常量、表达式、运算符、特殊字符和标准函数等。
3.控制结构
一般包括：
（1）顺序结构
（2）选择结构
（3）循环结构
4.程序模块
为了使整个程序结构清晰明了，便于程序调试维护和重复使用，通常根据应用程序要求实现的功能模块划分为若干个相对独立的部分，使其某个部分解决一个较小的功能。
一般的高级程序设计语言都提供这样的功能，将某一段程序语句作为一个整体，设计为宜个子程序，即程序模块。
·什么
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