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第3章计算机软件系统计算机基础教程第3章计算机软件系统•3.1系统软件与应用软件•3.1.1系统软件•系统软件是指管理、控制和维护计算机系统资源的程序集合。其主要功能是使用和管理计算机硬件资源与软件资源，也是为其他软件的正常运行提供平台和服务的软件

。它最接近计算机硬件，其他软件都要通过它利用硬件特性发挥作用，如图3-1所示。第3章计算机软件系统硬件应用软件语言编译系统操作系统硬件应用软件语言编译系统操作系统图3-1计算机系统组成第3章计算机软件系统•1．操作系统简述•2．程序设计语言与语言处理程序•（1）程序设计语言•1）机器语言•2）汇

编语言•3）高级语言•（2）语言处理程序•1）汇编程序•2）解释程序•3）编译程序第3章计算机软件系统•3．数据库管理系统•数据库是以一定的组织方式存储起来的、具有相关性的数据集合。数据库管理系统（DataBase

ManagementSystem,DBMS）则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。•4．服务程序•服务程序能够提供一些常用的服务性功能，是在系统开发和系统维护时使用的工具。第3章计算机软件系统•3.1.2应用软件•（1）通用软件这

类软件通常是为解决某一类问题而设计的，而这类问题是很多人都要遇到和解决的。•（2）专用软件专用软件是用户为了解决特定的具体问题而开发的具有特殊功能和需求的软件。第3章计算机软件系统•3.2操作系统•操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源并协调运行的程序系统，由一系列具有

不同控制和管理功能的程序组成。•3.2.1操作系统的发展及分类•1．手工操作阶段•2．联机批处理系统•3．脱机批处理系统•4．执行系统•4．执行系统•5．多道批处理系统第3章计算机软件系统•3.2操作系统•操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件

资源并协调运行的程序系统，由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成。第3章计算机软件系统•3.2.1操作系统的发展及分类•1．手工操作阶段2．联机批处理系统•3．脱机批处理系统4．执行系统•5．多道批处理系统如图3-2所示为单道程序工作过程;图3-3所示为多道程序工作过程。•6．分时

系统分时系统具有以下特点：•1）多路性•2）独占性•3）交互性•4）及时性第3章计算机软件系统•7．实时系统•实时系统其特点如下：•1）及时响应•2）高可靠性和安全性•3）系统的整体性强•4）交互会话功能较弱•8．

网络操作系统•9．分布式操作系统•10．个人计算机操作系统第3章计算机软件系统CPU工作I/O操作t用户程序监督程序计算请求输入启动I/OI/O完成结束中断继续计算CPU工作I/O操作t用户程序监督程序计算请求输入启动

I/OI/O完成结束中断继续计算图3-2单道程序工作示例CPU外部设备外部设备程序A程序B程序A程序B磁盘输入磁带输入输入结束输入结束绘图输出输出结束输出结束CPU外部设备外部设备程序A程序B程序A程序B磁盘输

入磁带输入输入结束输入结束绘图输出输出结束输出结束图3-3多道程序工作示例第3章计算机软件系统•3.2.2操作系统的功能•3.3.1进程的概念•进程是程序在计算机上的一次执行活动。进程具有以下特征。•1）并发性•2）动态性•3）独立性•4）异

步性•5）结构特征第3章计算机软件系统•3.3.2进程的状态及其变迁•进程有3个基本状态：就绪状态、执行状态与阻塞状态。进程的基本状态及其变迁如图3-4所示。进程在运行过程中必处于这3个基本状态的其中一种。•1）就绪状态•2）执行状态•3）阻塞状态第3章计算机软件系统执行状态

阻塞状态就绪状态时间片完进程调度事件发生等待某事件发生执行状态阻塞状态就绪状态时间片完进程调度事件发生等待某事件发生图3-4进程的基本状态及其变迁图第3章计算机软件系统•3.3.3进程控制•进程控制是操作系统内核中的组成部

分。•在操作系统中有两类进程：系统进程和用户进程。•3.3.4进程通信•系统中各进程之间有时需要合作，需要交换信息，为此需要进行进程通信。所谓进程通信就是指进程之间可直接以较高的效率传递较多数据的信息交换方式。第3章计算机软件系统•3.3.5进程调度•进程调度有以下两种方式。•

非抢占方式•抢占方式•常用的调度算法。•1）先来先服务（FCFS）算法•2）最短CPU执行期优先调度算法•3）优先级调度算法•4）时间片轮转法数•5）多级反馈队列轮转调度算法第3章计算机软件系统•3.4存储管理•存储管理是指对存储器资源的管理，主要是对内存的管理。•3.4.1地

址重定位第3章计算机软件系统•3.4.2分区式存储管理•1．单一连续分配•单一连续分配是一种简单的存储分配方案，主要用于单用户单任务操作系统。如图3-5所示。•2．固定式分区分配•固定式分区分配是把内存分为一些大小相等或不等的分区，每个进程占用一个或几个分区。操作系统占用其中一个分区，如图3-

6所示。第3章计算机软件系统操作系统空闲区作业2作业1……作业队列0abc主存储器用户区操作系统空闲区作业2作业1……作业队列0abc主存储器用户区图3-5单一连续分配第3章计算机软件系统操作系统分区1分区2分区3进程1进程2

进程3abcd用户区…………0主存进程队列操作系统分区1分区2分区3进程1进程2进程3abcd用户区…………0主存进程队列图3-6固定式分区分配第3章计算机软件系统•3．动态分区分配•动态分区分配算法有以下几种。•（1）最先匹配法（first

-fit•（2）下次匹配法（next-fit）•（3）最佳匹配法（best-fit）•（4）最坏匹配法（worst-fit）第3章计算机软件系统•3.4.3分页式存储管理•把逻辑地址空间划分为一些相等的片，这些片称为页或页面。同样，物理地址空间也被划分为同样大小的片，称

为块。•3.4.4分段式存储管理•分段存储管理和页式存储管理一样是通过引入进程的逻辑地址。页式管理是把内存视为一维线性空间。而段式管理是把内存视为二维空间，与进程逻辑相一致。第3章计算机软件系统•3.5设备管理•对计算机输入/输出系统的管理就是设备管理。•

3.5.1设备管理的基本任务•1）选择和分配输入/输出设备，以便进行数据传输操作。•2）控制输入/输出设备和CPU（或内存）之间交换数据。•3）为用户提供一个友好的透明接口，将用户和设备硬件特性分开，使得用户在编制应用程序时不必涉及具体设备，系统按用户要求控制设备工

作。第3章计算机软件系统•4）提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作程度，以使操作系统获得最佳效率。•5）设备管理直接与物理设备相关，而且不同的计算机系统配置不同的I/O设备，所以不同的操作系统的设备管理程序也有很大差别。第3章计算机软件系统•设备管理程序一般

要提供下述功能。•1）提供和进程管理系统的接口。•2）进行设备分配。•3）实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作，其中需要大量的硬件支持，例如寄存器、控制器、通道及中断等。•4）进行缓冲管理，解决低速I/O设备

与高速CPU之间传送数据的不匹配问题。第3章计算机软件系统•3.5.2设备管理中数据传输的控制方式•1．程序直接控制方式•2．中断控制方式•3．DMA方式如图3-7所示•4．通道控制方式如图3-8所示•第3章计算机软件

系统•DMA控制器内存CPUI/O设备数据StartIntDMA控制器内存CPUI/O设备数据StartInt图3-7DMA方式第3章计算机软件系统•计算机I/O通道I/O通道控制器控制器控制器控制器设备计算机I/O通道I/O通

道控制器控制器控制器控制器设备图3-8通道方式第3章计算机软件系统•3.6文件管理•从资源观点来看，文件系统就是操作系统对软件资源的管理，也称信息管理。•3.6.1文件概念•文件系统的管理功能是通过把它的管理信息（程序和数据）组织成一个个文件的方式来实现的

。文件包括两个部分：文件体和文件说明。•3.6.2文件逻辑结构•1）流式结构•2）记录式结构第3章计算机软件系统•3.6.3文件物理结构•1．连续结构•连续结构是指把逻辑文件中的连续信息存放到连续的物理块中，如图3-9所示。•2．链接结构如图3-10所示。•3．索引结构•索

引结构是另一种文件存储空间非连续区分配的方法。如图3-11所示。第3章计算机软件系统……文件A文件长度4第一物理块号80物理块号80818283逻辑块号0123文件目录……文件A文件长度4第一物理块号80物理块号80818283逻辑块号01

23文件目录图3-9连续结构第3章计算机软件系统物理块文件A第一物理块号8090100110^物理块120物理块110物理块100物理块90文件目录0123物理块文件A第一物理块号8090100110^物

理块120物理块110物理块100物理块90文件目录0123图3-10链接结构第3章计算机软件系统索引表指针逻辑块号物理块号30252015012330252015文件B目录项文件目录索引表物理块索引表指针逻辑块号物

理块号30252015012330252015文件B目录项文件目录索引表物理块图3-11索引结构