計(jì)算機(jī)的軟件介紹

第4章計(jì)算機(jī)軟件和多媒體技術(shù)基礎(chǔ)

本章主要介紹計(jì)算機(jī)軟件和多媒體方面的一些基本常識(shí)、基本概念、名詞術(shù)語，當(dāng)前的常用軟件類型及各類軟件的功能。以及程序設(shè)計(jì)語言和編程中的基本概念。本章概要4.1軟件的發(fā)展4.2軟件及其分類4.3系統(tǒng)軟件的類型4.4操作系統(tǒng)4.5計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)4.6應(yīng)用軟件4.7多媒體及其軟件簡介4.1軟件的發(fā)展4.1.1自由軟件“自由”是指用戶運(yùn)行、拷貝、研究、改進(jìn)軟件的自由。三種層次的自由：（1）研究程序運(yùn)行機(jī)制，并根據(jù)你自己的需要修改它的自由（2）重新分發(fā)拷貝，以使其他人能夠共享軟件的自由（3）改進(jìn)程序，為使他人受益而散發(fā)它的自由4.1.2商業(yè)軟件含義:軟件商業(yè)化，由專門的公司開發(fā)、銷售和維護(hù)，并從中獲利。4.1.3開放源碼軟件開放源碼軟件（open-source）指源代碼可以被公眾使用的軟件，并且此軟件的使用，修改和分發(fā)也不受許可證的限制。開放源碼軟件通常是有版權(quán)（copyright），它的許可證主要是保護(hù)源碼的開放狀態(tài)，保護(hù)原著者的著作權(quán)，或者軟件開發(fā)的控制等。4.1軟件的發(fā)展4.2軟件及其分類軟件指在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備上運(yùn)行的程序及相關(guān)的文檔資料和數(shù)據(jù)。程序是指示計(jì)算機(jī)如何去解決問題或是完成任務(wù)的一組詳細(xì)的、逐步執(zhí)行的指令的有序集合。數(shù)據(jù)是指人們能夠識(shí)別的圖、文、聲像、數(shù)字、符號(hào)等在電腦中存儲(chǔ)及處理的信息形式。軟件和硬件具有相互依存和邏輯等價(jià)的關(guān)系。硬件是軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)，軟件是硬件功能的擴(kuò)充。用戶通過使用軟件來達(dá)到控制計(jì)算機(jī)硬件的目的。4.2.1軟件的概念4.2.2軟件的功能管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)資源的利用率，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各組成部件之間的配合與合作。在硬件提供的設(shè)施與體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能，提高計(jì)算機(jī)去實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行各類應(yīng)用任務(wù)的能力。面向用戶服務(wù)，向用戶提供盡可能方便、合適的計(jì)算機(jī)使用界面與工作環(huán)境；為用戶運(yùn)行各類作業(yè)、完成各種任務(wù)提供相應(yīng)的軟件支持。為軟件開發(fā)人員提供開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境，提供維護(hù)、診斷、調(diào)試計(jì)算機(jī)的工具。4.2.3軟件的分類軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件是為整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的、不依賴于特定應(yīng)用領(lǐng)域的通用軟件，用來管理計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)和軟件資源應(yīng)用軟件是指用于應(yīng)用領(lǐng)域的各種應(yīng)用程序及其文檔資料，是各領(lǐng)域?yàn)榻鉀Q各種不同的問題而編寫的軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次硬件操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件用戶應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)之上的第一層軟件系統(tǒng)，其它系統(tǒng)軟件借助操作系統(tǒng)的功能完成不同的功能（如語言處理程序，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等），應(yīng)用軟件是利用各種系統(tǒng)軟件開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，用戶則常通過應(yīng)用軟件操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成各種實(shí)際工作。4.3系統(tǒng)軟件的類型系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)（OS）語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）實(shí)用工具及診斷程序4.3.1操作系統(tǒng)（OperatingSystem）操作系統(tǒng)管理和控制計(jì)算機(jī)所有硬件、軟件資源的程序。地位：“總管家”，其他軟件的基礎(chǔ)。目標(biāo)：提高資源利用率。4.3.2網(wǎng)絡(luò)和通信軟件網(wǎng)絡(luò)和通信軟件的作用保證計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作的順利進(jìn)行，負(fù)責(zé)網(wǎng)上各類資源的管理與監(jiān)控，以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間、計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的通信交往，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中必不可少的組成部分。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通過內(nèi)核程序、傳輸規(guī)程軟件、服務(wù)規(guī)程軟件、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理及監(jiān)控程序等軟件模塊，保證實(shí)施網(wǎng)上資源共享與數(shù)據(jù)通信。常用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)UNIX、NovellNetWare、WindowsNT、WindowsServer的各版本、OS/2及Linux等4.3.3計(jì)算機(jī)語言及處理程序計(jì)算機(jī)語言：用戶通過計(jì)算機(jī)語言編寫程序，指示計(jì)算機(jī)完成一定的工作！語言處理程序：把用戶的程序轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的指令的程序；它可分為編譯系統(tǒng)和解釋系統(tǒng)。4.3.4、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）DBMS是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，能夠有效、正確地管理一個(gè)單位，企業(yè)，學(xué)校，工廠等的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)安全性。DBS=DB+DBMS+DBADBS：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。DBA：數(shù)據(jù)庫管理員。DBMS是DBS的核心。用戶應(yīng)用程序DBMSDBDBMS的種類根據(jù)所基于的數(shù)據(jù)模型來分：層次型網(wǎng)狀型關(guān)系型

目前最流行。

普及式：VisualFoxPro、Paradox、Access

完善的大型的：Oracle、DB2、SYBASE、Informix、SQLServer4.4操作系統(tǒng)每臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都必然要包含一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)是運(yùn)行在裸機(jī)之上的最基本的系統(tǒng)軟件，它是對(duì)硬件系統(tǒng)的第一層擴(kuò)充，其他的軟件都必須在某個(gè)操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行；操作系統(tǒng)是一組程序的集合，這組程序以合作運(yùn)行的方式控制與管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各類資源（主要包括硬件與軟件資源），控制管理相應(yīng)的應(yīng)用程序，合理地組織與安排計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，向用戶提供一些操作計(jì)算機(jī)的命令或編寫程序的軟件接口。

操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)單用戶多任務(wù)多用戶多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能

CPU管理：合理分配和利用CPU；存儲(chǔ)管理：負(fù)責(zé)對(duì)內(nèi)存的分配和擴(kuò)充等；設(shè)備管理：控制外部設(shè)備的運(yùn)行；文件管理：對(duì)文件和目錄進(jìn)行管理；作業(yè)管理：主要是作業(yè)調(diào)度控制等。常見的操作系統(tǒng)DOS(磁盤操作系統(tǒng))Windows系統(tǒng)單機(jī)：Windows98;Windowsme;WindowsXP;Windows2000professional服務(wù)器：WindowsNT;Windows2000ServerUnixLinuxNetwareWindows系統(tǒng)的多任務(wù)調(diào)度1、硬盤上有許多數(shù)據(jù)和程序2、程序執(zhí)時(shí)被從硬盤調(diào)入內(nèi)存中,Windows可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序,每個(gè)程序占據(jù)一塊不同的內(nèi)存區(qū)域3、當(dāng)應(yīng)用程序需要更多的內(nèi)存時(shí)，CPU就從未用的內(nèi)存中為該應(yīng)用程序分配需要的內(nèi)存4、如果沒有足夠的內(nèi)存分配，Windows將內(nèi)存中久未被執(zhí)行的代碼拷貝到硬盤上的“虛擬內(nèi)存”中，然后Winows將這塊內(nèi)存分配給應(yīng)用程序，如果內(nèi)存較小，就會(huì)頻繁地發(fā)生內(nèi)存與硬盤之間的數(shù)據(jù)交換，這就是程序運(yùn)行較慢的原因之一。5、為了同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，Windows將CPU的運(yùn)行時(shí)間分片，每一個(gè)時(shí)間片運(yùn)行一個(gè)程序。比如，將1秒鐘分為100等份，第一個(gè)1/100秒執(zhí)行“打印程序”，第二個(gè)1/100秒執(zhí)行“Excel”……4.5計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)4.5.1程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展機(jī)器語言——匯編語言——高級(jí)語言匯編程序面向過程面向?qū)ο驜asicPascal、CVisualBasicJava、Delphi語言處理程序編譯方式：源程序目標(biāo)程序可執(zhí)行程序編輯程序匯編程序或編譯程序連接程序解釋方式：解釋一句執(zhí)行一句，無目標(biāo)程序生成。計(jì)算機(jī)語言的翻譯翻譯翻譯指的是將計(jì)算機(jī)高級(jí)語程序程序轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的機(jī)器指令程序。翻譯有兩種方式：解釋和編譯編譯編譯是將高級(jí)語言程序（源程序）轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)機(jī)器指令程序，稱為目標(biāo)程序。目標(biāo)程序經(jīng)過鏈接后，就形成了可執(zhí)行程序。幾種計(jì)算機(jī)語言程序的對(duì)比完成3+9的計(jì)算機(jī)程序（基于Z80指令系統(tǒng)）取數(shù)指令的操作碼操作數(shù)3的二進(jìn)制碼加法指令的操作碼操作數(shù)9的二進(jìn)制碼停機(jī)指令的操作碼內(nèi)存中的程序代碼不管是哪種程序設(shè)計(jì)語言寫的程序，最后都要轉(zhuǎn)換成同樣的機(jī)器指令代碼，存于內(nèi)存，才能被CPU執(zhí)行計(jì)算機(jī)語言的演化第1代：機(jī)器語言第2代：匯編語言第3代：高級(jí)語言C語言、Basic、COBOL、Fortran、Pascal、SQL第4代：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言C++、JAVA、J++、PowerBuilder、VB、VC、Delphi面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言（OOP）的基本特征類（class）是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)用來模擬現(xiàn)實(shí)中實(shí)際對(duì)象的程序單元。同類對(duì)象的共有屬性和行為被抽象成一人類，在類中用數(shù)據(jù)表示對(duì)象的屬性，用函數(shù)表示對(duì)象的行為。抽象（abstract）是指有意忽略問題的某些細(xì)節(jié)和與當(dāng)前目標(biāo)無關(guān)的方面，以便把問題的本質(zhì)表達(dá)得更清楚。封裝（encapsulation）就是將數(shù)據(jù)抽象的外部接口與內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分離開來，將接口顯示給用戶并允許其訪問，但將接口的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏起來，不讓用戶知道，也不允許他訪問。繼承（inheritance）所反映的是對(duì)象之間的相互關(guān)系，其實(shí)質(zhì)是某類對(duì)象可以繼承另外一類對(duì)象的特征和能力多態(tài)“一個(gè)接口，多種形態(tài)”4.5.3計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方法1、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想:自頂向下、逐步細(xì)化、模塊化把要完成的復(fù)雜任務(wù)分解為若干個(gè)子任務(wù)，再把子任務(wù)分解為多個(gè)更小的子任務(wù)，直到每個(gè)子任務(wù)都只需要完成某個(gè)單一的功能為止，一個(gè)小任務(wù)稱為一個(gè)模塊。各個(gè)模塊都可以分別由不同的人編寫和調(diào)試。三大結(jié)構(gòu)：順序、分支和循環(huán)2．面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想用計(jì)算機(jī)求解的都是現(xiàn)實(shí)世界中的問題，它們由一些相互聯(lián)系，并且處于不斷運(yùn)動(dòng)變化的事物（即對(duì)象）組成。每個(gè)事物都可以通過兩個(gè)方面來刻畫：描述事物狀態(tài)的數(shù)據(jù)和描述事物行為的操作，應(yīng)該把它們結(jié)合成一個(gè)整體，代表一個(gè)客觀事物，這個(gè)整體就是對(duì)象。從客觀世界中抽象出一個(gè)個(gè)對(duì)象，對(duì)象之間能夠傳遞消息（一個(gè)對(duì)象向其他對(duì)象發(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求信息），并通過特定的函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，禁止以任何未經(jīng)允許的方式修改對(duì)象的數(shù)據(jù)，這就是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本模式。4.5.3計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方法4.5.4軟件工程概述1、軟件工程與軟件危機(jī)軟件危機(jī)是指軟件開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題。即如何開發(fā)軟件，怎樣滿足日益增長的軟件需求，以及如何才能有維護(hù)好數(shù)量不斷膨脹的已有軟件。2、軟件工程按工程項(xiàng)目的管理辦法來管理軟件項(xiàng)目開發(fā)的全過程3、生命周期法生命周期是指軟件系統(tǒng)從產(chǎn)生到滅忘的全過程。生命周期分為系統(tǒng)規(guī)則、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、運(yùn)行維護(hù)和系統(tǒng)評(píng)估五個(gè)階段。每個(gè)階段都完成相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，完成后會(huì)形成相應(yīng)的文檔資料或工作報(bào)告，作為后階段或軟件維護(hù)的依據(jù)。各個(gè)階段互相連接，前階段的結(jié)束意味著后階段的開始4.5.4軟件工程概述3、軟件開發(fā)模型瀑布模型

快速原型模型

增量模型

螺旋模型

噴泉模型

智能模型

敏捷軟件開發(fā)模型

4.6應(yīng)用軟件文字處理軟件：WPS、Word電子表格軟件：Excel、Lotus1-2-3圖形圖像軟件：PhotoShop、CorelDraw、3DS網(wǎng)絡(luò)通信軟件：IE、FTP、OutLook網(wǎng)頁制作軟件：FrontPage、DreamWaver輔助設(shè)計(jì)軟件：AutoCAD簡報(bào)軟件：PowerPoint4.7多媒體及其軟件簡介4.7.1多媒體的概念指把文本、相片、圖形、圖像、語言、聲音、視頻動(dòng)畫等多種對(duì)象集成在一起的一種技術(shù)。多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上是在普通計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上增配一些外圍設(shè)備組成的，一個(gè)完整的多媒體計(jì)算機(jī)包括專用的音頻設(shè)備（聲卡、音箱、麥克風(fēng)、錄音機(jī)、光驅(qū)或DVD驅(qū)動(dòng)器甚至音樂鍵盤等等）、視頻設(shè)備（如數(shù)碼相機(jī)、錄像機(jī)等）、圖形設(shè)備（如掃描儀、繪圖儀）、打印機(jī)等

4.7.2多媒體信息的表示1.數(shù)字音頻聲音是一種模擬信號(hào)，可使用一種模擬（即連續(xù)變化的物理信號(hào)）波形來代表的，這種波形就是大家熟悉的聲波。要在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)或播放聲音必須先把它轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，方法是采樣。聲波的采樣就是在聲音波形上，每間隔相同時(shí)間取一個(gè)波形值，并用一個(gè)數(shù)字來表示采樣頻率人們把每秒鐘采樣的次數(shù)稱為采樣頻率音頻編碼與音質(zhì)的關(guān)系8位聲卡與16位聲卡的區(qū)別波形文件.wav.mod.voc多媒體信息的表示多媒體信息的表示2.數(shù)字視頻視頻采集幀位圖位圖編碼分辨率圖像灰度16位、24位圖真彩色圖形類型圖形軟件MIDI（Musical

Instrument

Digital

Interface），又稱作樂器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂及電子合成樂器的國際標(biāo)準(zhǔn)。它定義了計(jì)算機(jī)音樂程序、數(shù)字合成器及其它電子設(shè)備交換音樂信號(hào)的方式，規(guī)定了不同廠家的電子樂器與計(jì)算機(jī)連接的電纜和硬件及設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，可以使不同廠家生產(chǎn)的電子音樂合成器互相發(fā)送和接收音樂數(shù)據(jù)。MIDI音樂合成4.7.3多媒體信息壓縮技術(shù)1.JPEGJPEG（JointPhotographicExpertsGroup）標(biāo)準(zhǔn)，是一種靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)。具有較高壓縮比的圖形文件（一張1000KB的BMP文件壓縮成JPEG格式后可能只有20～30KB），在壓縮過程中的失真程度很小。這種有損壓縮在犧牲較少細(xì)節(jié)的情況下用典型的4:1到10:1的壓縮比來存檔靜態(tài)圖像2.MPEGMPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像而設(shè)計(jì)的，基本方法是在單位時(shí)間內(nèi)采集并保存第一幀信息，然后就只存儲(chǔ)其余幀相對(duì)第一幀發(fā)生變化的部分，以達(dá)到壓縮的目的。MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)幀之間的壓縮，其平均壓縮比可達(dá)50:1，壓縮率比較高，且又有統(tǒng)一的格式，兼容性好。在多媒體數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，較多采用MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)，包括