1.3.5 计算机软件系统

计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，软件系统必须在硬件系统的支持下才能运行，两者构成了统一协调的整体。丰富的软件是对硬件功能强有力的扩充，使计算机系统的功能更强，可靠性更高，使用更方便。

1.软件的定义

软件（Software）是计算机系统中各类程序、相关文档以及所需要的数据的总称。软件是计算机的核心，包括指挥、控制计算机各部分协调工作并完成各种功能的程序和数据。计算机系统的软件极为丰富，通常分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件用来管理、维护计算机及协调计算机内部更有效地工作，主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和一些服务性程序。

应用软件是为了解决某个具体问题而开发的软件产品，如文字处理软件、杀毒软件、财会软件、人事管理软件等。

2.系统软件

系统软件的主要功能是对整个计算机系统进行调度、管理、监视和服务，还可以为用户使用计算机提供方便，扩大机器功能，提高使用效率。系统软件一般由厂家提供给用户，常用的系统软件有以下几种类型。

（1）操作系统

操作系统（Operating System,OS）是最基本、最重要的系统软件。它是对计算机系统进行控制和管理的程序，它可以有效地管理计算机的所有硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，并为用户提供一个良好的环境和接口。

操作系统是用户和计算机硬件系统之间的接口。其主要功能是CPU管理、作业管理、存储管理、文件管理和设备管理。

（2）机器指令

指令是计算机执行某种操作的命令，是对计算机进行程序控制的最小单位。计算机根据指令的性质完成一个操作步骤，指令用二进制数码表示。一台计算机所能执行的全部指令的集合称为指令系统。

每条指令都由操作码和地址码两部分组成，其命令格式为操作码+地址码。

操作码表示要执行的操作，如加、减、乘、除、移位等运算。地址码表示操作数据的地址。由机器指令组成的程序为目标程序，用各种计算机语言编制的程序称为源程序。源程序只有被翻译成目标程序才能被计算机接受和执行。

（3）计算机语言

计算机语言是用于编写计算机程序的语言，也称程序设计语言。它是根据相应的规则由相应的符号构成的符号串的集合。它经历了机器语言、汇编语言、高级语言三代的发展。

① 机器语言

机器语言采用二进制代码0和1形式表示，是能被计算机直接识别和执行的语言。机器语言是计算机能够唯一识别的、可直接执行的语言，因此，它的执行效率高，速度快。机器语言的缺点是：不便于阅读、记忆，易出错，难以修改和维护。

② 汇编语言

汇编语言用助记符号表示机器语言中的指令和数据，如MOV表示传送指令，ADD表示加法指令等。相对机器语言来说，汇编语言更容易理解，便于记忆。但对于机器来说，汇编语言不能直接执行，必须将汇编语言翻译成机器语言，然后再执行。用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，被翻译的机器语言称为目标程序。汇编语言比机器语言使用起来方便，但因为不同型号的计算机系统一般有不同的汇编语言，使程序不能移植，通用性较差。

③ 高级语言

为了进一步提高效率，克服机器语言和汇编语言依赖于机器、通用性差的问题，人们发明了接近于人类自然语言的高级语言。比如在 C 语言中，printf 表示输出，用符号+、-、*、/表示加、减、乘、除等。另外，高级语言和计算机硬件无关，不需要熟悉计算机的指令系统，只需要考虑解决的问题和算法即可。计算机高级语言的种类很多，常用的有C、C++、C#、Visual Basic和Java等。用高级语言编写的源程序在计算机中不能直接执行，必须翻译成机器语言才可以执行。翻译的方式一般有两种，一种是编译方式，另一种是解释方式。

a.编译方式

在编译方式中，将高级语言源程序翻译成目标程序的软件称为编译程序。在编译过程中，编译程序要对源程序进行语法检查，如果有错误，将给出相关的错误信息，否则，将编译成目标程序。编译程序生成的目标程序不能直接执行，还需要经过连接后生成可执行文件。用来进行连接的程序称为连接程序。经编译方式编译的程序执行速度快，效率高。图1-21给出了编译过程。

b.解释方式

在解释方式中，把高级语言源程序翻译和执行的软件称为解释程序。解释程序不是对整个源程序进行翻译，也不生成目标程序，而是将源程序逐句解释，边解释边执行。如果发现错误，给出错误信息，并停止解释和执行，否则，解释执行到最后一条语句。解释方式便于查找错误，但效率较低。图1-22给出了解释方式的解释过程。

3.应用软件

应用软件是指为了解决各种计算机应用中的实际问题而编制的程序。应用软件具有很强的实用性、专业性，使计算机的应用日益渗透到社会的方方面面，包括有各种应用软件、工具软件、用户利用系统软件开发的系统功能等，如文字处理软件、表格处理软件、图形处理软件等。

（1）文字处理软件

文字处理软件主要对各类文件进行编辑、排版、存储、传送、打印等操作。目前常用的文字处理软件有Microsoft Word和金山WPS等。它们除了具备字处理功能以处，还具有简单的图形、表格处理功能。

（2）表格处理软件

表格处理软件主要是用于对表格中的数据进行编辑、排序、筛选及各种计算，并可用数据制作各种图表等。目前常用的表格处理软件有Microsoft Excel等。

（3）辅助设计软件

计算机辅助设计（CAD）技术是近20年来最有成效的工程技术之一。计算机具有快速的数值计算、数据处理以及模拟的能力，因此目前在汽车、飞机、船舶、超大规模集成电路VLSI等设计、制造过程中，CAD占据着越来越重要的地位。辅助设计软件主要用于绘制、修改、输出工程图纸。目前常用的辅助设计软件有AutoCAD等。

（4）多媒体处理软件

多媒体技术已经成为计算机技术的一个重要方面，因此多媒体处理软件在软件领域应用非常广泛。多媒体处理软件主要包括图形图像处理软件、动画制作软件、音频处理软件等。目前常用的有Photoshop、Flash、3ds Max等。