1.2.3　微型計算機的軟件系統

軟件是計算機系統必不可少的組成部分。微機系統的軟件分為系統軟件和應用軟件兩類。系統軟件是管理、監控、維護計算機資源（包括硬件與軟件）的軟件。一般包括操作系統、語言編譯程序、數據庫管理系統。應用軟件是指計算機用戶為某一特定應用而開發的軟件。例如，文字處理軟件、表格處理軟件、繪圖軟件、過程控制軟件等。

1.系統軟件

（1）操作系統（Operating System，OS）

操作系統是最基本、最重要的系統軟件。它負責管理計算機系統的全部軟件資源和硬件資源，合理地組織計算機各部分協調工作，為用戶提供操作和編程界面。操作系統包括處理器管理、作業管理、存儲器管理、設備管理和文件管理五大基本功能模塊。

操作系統最基本的兩個特征是并發和共享。并發性是指兩個或者多個事件在同一時間的間隔內發生，它是一個較為宏觀的概念。在多道程序環境下，并發性是指在一段時間內有多道程序在同時運行，但在單處理機的系統中，每一時刻僅能執行一道程序，故微觀上這些程序是在交替執行的。為了使程序能并發執行，系統必須分別為每個程序建立進程。多個進程之間可以并發執行和交換信息。一個進程在運行時需要一定的資源。在操作系統中引入進程的目的是使程序能并發執行。

進程是一個正在內存中被運行或執行的程序，是程序的一次執行過程，也是系統進行調度和資源分配的一個獨立單位。它是一個程序與其數據一起在計算機上順利執行時所發生的活動。簡單地說，就是一個正在執行的程序。一個程序被加載到內存，系統就創建了一個進程，程序執行結束后，該進程也就消亡了。同一個程序被執行多次就會創建多個進程。一個程序可以被分解為多個進程共同完成程序的任務，這些被分解的不同進程就叫作線程。

所謂共享是指，系統中的資源可供內存中多個并發執行的進程共同使用。

根據操作系統的功能和使用環境，大致可分為以下幾類：

①單用戶操作系統。計算機系統在單用戶單任務操作系統的控制下，只能串行地執行用戶程序，個人獨占計算機的全部資源，CPU運行效率低。

DOS操作系統屬于單用戶單任務操作系統。

現在大多數的個人計算機操作系統是單用戶多任務操作系統，允許多個程序或多個作業同時存在和運行。常用的操作系統中，Windows 98/XP是32位單用戶多任務操作系統；Windows 7是32/64位單用戶多任務操作系統。

②批處理操作系統。批處理操作系統是對一批作業處理，按一定的組合和次序自動執行的系統管理軟件。它是以作業為處理對象，連續處理在計算機系統運行的作業流。這類操作系統的特點是：作業的運行完全由系統自動控制，系統的吞吐量大，資源的利用率高，但用戶和正在運行的成批作業之間沒有交互性，用戶自己不能干預自己的作業的運行，發現作業錯誤不能及時改正。

③分時操作系統。分時操作系統使多個用戶同時在各自的終端上聯機使用同一臺計算機，CPU按優先級分配各個終端的時間片，輪流為各個終端服務，對用戶而言，有“獨占”這一臺計算機的感覺。分時操作系統側重及時性和交互性，使用戶的請求盡量能在較短的時間內得到響應。如UNIX、Linux都屬于交互式的分時操作系統。

④實時操作系統。實時操作系統是對隨機發生的外部事件在限定時間范圍內做出響應并對其進行處理的系統。實時操作系統中的“實時”即“立即”的意思，是一種時間性強、響應速度快的操作系統，DOS屬于實時操作系統。

實時操作系統廣泛應用于工業生產過程的控制和事務數據處理中，常用的系統有RDOS等。

⑤網絡操作系統。為計算機網絡配置的操作系統稱為網絡操作系統。它負責網絡管理、網絡通信、資源共享和系統安全等工作。常用的網絡操作系統有NetWare和Windows NT。

⑥分布式操作系統。分布式操作系統是用于分布式計算機系統的操作系統。分布式計算機系統是由多個并行工作的處理機組成的系統，提供高度的并行性和有效的同步算法和通信機制，自動實行全系統范圍的任務分配并自動調節各處理機的工作負載。

（2）語言編譯程序

人和計算機交流信息時使用的語言稱為計算機語言或程序設計語言。用程序設計語言描述的、用于控制計算機完成某一特定任務的程序設計語言語句的集合叫作程序。語句是程序設計中具有獨立邏輯含義的單元，它可以分解為若干條計算機指令的集合。指令是給計算機下達的一道命令，一條指令包括操作碼和操作數（或稱地址碼）兩部分。編寫指令的計算機語言通常分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。

①機器語言（Machine Language）。機器語言是一種用二進制代碼“0”和“1”形式表示的，能被計算機直接識別和執行的語言。用機器語言編寫的程序稱為計算機機器語言程序。它是一種低級語言，用機器語言編寫的程序不便于記憶、閱讀和書寫。通常不用機器語言直接編寫程序。

②匯編語言（Assemble Language）。匯編語言是面向機器的程序設計語言。在匯編語言中，用助記符（Memoni）代替操作碼，用地址符號（Symbol）或標號（Label）代替地址碼。匯編語言的每條指令對應一條機器語言代碼，不同類型的計算機系統一般有不同的匯編語言。用匯編語言編制的程序稱為匯編語言程序，機器不能直接識別和執行，必須由“匯編程序”翻譯成機器語言程序才能運行。匯編語言適用于編寫直接控制機器操作的低層程序，它與機器密切相關，不容易使用。所以，匯編語言是一種依賴于機器的低級語言。

③高級語言（High Level Language）。高級語言是一種比較接近自然語言和數學表達式的計算機程序設計語言。高級語言的使用，大大提高了編寫程序的效率，改善了程序的可讀性。高級語言主要是相對于匯編語言而言的，它是較接近自然語言和數學公式的程序，基本脫離了機器的硬件系統，用人們更易理解的方式編寫程序。因此，為了提高軟件開發效率，開發軟件時應盡量采用高級語言。用高級程序設計語言編寫的程序稱為“源程序”，源程序不可直接運行。要在計算機上使用高級語言，必須先將該語言的編譯或解釋程序調入計算機內存，才能使用該高級語言。要把源程序翻譯成機器指令，通常有編譯和解釋兩種方式。

編譯方式是將源程序編譯成目標程序，然后通過與庫函數的連接將目標程序生成可執行程序，也就是說，編譯程序完成高級語言程序到低級語言程序的等價翻譯，如C語言。解釋方式是將源程序逐句翻譯，翻譯一句執行一句，邊翻譯邊執行，由計算機解釋執行程序自動完成，如BASIC語言和Perl語言。

用傳統的結構化方法開發大型軟件系統涉及各種不同領域的知識，在開發需求模糊或需求動態變化的系統時，所開發出的軟件系統往往不能真正滿足用戶的需要。面向對象程序設計語言成為20世紀90年代后軟件開發方法的主流，它是一種移植性較好的高級程序設計語言，例如：Java、Visual Basic和C++。面向對象的概念和應用已超越了程序設計和軟件開發，擴展到很廣的范圍。如數據庫系統、交互式界面、應用結構、應用平臺、分布式系統、網絡管理結構、CAD技術、人工智能等領域。

④數據庫管理系統。數據庫管理系統（Database Management System，DBMS）的作用是管理數據庫。數據庫管理系統是有效地進行數據存儲、共享和處理的工具。目前，微機系統常用的單機數據庫管理系統有dBASE、FoxBase、Visual FoxPro等，當今數據庫管理系統主要用于檔案管理、財務管理、圖書資料管理、倉庫管理、人事管理等數據處理。

2.應用軟件

應用軟件是用來管理、控制和維護計算機各種資源，并使其充分發揮作用，提高工效、方便用戶的各種程序集合。

（1）通用軟件

通用軟件通常是為解決某一類問題而設計的。例如，文字處理軟件WPS、Word，表格處理軟件Excel等。

（2）專用軟件

專用軟件是針對某一特殊功能專門開發的軟件。如開發一個能自動控制車間里車床的程序等。