当前位置：文档之家 › 计算机导论第6章ppt

计算机导论第6章ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：1.79 MB
  • 文档页数：77

下载文档原格式

  / 77

合集下载

计算机导论-第6章 数据结构

计算机导论-第6章 数据结构

⑴集合结构。在集合结构中，数据元素间的关系是“属于 同一个集合”。集合是元素关系极为松散的一种结构。
单击此处添课程名 ⑵线性结构。该结构的数据元素之间存在着一对一的关系。
⑶树型结构。该结构的数据元素之间存在着一对多的关系。
⑷图型结构。该结构的数据元素之间存在着多对多的关系， 图形结构也称作网状结构。
具有特殊的意义，称为栈顶。相应地，表尾 称为栈底。不含任何元素的栈称为空栈。
2. 栈的数学性质
假设一个栈S中的元素为an,an-1,..,a1，则 称a1为栈底元素，an为栈顶元 素。栈中的
元 时素 候按 ，单出a ,a栈击2,的..此,元an素-处1,都an添是的栈次课顶序程元进素栈名。。换在句任话何
第六章 数单据击结此构处添课程名
第6章 数据结构
• 数据结构是计算机软件和计算机应用专业的 核心课程之一，对于学习计算机专业的其他 课程，如操作系统、编译原理、数据库管理
系的统 。、 数软 据单件 结击工 构程主此、要处人研工究添智数能据课等表程都示是 与名十 存储分的有方益
法、抽象的逻辑结构及其上定义的各种基本 操作。数据的逻辑结构常常采用数学描述的 抽象符号和有关的理论。如使用串、表、数 组、图等结构和理论来表示数据在存储时的 逻辑结构，研究这些结构上定义的各种操作 。
本章内容
• 6.1 数据结构的概念 • 6.2 几种典型的数据结构 • 6.3 查找
• 6.4 单排序击此处添课程名
6.1 数据结构的概念
• 在系统地学习数据结构知识之前，先对一 些与数据结构相关的基本概念和术语赋予 确切的含义。
• 数 算机据单识（别D击at、a此）存是储处信和添息加的工课载处体理程，。名它它能是够计被算计机 程序加工的原料，应用程序处理各种各样 的数据。
计算机导论课件

计算机导论课件

• 指令系统是机器提供的机器指令• 用二进制编码表示的指令，称为机器指 令，或称为机器码。
• 用机器指令编写的程序称为机器语言程 序，或称为目标程序，这是计算机能够 直接执行的程序。
• 机器语言难以阅读和理解，编写和修改 都比较困难，而且通用性较差。
计算机科学导论
6
汇编语言
• 汇编语言也称符号语言。 • 指令助记符是指令英文名称的缩写，容易记忆。 • 所谓汇编语言，就是采用字母、数字和符号来
代替由一个个0和1构成的指令操作码、寄存器、 数据和存储地址等，并在程序中用它们代替二 进制编码数，这样编写出来的程序就称为符号 语言程序或汇编语言程序。
计算机科学导论
7
• 大多数情况下，一条汇编指令直接对应 一条机器指令，少数对应几条机器指令。
• 因此，在很多对时间要求比较高的系统，如某 些实时控制系统或者大型计算机控制系统中， 低级语言，主要是汇编语言，仍然得到了一定 的应用。
计算机科学导论
17
6.1.3 高级语言的基本内容
• 高级程序设计语言依赖于各自特定的语句和语 法。一条一条的语句是构成源程序的基本单位。 高级语言的一条语句被编译或解释时往往会对 应多条机器指令。
第六章 程序设计与 算法分析
计算机科学导论
1
本章要点
◆初步了解程序设计的基础知识 ◆掌握结构化程序设计和面向对象程序设计的基本方
法 ◆掌握数据结构中的基本数据类型及其实现 ◆掌握程序设计算法的基本思想及几种经典的算法 ◆了解编译原理的基本知识
计算机科学导论
2
6.1 程序设计基础
6.1.1 程序的概念
• 实现这种翻译功能的特殊程序称为汇编语言翻 译程序、汇编程序或汇编器。程序员手工编写 的程序统称为源程序，用汇编语言编写的源程 序称为汇编语言源程序，汇编程序将源程序翻 译得到的机器语言程序称为目标程序，翻译的 过程称为汇编。
计算机导论课件

计算机导论课件


2013-8-13
软件学院 张奕韬
24

6.2
程序
程序顺序 顺序结构 选择结构 循环结构
6.2.1
6.2.2
6.2.3 6.2.4
2013-8-13
软件学院 张奕韬
25

6.2
程序
问题描述和算法通常写在程序说明书
(例如软 件开发文件中的《详细设计说明书》) 中，它 们是程序设计必不可少的蓝图。 完成程序说明书后，就可以编写程序了。 编写程序就是用某种程序设计语言把算法程序 化，编写程序的人称为程序员。对于大部分程 序设计语言来说，编程就是输入命令；有些程 序设计语言只需要选择对象和属性或编写对象 的脚本即可。
2013-8-13 软件学院 张奕韬 27
一些算法给出的执行顺序和程序中写的不 同，例如在某些情况下跳过一些指令或重 复执行某些指令等。 控制结构：控制着程序执行的顺序。一般 有三种结构形式即顺序控制、选择控制和 循环控制。

2013-8-13
软件学院 张奕韬
28

6.2.2
顺序结构
顺序控制结构能改变计算机执行的顺序，使得
一些能用来解决问题的要素。一个表达清晰的 问题描述应该具备以下三个特征： 1) 能说明描述问题范畴的任何假设。 2) 罗列出已知的所有条件。 3) 具体说明需要解决什么问题。
2013-8-13
软件学院 张奕韬
6
假设：为了方便设计而假定地认为是正确的 陈述。 已知信息：要计算机帮助解决问题时提供给 它的信息。已知信息在问题描述中经常用 “已知”来给出。 在说明已知条件后，应该说明问题解决后该 如何做决定，也就是想让程序输出什么信息。
2013-8-13
第6章-软件开发知识-计算机导论(第4版)(微课版)-袁方-清华大学出版社

第6章-软件开发知识-计算机导论(第4版)(微课版)-袁方-清华大学出版社

➢ 到2012 年为止，Farecast系统用了将近10万亿条价格记录来 帮助预测美国国内航班的票价。Farecast票价预测的准确度已 经高达75％，使用Farecast 票价预测工具购买机票的旅客， 平均每张机票可节省50 美元。
关系数据库语言
➢ 关系数据库语言的特点
➢ 非过程化：只要提出做什么，而不必指明如何做 。 ➢ 功能一体化：数据定义与数据操纵格式统一。 ➢ 一种语法两种使用方式：人机交互方式与嵌入主语言方式。 ➢ 面向集合操作。 ➢ 语法简捷、易学易用。
计算机导论
关系数据库语言
➢ 关系数据库语言的特点
➢ 非过程化：只要提出做什么，而不必指明如何做 。 ➢ 功能一体化：数据定义与数据操纵格式统一。 ➢ 一种语法两种使用方式：人机交互方式与嵌入主语言方式。 ➢ 面向集合操作。 ➢ 语法简捷、易学易用。
计算机导论
袁方/王兵编写 清华大学出版社出版 《 计算机导论（第4版）》 配 套 课 件
计算机导论
第6章:软件开发知识
目录 CONTENTS
01 数 据 库 原 理 及 应 用 02 软 件 工 程
6.1 数据库原理及应用
01 关 系 数 据 库
02 关 系 数 据 库 语 言
03 常用关系数据库管理系统 04 数据库应用系统开发工具
计算机导论
关系数据库
➢ 数据库系统的组成
➢计算机硬件、数据库。 ➢操作系统、数据库管理系统、
应用开发工具和应用系统。 ➢数据库管理员、系统分析员、
数据库设计人员、应用程序 开发人员和用户。
计算机导论
关系数据库
➢数据库的主要特点
➢数据冗余度小：重复数据少，节省存储空间并有利于保 持数据的一致性。
计算机科学导论(董荣胜)6精品PPT课件

计算机科学导论(董荣胜)6精品PPT课件


1．系统（System）和子系统（Subsystem）
系统是指由相互联系、相互作用的若干元素构成的，具有 特定功能的统一整体。系统可以形式化地定义为：S=<A， R> 其中： A表示系统S中所有元素的集合； R表示系统S中所有元素之间关系的集合。
一个大的系统往往是复杂的，它通常可以划分为一系列较 小的系统，这些系统称为子系统。子系统可以形式化地定义 为：Si=<Ai，Ri> 其中： SiS； AiA； RiR。
6.1 引 言
系统科学方法是指用系统的观点来认识和处理问题的各种 方法的总称，它是一般科学方法论中的重要内容。系统科学 方法为现代科学技术的研究带来了革命性的变化，并在社会、 经济和科学技术等各个方面都得到了广泛的应用。
模型方法是系统科学的基本方法，研究系统具体来说就是 研究它的模型。模型是对系统原型的抽象，是科学认识的基 础和决定性环节。
6.2.1 系统科学的基本概念
系统科学是探索系统的存在方式和运动变化规律的学问，是对系统本 质的理性认识，是人们认识客观世界的一个知识体系。计算学科中一些重 要的系统方法，如结构化方法、面向对象方法都沿用了系统科学的思想方 法。如何更好地借鉴系统科学的思想方法，是计算科学界应引起重视的问 题，而了解系统科学的基本概念和方法是我们自觉运用系统科学方法的基 础。
模型与实现是认识与实践的一种具体体现，在计算学科中， 它反映了抽象、理论和设计3个过程的基本内容。模型与实现 包括建模、验证和实现3方面的内容。其中，建模主要属于学 科抽象形态方面的内容，模型的验证主要属于学科理论形态 方面的内容，而模型的实现则主要属于学科设计形态方面的 内容。
本章主要介绍学科中有关系统建模（抽象）和实现（设计） 两方面的内容，至于模型的验证（理论），在上一章已经介 绍。
6计算机科学导论第六章计算机网络和因特网精品PPT课件

6计算机科学导论第六章计算机网络和因特网精品PPT课件

SSH（Secure Shell，安全外壳），端口号22，是一个可以作 用于多目的（远程登录和文件传输）的安全应用程序，最初 是为了替代telnet而设计的。 SSH-1：早期SSH版本，由于设计存在漏洞而弃用。 SSH-2：现今使用的版本，与SSH-1完全不兼容。 SSH有两种级别的安全验证：基于口令的安全验证和基于密钥 的安全验证。
7
协议分层的原则
（1）如果想达到双向通信，我们需要保证每一个协议层都可 以进行两个对立且方向相反的工作。 （2）在两个站点中每一层的两个对象必须完全相同。
逻辑连接
Figure 6.6 同位体协议层之间的逻辑连接 8
OSI参考模型
开放式系统互联（OSI，Open System Interconnect）。国际 标准化组织（ISO）制定了OSI模型，该模型定义了不同计算 机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。
9
6.1.5 TCP/IP协议族
传 输 控 制 协 议 / 网 际 协 议 （ TCP/IP ， Transmission Control Protocol / Internet Protocol）。如今因特网中使用的协议集被 称为TCP/IP协议族，它是一个分层协议。
Figure 6.7 TCP/IP协议族中的分层 10
2
6-1 引言 Introduction
6.1.1 网络
网络是一系列可用于通信的设备相互连接构成的。 设备可以是一台主机（终端），也可以是一个连接设备。
局域网（LAN，Local Area Network）
局域网通常是与单个办公室、建筑或校园内的几个主机相连 的私有网络。在一个局域网中，每个设备都有在局域网中的 唯一标识符和地址。
13
计算机导论(第5版 方英兰)第6章 计算机系统的软件

计算机导论(第5版 方英兰)第6章 计算机系统的软件

6.1.3 常用软件简介
办公软件套件
一类日常办公用的软件，包括字处理软件、电子表格处理软件、演示文稿制作软件、个 人数据库和个人信息管理软件等。 常用的办公软件套件有Microsoft公司的Office，Lotus公司的SmarTsuits，金山公司 的WPS等。
金山的功臣，WPS之父
为了理想不求回报，淡泊名利、精益求精的大国工匠精神
第6章 计算机系统的软件
6.1 计算机软件概述
01 02 03 04
什么是软件
软件的分类
常用软件简介
计算机系统 的组成
6.1 计算机软件概述 教学 引入
在前面，我们学习了计算机的内部组成，那么是谁控制这些硬件让 它为我们服务？
6.1 计算机软件概述
6.1.1 什么是软件
程序作为商品以有形介质为载体进行交易，称做软件。即软件是指 为运行、维护、管理及应用计算机所编制的所有程序及其文档资料 的总和。 软件的特性：
程序开发集成环境
编程语言一般以一个集成环境的形式出现的，在这个集成环境中，包含了语言编辑器、 调试工具、编译工具、运行工具、图标图像制作工具等。 在Windows环境下，常用的应用程序开发环境有Microsoft的Visual Studio开发套件， 其中包括Visual C++，Visual C#，Visual Basic，Visual F# 等开发工具。
6.1 计算机软件概述
6.1.3 常用软件简介
多媒体处理软件
在CPU（如Intel的MMX，AMD K6，PⅢ，PⅣ等）一级已提供多媒体指令，实现了 对多媒体的直接支持，因而使多媒体处理软件成为应用软件中的一大类别。 多媒体处理软件主要包括图形处理、图像处理、动画制作、音频和视频处理、桌面排版 软件等。
计算机导论教学课件第6章文字处理、电子表格和演示文稿

计算机导论教学课件第6章文字处理、电子表格和演示文稿


6.2.5 设计建议与假设分析
电子表格软件提供了制作专业化图形图表的简易方法，可以很容易地生 成说明计算结果的漂亮饼图、折线图和条形图等。
6.3 演示文稿
6.3.1 建立演示文稿 6.3.2 设计外观统一的演示文稿 6.3.3 插入并处理外观 6.3.4 演示文稿放映 6.3.5 打印演示文稿
6.3.3 插入并处理外观
为丰富幻灯片的表现，用户可以在幻灯片中插入剪贴画或 者图片等丰富的外部对象。 1．添加文本 2．添加或更改自选图形 3 ．剪辑库与插入图片 4．对齐和排列对象
计算机文字处理最初并没有考虑到出版，但随着世界范围数据通信网的 发展，电子出版成为出版界的新机遇。今天，电子文档的发送、存储和 操作都非常简单。任何人都可以将他的文章放在万维网上、发送电子邮 件或参加各种在线讨论组，就发布信息而言，因特网以低成本方式提供 了强大的通信渠道。
6.1.5 文档自动生成
计算机在执行如记数、编号、搜索和复制等重复性任务时功 能非常强大。文字处理软件充分利用计算机在这些方面的能 力，来自动完成一些重复性的工作。 1）页面编号 2）页眉和页脚 3）字数统计 4）索引 5）邮件合并 6）脚注
6.2 电子表格
6.2.3 测试和 修改工作表
6.2.2 公式 计算与模板
6.2.2 公式计算与模板
事实上，电子表格软件的价值就在于它在工作表中处理数字和公式的方 法。不妨把工作表想象成两层—— 一层是可以看到的，另外一层是隐含 的。隐含层保存公式，其计算结果放在可见层。—旦增加或修改了单元 格中的数值，电子表格就会重新计算所有的公式，也就是说，工作表上 显示的，总是当前单元格中最新数据的运算结果。
6.1.3 格式化文档
要使文档更加突出，可以使用边框和图片。边框是环绕在文字或图片（ 通常是标题、表格）上的方框。Word的剪贴画中包含有上百幅可以用在 文档中的图形，还可以在因特网上找到更多的剪贴画。可以使用图文框 来放置图形，并将文字环绕在图文框周围。
计算机导论课件-第6章 数据结构

计算机导论课件-第6章 数据结构


6.1 数据结构基本概念
1.数据、数据元素和数据项
（2）数据元素 数据元素也称数据结点，简称结点（node）。描述一个独立事物的名称 、数量、特征、性质的一组相关信息组成一个数据结点，是数据的基本单 位。 （3）数据项 通常，一个结点含有多个数据项（data item），每个数据项是结点的 一个域，而唯一标识一个结点的域称为关键字域。数据项是数据不可分割 的最小单位。
6.2 表结构
6.3.1 树的基本概念
你见过家族谱系图吗？试以图形表示从你的祖父起的家族成员关系。
祖父 伯父 父亲 叔父
堂兄 堂姐 你 堂弟
侄儿
6.3 树结构
6.3.1 树的基本概念
1.树的定义 树（tree）是n（n≥0）个结点的集合 若n=0，是一棵空树（null tree）
n=1，是一棵单结点树 n>1，其中一个结点是树的根结点，简称根（root），其余结点被划 分成若干个子集，每个子集都单独构成一棵树，它们都是根的子树（ subtree）
6.1 数据结构基本概念
3.逻辑结构和物理结构
（2）物理结构——顺序存储
存储地址 Lo
Lo+m Lo+(i-1)*m
Lo+（n-1)*m
存储内容
元素1 元素2 …….. 元素i …….. 元素n
所有元素存放在一片连续的 存贮单元中，逻辑上相邻的 元素存放到计算机内存仍然 相邻。
6.1 数据结构基本概念
第6章 数据结构
【学习目标】
1. 了解数据结构的基本概念 2. 了解查找和排序算法的基本概念 3. 熟悉基本数据结构的各种操作 4. 掌握基本数据结构的存储结构及特点
第6章 数据结构
【学习内容】
计算机科学导论第6章程序设计与算法分析

计算机科学导论第6章程序设计与算法分析

• (6) 关系运算表达式：该表达式的运算结果 是逻辑值，常用的运算符包含＞(大于)、＜ (小于)、＝(等于)、＜＝(小于等于)、＞＝ (大于等于)、＜＞不等于。
• (7) 字符串表达式：该表达式的运算结果是 字符串。
6．语句
• 语句是构成高级语言源程序的基本单位，是由 基本元素、运算符、表达式等组成。
• (3)特殊字符
• ＋(加)，－(减)，*(乘)，/(除)，∧(乘方)， ＝(等号)，((左括号)，)(右括号)，＞(大 于)，＜(小于)，，(逗号)，(空格)等。
• 在高级语言中的多字符基本符号由两个或两 个以上的字符组成，例如GoTo(转移)、＜＝ (小于或等于)、AND(与)等等。
2．高级语言的基本元素
• 高级语言中的运算符大致包括以下几个方面： • (1) 逻辑运算：与、或、非、异或。 • (2) 算术运算：加、减、乘、除、取模。 • (3) 数据比较：大于、小于、等于、不等于。
• (ห้องสมุดไป่ตู้) 数据传送；输入、输出、赋值。
• (5) 算术表达式：该表达式的运算结果是数， 它非常近似于日常的数学公式。
C++、Delphi、Power Builder、Java等等。
高级语言的特点
• 优点：语句的功能强，源程序比较短，容易学 习，使用方便，通用性较强，便于推广和交流。
• 缺点：编译程序比汇编程序复杂，而且编译出 来的目标程序往往效率不高，目标程序的长度 比有经验的程序员所编的同样功能的汇编语言 程序要长—半以上，运行时间也要长一些。
第六章 程序设计与 算法分析
本章要点
◆初步了解程序设计的基础知识 ◆掌握结构化程序设计和面向对象程序设计的基
本方法 ◆掌握数据结构中的基本数据类型及其实现 ◆掌握程序设计算法的基本思想及几种经典的算
计算机导论教学课件第6章文字处理、电子表格和演示文稿

计算机导论教学课件第6章文字处理、电子表格和演示文稿

公式通常以等号开始，并包含着对其他单元格的引用。“引用”使更改数 据和重新计算结果变得很容易。如果有一个公式是“从单元格B4中减去 单元格B5中的数值”，那么该公式并不关心单元格B4和B5中的具体数字 ，可以创建像“=B4-B5”这样的通用公式，即使以后修改了这两个单元格 的数值，结果也总是准确的。
6.2.5 设计建议与假设分析
电子表格软件提供了制作专业化图形图表的简易方法，可以很容易地生 成说明计算结果的漂亮饼图、折线图和条形图等。
6.3 演示文稿
6.3.1 建立演示文稿 6.3.2 设计外观统一的演示文稿 6.3.3 插入并处理外观 6.3.4 演示文稿放映 6.3.5 打印演示文稿
6.1.5 文档自动生成
计算机在执行如记数、编号、搜索和复制等重复性任务时功 能非常强大。文字处理软件充分利用计算机在这些方面的能 力，来自动完成一些重复性的工作。 1）页面编号 2）页眉和页脚 3）字数统计 4）索引 5）邮件合并 6）脚注
6.2 电子表格
6.2.3 测试和 修改工作表
6.3.2 设计外观统一的演示文稿
利用PowerPoint提供的功能可以使演示文稿的所有幻灯片 具有一致的外观。控制幻灯片外观的方法有四种：设计模 板、母版、配色方案和幻灯片版式。
1．设计模板 2．母版
（1）幻灯片母版 （2）标题母版 （3）设计模板与母版 3．配色方案 4．幻灯片版式
6.1.4 纸版印刷和电子出版
毕昇发明的胶泥活字印刷术，是印刷术发展中的一个根本性的改革，是 对我国劳动人民长期实践经验的科学总结，为推动世界文明的发展做出 了伟大贡献。直到德国人Johann Gutenberg在1448年演示了毕昇的印刷 技术后，这项技术才出现在欧洲。
计算机文字处理最初并没有考虑到出版，但随着世界范围数据通信网的 发展，电子出版成为出版界的新机遇。今天，电子文档的发送、存储和 操作都非常简单。任何人都可以将他的文章放在万维网上、发送电子邮 件或参加各种在线讨论组，就发布信息而言，因特网以低成本方式提供 了强大的通信渠道。

计算机导论课件-第6章-PowerPoint


6.3 PowerPoint 2010
6.3.1 PowerPoint 2010概述
快速访问 3、PowerPoint 2010窗口的组成
工具栏
标题栏
功能区
“幻灯片/大纲”窗格
工作区
状态栏和 视图栏
6.3 PowerPoint 2010
6.3.1 PowerPoint 2010概述
4、 PowerPoint 2010的视图
右击正在放映的幻灯片，弹出快捷菜单→ “指针选项” 6、隐藏幻灯片
选中要隐藏的幻灯片，然后执行“幻灯片放映” →“隐藏幻灯 片”，此时，在幻灯片缩略图左侧会出现一个圈住了编号的方框， 并有一条斜线划过该编号。在放映时就不会显示该幻灯片。
7、演示文稿的打包 制作好一个演示文稿后，如果要将其放在另外一台计算机上演
6.3.2 演示文稿的创建
1、创建演示文稿 （1）建立空演示文稿 “文件” →“新建” 在“新建”区域中选择空演示文稿 “格式” →“幻灯片版式” （2）根据设计模板创建演示文稿 “文件” →“新建” 在“新建”区域中选择“根据设计模板”命令，打开“幻灯片设 计”任务窗格 在“幻灯片设计”中选择一个模板，即可创建演示文稿。
3、设置幻灯片的放映方式 “幻灯片放映” →“设置放映方式” 4、启动幻灯片放映 若要从演示文稿中的第一张幻灯片开始放映，以下三种： （1）“视图” →“幻灯片放映” （2）“幻灯片放映” →“观看放映” （3）直接按F5键 若要从演示文稿的当前显示的幻灯片开始放映，以下二种： （1） （2）shift+F5
6.3 PowerPoint 2010
6.3.5 演示文稿的放映
方法二：使用桌面快捷方式启动幻灯片放映 ➢ 如果用户不想每次都通过Powerpiont来启动幻灯片放映，则可

《计算机导论-计算思维和应用技术》第2版课件-第6章 系统结构和操作系统

（1）双机热备系统结构
• 双机热备是典型的高可用计算机集群系统。
• 系统组成：
• 主服务器（主机）； • 备份服务器（备机）； • 共享磁盘阵列； • 心跳连接线等。
第35页 共245页
6.1.2 计算机集群结构
【例】双机热备是高可用集群的一个子集。
第36页 共245页
6.1.2 计算机集群结构
【例】集群软件系统。
6.1.2 计算机集群结构
第17页 共245页
6.1.2 计算机集群结构
第18页 共245页
（3）互连通信系统 • 采用光电混合的高性能路由网络。 • 如“天河2”集群系统采用TH Express-2内部网络互联，有13个交换机，每个交换机
有576个端口。网络带宽达到了50Gbit/s，信号延迟小于85μs。
（2）高可用集群（HA）
• HA（高可用）集群主要用于不间断服务。 • HA集群具有容错和备份机制； • 主节点失效后，备份节点能立即接管计算资源，继续提供服务。 • HA集群典型结构是双机热备系统。
• HA集群应用： • 网络服务，如Web服务等， • 数据库系统，如Oracle等， • 关键业务系统，如银行业务等。
• 系统软件：操作系统（如Linux）、集群管理系统（如Rose HA）等； • 基础软件：并行环境（如Hadoop）、数学函数库、编译系统（如ICC）等。 • 应用软件：
• 量子力学应：Quantum ESPRESSO等； • 分子动力学：ESPResSOmd等； • 计算流体力学：ANSYS Fluent等； • 模拟安全碰撞：LS-DYNA等。
• Hadoop核心技术：
• HDFS（海杜普分布式文件系统）为海量数据提供分布式文件管理； • MapReduce（映射/聚合）为海量数据提供分布式计算方法。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机科学导论——以Python为舟
第6章 操作系统简介
1. 计算机的启动 2. 认识操作系统
3. 操作系统对硬件资源管理
4. 操作系统对应用程序提供较安全可靠的服务
5. 操作系统对多运行环境的管理
6. 文件系统
Dr. 沙行勉
2015/12/9
1
计算机科学导论——以Python为舟
第1节 计算机的启动
这三个阶段主要由BIOS（Basic Input Output System）来完成的。 BIOS是一组程序，包括基本输入输出程序、系统设置信息、开机后
自检程序和系统自启动程序。
Dr. 沙行勉
2015/12/9 3
计算机科学导论——以Python为舟
பைடு நூலகம்
1.1 启动自检阶段
•
• •
按一下电源按钮，计算机就进入启
3.1 操作系统对I/O设备管理
从中断类型码连接到要操作系统要执行的服务程序就要利用一个重要的 表格，中断向量表（Interrupt vector table）。中断类型码是中断向量表的索 引，所以n种中断类型码就代表在中断向量表有n个行。每一行存着指向相关 服务程序的起始位置，这个服务程序叫做中断服务程序（Interrupt servce routine），每一个中断类型码都有一个自己的中断服务程序。当CPU收到了 中断类型码，例如是9，就会自动到中断向量表第9行，找到它的中断服务程 序的起始位置，然后跳到此程序去执行。
Dr. 沙行勉
2015/12/9
16
计算机科学导论——以Python为舟
3.1 操作系统对I/O设备管理
•随着计算机相关领域的发展，I/O设备的种类繁多，操作系 统如何识别不同的I/O设备？
操作系统定义了一个框架来容纳各种各样的I/O 设备。除了一些专用操作 系统以外，现代通用操作系统（如Windows、Linux等）都会提供一个I/O 模型，允许设备厂商按照此模型编写设备驱动程序（Device Driver）， 并加载到操作系统中。I/O模型通常具有广泛的适用性，能够支持各种类
硬件中断发生时，每一个中断都有一个中断类型码（Interrupt vector）作
为设备的标示符，使操作系统能区分来自不同的设备的中断请求，以提 供不同的服务。
键盘 有键按下 中断码X
设备1
磁盘
设备2
读写文件 中断码Y
CPU
打印机
设备3
打印文档 中断码Z
Dr. 沙行勉
2015/12/9
19
计算机科学导论——以Python为舟
Dr. 沙行勉
2015/12/9
4
计算机科学导论——以Python为舟
1.2 初始化启动阶段
启动自检阶段结束之后，若自检结果无异常，接下来计算机就进 入初始化启动阶段。 根据 BIOS 设定的启动顺序，找到优先启动的设备，比如本地磁盘，
CD Driver，USB 设备等等。然后准备从这些设备启动系统。
1. 2. 动？ 3. BIOS的程序存放在ROM中，请思考Andriod手机中的 ROM与BIOS的ROM有何区别？PC机刷BIOS与Andriod手机 刷机、刷ROM有何区别？ 4. 提示：手机Android的ROM，是整个操作系统和一些常 在安装Windows系统的个人电脑中，将希望开机运行的 假设你有多个操作系统，如何使PC从指定windows7启 程序设置为开机自动启动。要如何设置？
Dr. 沙行勉
2015/12/9 12
计算机科学导论——以Python为舟
2.1 中断——中断类型
从键盘、文件，以及除以0等非正常事件发出的中断分别对应三种中断类 型，分别为：硬件中断，软件中断以及异常。
硬件中断（Hardware Interrupt），顾名思义是由硬件 发出的中断，包括I/O设备发出的数据交换请求、时钟 中断等等。 软件中断（Software Interrupt），指由应用程序触发的 中断，就是正在执行的软件需要操作系统提出服务。 软件中断主要包括各种系统调用（system calls），为
用的程序。
Dr. 沙行勉
2015/12/9
9
计算机科学导论——以Python为舟
第2节 认识操作系统
1. 什么是操作系统？ 2. 中断
Dr. 沙行勉
2015/12/9
10
计算机科学导论——以Python为舟
什么是操作系统
• • 操作系统管理计算机资源，是软件与硬件的中间接口。 操作系统也是世界上最懒的管理者，因为它无时无刻不
型的设备，包括对硬件设备的控制能力，以及对数据传输的支持。
简单的理解I/O 模型，它对计算机下层硬件设备提供了控制 的能力，同时对上层应用程序访问硬件提供了一个标准接口。
Dr. 沙行勉
2015/12/9 17
计算机科学导论——以Python为舟
3.1 操作系统对I/O设备管理
•CPU通常使用轮询和硬件中断两种方式检测设备的工作状态： 1.CPU通过不停地查询设备的状态寄存器来获知其工作状态， 这种方式称为轮询方式。 如下图所示：CPU向设备1发出询 问，如果设备1有I/O请求，则将I/O请求信息返回CPU，否则 询问设备2。
1. 2. 操作系统的常态是睡觉，它不会主动做任何事的。它是被 “中断”后才起来做服务的，做完后又睡觉了。 叫醒操作系统的方式叫做“中断”。中断的来源有三。有从 硬件来的要求中断，有从软件来的要求中断，也有运行时碰 到异常时来的要求中断。 操作系统不是神，它的执行也需要CPU。它不过是一个复杂的 软件罢了（现在的Linux是个百万行的程序），操作系统被叫 醒后也需要CPU才能执行。
（Kernel）文件，直接指向可启动的程序区段来启动操作系统。
Dr. 沙行勉
2015/12/9
6
计算机科学导论——以Python为舟
1.4 内核装载阶段
操作系统利用内核程序，开始测试并驱动各个外围设备，包括存储装置、 CPU、网卡、声卡等等。 在这个阶段，有的操作系统会对硬件进行重新检测。
在操作系统开始使用内核程序测试和驱动外围设备时，操作系统的核心才
在“睡觉”。
3.
Dr. 沙行勉
2015/12/9
11
计算机科学导论——以Python为舟
2.1 中断
每当需要操作系统处理事务时，沉睡中的操作系统将会 被唤醒，完成相应事务的处理。唤醒操作系统的行为叫做 “中断”，你可以认为是“中断”操作系统的睡眠。 比如用户在从键盘按下“A”时，键盘会发出中断信号 去叫醒操作系统，告诉他：“嘿，键盘的A按键已经按下去了， 你处理一下吧”，这时，操作系统醒来处理这个事件。 又如用户程序在执行的过程中，需要读写文件，程序会 产生一个中断请求，叫醒操作系统去处理读写文件事务。 另外，如果程序在运行中出现了除以0等非正常事件， 沉睡中的操作系统也会被唤醒，并处理相应的异常事件。
接管了BIOS的工作。
Dr. 沙行勉
2015/12/9
7
计算机科学导论——以Python为舟
1.5 登录阶段
登录阶段，计算机主要完成以下两项任务：
― 启动机器上安装的所有需要自动启动的Windows服务 ― 显示登录界面
Dr. 沙行勉
2015/12/9
8
计算机科学导论——以Python为舟
练习题
操作系统
中断类型码 01H 02H 03H 04H ... ...
（ 5）
a
a 的 扫 描 （2） 码 1E
（1）
Press CPU I/O接口
寄存器 中断检测
发出中断信号 INT 09H
（3）
中断类型码
09H
(4)
1E
R1 寄存器组
61H
中断向量表
（6）
中断服务程序
进而转到中断服务程序入口（函数调用），执
动自检阶段。如右图。 电脑刚接通电源，将读取BIOS程序， 这个检测过程也叫做加电自检
并对硬件进行检测。
（Power On Self Test，简称POST）。
• 加电自检的功能是检查电脑整体状态是否良好。通常完整的POST自检 过程包括对CPU、ROM、主板、串并口、显示卡及键盘进行测试。一旦在自 检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。
Dr. 沙行勉
2015/12/9 15
计算机科学导论——以Python为舟
3.1 操作系统对I/O设备管理
•什么是I/O设备？
除了计算资源和内存资源外，操作系统对其他资源都通过I/O 来管理。
如：键盘、鼠标等输入设备，
显示器、打印机等输出设备， 磁盘、闪存（U盘）等外存设备。 随着计算机相关领域的发展，I/O设备的种类繁多，诸如显卡，磁盘，网 卡，U盘，智能手机等，都是外接I/O设备，并且持续不断的有新的I/O设 备出现。
由于不同的操作系统具有不同的文件系统格式（如FAT32，NTFS，EXT4
等等），因此需要一个启动管理程序来处理核心文件的加载，这个启动管理程序 就被称为Boot Loader。 Boot Loader的作用主要有两方面：首先，提供菜单让用户选择不同的启
动项目，通过不同的启动项目开启计算机的不同系统。其次，能加载核心
行中断服务程序。 中断向量表和相关的中断服务程序是极其 重要的，需要特别保护起来，一般用户是不可
„„ MOV R1,61H „„ Schedule()
09H
... ...
以改变它们的。这些都是放在操作系统的内核
（kernal）保护起来。
Dr. 沙行勉
2015/12/9 21
初始化启动阶段还包括设置寄存器、对一些外部设备进行初始化 和检测等。
Dr. 沙行勉
2015/12/9
5
计算机科学导论——以Python为舟