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本节课的主要内容
计算机软件系统
系统软件
应用软件
操作系统概述
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一、计算机软件系统
1.1 软件及程序设计语言
软件是使用某种语言编写的可完成各种特定功能的程序
机器语言
汇编语言
高级语言
计算机硬件可直接识别的、最初级的语言
由汇编程序识别的语言，其源程序必须由汇编程序将其翻译成机器语言程序才能被执行
与计算机硬件无关，具有很好的通用性和可移植性。由相应的编译程序或解释程序支持。如Basic, C/C++, JAVA, ASP, C#...
计算机程序设计语言
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一、计算机软件系统
编译程序
解释程序
高级语言源程序 执行
解释程序
一次性把整个程序翻译成机器语言，并把翻译后的程序(目标
程序)保存在磁盘上，以备后用
将源代码逐句解释，边解释边执行
高级语言源程序 机器指令目标程序
编译程序
执行
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一、计算机软件系统
1.2 系统软件
系统软件
管理、监控、维护计算机硬件和软件资源并使之高效工作
包括操作系统、设备驱动程序、实用程序、高级程序设计
语言的编译、解释程序以及数据库管理系统等
应用软件
系统软件
硬 件
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一、计算机软件系统
设备驱动程序
用于控制设备与操作系统通迅
为方便用户使用，操作系统中往往包含了一些常用设备的
驱动程序（硬件兼容列表）
即插即用（plug and play, PnP）标准：支持该标准的设备
接口卡在安装时，计算机可自动检测和配置设备，并安装
适当的设备驱动程序
实用程序
操作系统的一种补充，为用户提供一些在计算机操作过程
中经常需要使用但未被操作系统所涵盖的功能，如：磁盘
格式化、分区、数据备份与恢复程序等
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一、计算机软件系统
1.3 应用软件
针对专门的应用或为解决特定问题而开发的软件。可根据
需要，在操作系统的基础上安装各种应用软件
典型的应用软件包括办公自动化软件、网络软件、媒体软
件、图像处理软件、游戏软件等
病毒查杀 BitDefender、卡巴斯基
通讯工具 微信、QQ、gtalk、skype
系统工具 WinRAR、7-zip、Daemon Tools
浏览器/邮件 IE、firefox、Chrome、360、foxmail
音频视频 Flash Player、RealPlayer、MediaPlayer
阅读/图像 Adobe Reader、Photoshop
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二、操作系统概述
2.1 什么是操作系统
操作系统（Operating System, OS）是计算机硬件和用户
（程序和人）之间的接口，它使得其他程序更加方便有效
地运行，并能方便地对计算机硬件和软件资源进行有效管
理和控制。是计算机中最基本的系统软件
操作系统担任：
- 用户与计算机硬件系统之间的接口
- 计算机系统资源的管理者
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二、操作系统概述
操作系统为其他程序提供支持
- 例如，负责把其他程序装入内存
系统启动
- 必须把OS装载到内存后，计算机才可以执行读写或计算操作
- 计算机必须具备自举能力将自己所有的元件激活，以便能完成
加载操作系统这一目的
- 自举（引导）过程：在主板的ROM中固化了BIOS，当计算机
被加电时，CPU的程序计数器被设置为这个ROM的开始处，
该程序的唯一职责是把操作系统本身（需要启动计算机的那部
分）装入RAM内存
[之前还需进行硬件自检]
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二、操作系统概述
2.2 操作系统的发展历程
操作系统是随着计算机硬件技术的发展而发展的
1. 手工操作阶段
- 基本采用人工操作，用户独占计算机、CPU等待人工操作
- CPU经常处于空闲状态（人机矛盾）
2. 单道批处理操作系统 (Batch Operating System)
- 只保证计算机的所有资源被从一个作业转换到另一个作业
- 用户与作业之间不具有交互性
每个要运行的程序叫做一个作业
- 仍然不能很好地利用系
统资源（I/O速度远远慢于
CPU的速度）
等待执行程序A
程序B
程序C
时间t
等待
等待
I/O
执行
执行
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二、操作系统概述
3. 多道批处理操作系统
- 多个程序同时加载到计算机内存中。OS需要能够在多个作业之
间进行切换，并管理多个I/O。同时还要保护一个进程不受另
一个进程干扰
- 允许用户在一个单用户计算机上实现多任务处理
进程：在内存中等待分配资源的程序
CPU和I/O的并发[并行处理]
等待执行
时间t
等待
等待
程序A
程序B
程序C 执行
执行
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二、操作系统概述
4. 分时操作系统 (Time-sharing Operating Systems)
- 多用户终过终端交互地运行程序，在所有连接的终端用户之间
进行分时。分给每个人有限的时间，只要时间到了就切换进程
（时间片轮转）
- 因为计算机运行速度很快，所以分时系统对于用户是隐藏的，
每个用户都感觉整个系统在为自己服务，好像独立使用计算机
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二、操作系统概述
5. 操作系统的进一步发展
实时操作系统
- 能够及时响应高优先级的任务，不会有较长的延时
通用操作系统
- 同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或者其中两种
以上功能的操作系统
网络操作系统
- 在通用操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能
嵌入式操作系统
- 运行在嵌入式芯片中，对整个智能芯片及它所操作、控制的各
种资源进行统一协调、处理和控制
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二、操作系统概述
2.3 常见操作系统
DOS
命令行界面，单用户、单任务
早期的磁盘操作系统，目前已不再单独使用
MS-DOS集成在Windows中
- 命令行提示符
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二、操作系统概述
Windows
1985年：windows 1.0 是微软第一次对个人电脑操作平台进行用户图形界面的尝试
(Graphical User Interface, GUI)
需要更强的计算能力，更多的内存和更灵活的表现
单用户、多任务，图形界面
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二、操作系统概述
微软公司windows操作系统产品线
1985
1.0
1995
95
2001
XP
1987
2.0
1998
98
1990
3.0
2000
ME
2015
win10
19
2009
win7
二、操作系统概述
2015年至今：Windows 10
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二、操作系统概述
类UNIX（UNIX-like）家族
UNIX于1969年诞生于贝尔实验室
派生系统
Linux
Macintosh OS X
多用户、多任务
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二、操作系统概述
2.4 操作系统的主要功能
用户接口
CPU的控制与管理 文件的控制与管理
外部设备的分配与管理
内存的分配与管理
操作系统
用于接收用户（进程）的输入
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二、操作系统概述
CPU管理
CPU在同一时间只能执行一条指令。当多个用户程序请求处理器服
务时，OS要合理高效地安排不同程序之间的运行
内存分配与管理
在多道程序下，同一时刻可以装入多个程序，操作系统决定如何
分配使用存储器，以及进行存储保护
虚拟内存技术——由于CPU同一时间只能执行一条指令，因而也就
不需要把整个程序都存储在内存中，虚拟内存只需随时把马上要
用到的程序部分调入内存，其余的则可以留在磁盘上
不需要的模块移至
虚拟内存需要的模块移至主内存
虚拟内存和交换 23
二、操作系统概述
设备管理
操作系统要有序、高效地管理各种输入/输出设备，负责完成主机
与外设之间的信息交换
文件管理
系统中的信息资源(如程序和数据)是以文件的形式存放在外存上
的，需要时再把它们装入内存
操作系统将文件组织为文件系统，以控制对
文件的访问，使得用户和程序可以很方便地
在硬盘等外存储器上创建、移动、重命名或
删除文件等
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二、操作系统概述
不同的OS应用不同的文件系统，如NTFS、FAT16、FAT32
[Windows]; Ext3、Ext4 [Linux]; HFS[Mac]
一个文件系统的首要工作是维持簇列表并跟踪哪些簇是空的，哪
些存储数据。这些信息存储在一个专用文件里，称为文件分配表
(File Allocation Table, FAT)
删除文件时：把文件所在簇的状态置为“空”并从FAT中删除文
件名
文件的标识是由路径、文件名和扩展名组成的，如
c:\user\student\exam.txt
文件的扩展名表示文件的类型
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二、操作系统概述
常用的文件格式及其扩展名
可能使用的图标 扩展名 文件类型
exe 可执行文件
txt 文本文档文件
doc word文档文件
xls Excel文件
ppt、pps Powerpoint文件
zip、rar 压缩文件
bak 备份文件
htm、html HTML网页文件
jpeg、bmp 图片文件
wav、mp3 声音文件
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二、操作系统概述
文件夹：是文档、应用程序等
的分组表示。一个文件夹中可
以包含文件，也可以包含另外
的文件夹[树状结构]
绝对路径/相对路径
系统文件夹：存放操作系统主要文件的文件夹，一般在安装操
作系统过程中自动创建并将相关文件放在对应的文件夹中，这
里面的文件直接影响系统的正常运行
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